Les minéraux

Fluorite (également connue sous le nom de Fluorspar)



Un minéral industriel important utilisé dans de nombreux processus chimiques, céramiques et métallurgiques.


Fluorine: Cette photo montre plusieurs beaux cristaux cubiques bleus de fluorite avec parfois des cristaux de pyrite sur leurs visages. La fluorite se trouve généralement sous forme de cristaux cubiques, mais les cristaux bleus sont inhabituels. La couleur bleue peut être causée par des traces d'yttrium se substituant au calcium dans la structure cristalline de la fluorite. Photo de Giovanni Dall'Orto, utilisée ici sous licence Creative Commons.

Clivage de fluorite: La fluorite est le seul minéral commun à quatre directions de clivage parfait. Ce clivage parfait combiné à la structure cristalline isométrique du minéral l'amène fréquemment à se cliver en octaèdres parfaits comme illustré ici. Ces spécimens montrent également les couleurs violettes et jaunes typiques de la fluorite. Photo de Hannes Grobe, utilisée ici sous licence Creative Commons.

Qu'est-ce que la fluorite?

La fluorite est un minéral industriel important composé de calcium et de fluor (CaF2). Il est utilisé dans une grande variété de procédés chimiques, métallurgiques et céramiques. Les spécimens avec une diaphanéité et une couleur exceptionnelles sont découpés en gemmes ou utilisés pour fabriquer des objets ornementaux.

La fluorite est déposée dans les veines par des processus hydrothermaux. Dans ces roches, il se présente souvent comme un minéral gangue associé à des minerais métalliques. La fluorite se trouve également dans les fractures et les cavités de certains calcaires et dolomites. Il s'agit d'un minéral rocheux très commun que l'on trouve dans de nombreuses régions du monde. Dans l'industrie minière, la fluorite est souvent appelée «spath fluor».

Propriétés physiques de la fluorite

Classification chimiqueHalogénure
CouleurTypiquement violet, vert et jaune. Aussi incolore, bleu, rouge et noir.
Traînéeblanc
LustreVitreux
DiaphanéitéTransparent à translucide
ClivageQuatre directions de clivage parfait
Dureté Mohs4
Gravité spécifique3.2
Propriétés de diagnosticClivage, dureté, densité, couleur
Composition chimiqueCaF2
Crystal SystemIsométrique
Les usagesNombreuses utilisations dans les industries métallurgiques, céramiques et chimiques. Une source de fluor, d'acide fluorhydrique, de flux métallurgique. Des pièces de haute clarté sont utilisées pour fabriquer des lentilles pour microscopes, télescopes et caméras.

Propriétés physiques de la fluorite

La fluorite est très facile à identifier si l'on considère le clivage, la dureté et la gravité spécifique. C'est le seul minéral commun qui a quatre directions de clivage parfait, se brisant souvent en morceaux avec la forme d'un octaèdre. C'est également le minéral utilisé pour une dureté de quatre dans l'échelle de dureté Mohs. Enfin, il a une densité de 3,2, ce qui est sensiblement plus élevé que la plupart des autres minéraux.

Bien que la couleur ne soit pas une propriété fiable pour l'identification des minéraux, l'apparence translucide à transparente violette, verte et jaune caractéristique de la fluorite est un indice visuel immédiat pour le minéral.

Fluorite fluorescente: Échantillons de fluorite polis par culbutage en lumière normale (en haut) et sous lumière ultraviolette à ondes courtes (en bas). La fluorescence semble être liée à la couleur et à la structure des bandes des minéraux en lumière ordinaire.

Fluorescence

En 1852, George Gabriel Stokes a découvert la capacité des spécimens de fluorite à produire une lueur bleue lorsqu'ils sont éclairés par la lumière, qui, selon ses mots, était "au-delà de l'extrémité violette du spectre". Il a appelé ce phénomène "fluorescence" après la fluorite minérale. Le nom a gagné une large acceptation dans la minéralogie, la gemmologie, la biologie, l'optique, l'éclairage commercial et de nombreux autres domaines. (Voir la paire de photos pour un exemple de fluorescence de fluorite dans les pierres tombées.)

La fluorite brille généralement d'une couleur bleu-violet sous la lumière ultraviolette à ondes courtes et ultraviolette à ondes longues. Certains spécimens sont connus pour briller d'une couleur crème ou blanche. De nombreux spécimens ne sont pas fluorescents. On pense que la fluorescence dans la fluorite est causée lorsque des traces d'yttrium, d'europium, de samarium ou d'autres éléments se substituent au calcium dans la structure minérale de fluorite.

Masse cristalline de fluorite: Un impressionnant amas de cristaux de fluorite provenant de la mine de Berbes, Ribadesella, Asturies, Espagne. Spécimen et photo par Arkenstone / www.iRocks.com.

Présence de fluorite

La plupart des fluorites se produisent sous forme de remplissages de veines dans les roches qui ont été soumises à une activité hydrothermale. Ces veines contiennent souvent des minerais métalliques qui peuvent comprendre des sulfures d'étain, d'argent, de plomb, de zinc, de cuivre et d'autres métaux.

La fluorite se trouve également dans les fractures et les carpes de certains calcaires et dolomites. La fluorite peut être massive, granulaire ou euhédrique sous forme de cristaux octaédriques ou cubiques. La fluorite est un minéral commun dans les roches hydrothermales et carbonatées du monde entier.

Cellule unitaire en fluorite: Illustration montrant la taille et la position relatives des ions fluor et calcium dans la cellule unitaire isométrique de fluorite. Image du domaine public par Benjah-bmm27.

Produits fluorés: La plupart des gens connaissent les produits fluorés utilisés pour prévenir la carie dentaire. Le fluorure est ajouté à l'eau potable en tant que thérapie systémique au fluorure et ajouté aux dentifrices, bains de bouche et rinçage dentaire en tant que thérapie topique au fluorure. Ces utilisations du fluorure ont été controversées.

La meilleure façon d'en apprendre davantage sur les minéraux est d'étudier avec une collection de petits spécimens que vous pouvez manipuler, examiner et observer leurs propriétés. Des collections minérales peu coûteuses sont disponibles dans le magasin.

Pierre gemme fluorite: La fluorite peut être une belle pierre précieuse lorsqu'elle est à facettes. C'est principalement une pierre précieuse pour les collectionneurs car elle a une dureté de 4 sur l'échelle de Mohs et parce qu'elle se fend facilement dans quatre directions.

Utilisations de la fluorite

La fluorite a une grande variété d'utilisations. Les principales utilisations sont dans les industries métallurgiques, céramiques et chimiques; cependant, les utilisations optiques, lapidaires et autres sont également importantes.

Le spath fluor, le nom utilisé pour la fluorite lorsqu'elle est vendue en tant que matériau en vrac ou sous forme transformée, est vendu en trois qualités différentes (acide, céramique et métallurgique).

Spath fluor de qualité acide

Le spath fluor de qualité acide est un matériau de haute pureté utilisé par l'industrie chimique. Il contient plus de 97% de CaF2. La plupart du spath fluor consommé aux États-Unis est de qualité acide même s'il est utilisé dans des applications de qualité inférieure. Il est principalement utilisé dans l'industrie chimique pour fabriquer de l'acide fluorhydrique (HF). Le HF est ensuite utilisé pour fabriquer une variété de produits, notamment des produits chimiques fluorocarbonés, des agents gonflants pour mousse, des réfrigérants et une variété de produits chimiques fluorés.

Spath fluor en céramique

Le spath fluor de qualité céramique contient entre 85% et 96% de CaF2. Une grande partie de ce matériau est utilisée dans la fabrication de verres spéciaux, de céramiques et d'émaux. Le spath fluor est utilisé pour fabriquer des émaux et des traitements de surface qui produisent des surfaces brillantes dures, des surfaces opalescentes et un certain nombre d'autres aspects qui rendent les objets en verre de consommation plus attrayants ou plus durables. La surface de cuisson antiadhésive connue sous le nom de téflon est fabriquée à partir de fluor dérivé de fluorite.

Spath fluor de qualité métallurgique

Le spath fluor de qualité métallurgique contient entre 60 et 85% de CaF2. Une grande partie de ce matériau est utilisée dans la production de fer, d'acier et d'autres métaux. Le spath fluor peut servir de flux qui élimine les impuretés telles que le soufre et le phosphore du métal en fusion et améliore la fluidité du laitier. Entre 20 et 60 livres de spath fluor sont utilisées pour chaque tonne de métal produite. Aux États-Unis, de nombreux producteurs de métaux utilisent du spath fluor qui dépasse la qualité métallurgique.

Fluorite de qualité optique

Des échantillons de fluorite d'une clarté optique exceptionnelle ont été utilisés comme lentilles. La fluorite a un indice de réfraction très faible et une dispersion très faible. Ces deux caractéristiques permettent à l'objectif de produire des images extrêmement nettes. Aujourd'hui, au lieu d'utiliser des cristaux de fluorite naturelle pour fabriquer ces lentilles, la fluorite de haute pureté est fondue et combinée avec d'autres matériaux pour produire des lentilles synthétiques en "fluorite" de qualité encore plus élevée. Ces lentilles sont utilisées dans les équipements optiques tels que les microscopes, les télescopes et les caméras.

Fluorite de qualité lapidaire

Des spécimens de fluorite d'une couleur et d'une clarté exceptionnelles sont souvent utilisés par les lapidaires pour tailler des pierres précieuses et fabriquer des objets décoratifs. Des spécimens de fluorite de haute qualité font de belles pierres à facettes; cependant, le minéral est si doux et se fend si facilement que ces pierres sont soit vendues comme spécimens de collection, soit utilisées dans des bijoux qui ne seront pas soumis aux chocs ou à l'abrasion. La fluorite est également coupée et sculptée en objets décoratifs tels que de petites figurines et des vases. Ceux-ci sont souvent traités avec un revêtement ou une imprégnation pour améliorer leur stabilité et les protéger des rayures.

Cabochon en fluorite rubané: Des morceaux colorés de fluorite peuvent être coupés en beaux cabochons et autres objets décoratifs. Cependant, en raison de sa faible dureté et de son clivage parfait, il ne convient pas à de nombreuses fins.

Production de fluorite aux États-Unis

Des gisements de fluorite exploitable existent aux États-Unis; cependant, la quasi-totalité de la fluorite consommée aux États-Unis est importée. Les principaux pays qui ont fourni de la fluorite aux États-Unis en 2011 étaient la Chine, le Mexique, la Mongolie et l'Afrique du Sud. Toute cette fluorite est importée parce que les coûts de production aux États-Unis sont si élevés que le matériau peut être produit dans ces autres pays et expédié directement aux clients aux États-Unis à moindre coût.

En 2011, plusieurs sociétés produisaient et vendaient du fluorite synthétique comme sous-produit de leurs activités de production d'acide phosphorique, de traitement du pétrole ou de traitement de l'uranium. Un producteur de calcaire de l'Illinois récupérait et vendait également de petites quantités de fluorite de sa carrière. Cette société développe une mine souterraine pour exploiter une grande veine de fluorite qui, selon elle, sera en production en 2013.