萤石(氟石)

蒙古萤石产品

萤石又名氟石(fluorite),主要成分是氟化钙(CaF2),是战略性含氟矿物,在微电子、冶金、建材、航空航天、医药、电力、机械等众多领域有着广泛应用。是现代工业重要的矿物原料,极具潜在优势的战略性矿产资源。

萤石是氟化工的源泉,首先将其反应生成为无水氟化氢(HF),这是一种低压液态气体。以氟化氢为基础,可以制造出百种甚至更多种氟化物产品,包括我们常用的各种制冷剂(又称作“氟利昂”)。在微电子半导体行业,更多品种的高纯度氟产品被投入使用,比如六氟化硫、四氟化碳、四氟化锗、三氟化硼等等。

天津赛美特化工科技公司是蒙古国萤石(氟石)一家生产厂的经营和窗口单位,该矿场产量大、丰度高且不受国内的产能和许可限制,期待国内外客户接洽合作。

生产厂执照

萤石也称作氟石,属卤化物矿物,是自然界主要的含氟矿物,化学式CaF2。其被广泛应用于诸多重要行业,既有新能源、新材料等新兴行业,也有建材、冶炼、陶瓷、玻璃等传统行业,同时还有国防、电子、军工等具有重大战略意义的领域。

萤石应用领域

萤石的用途往往取决于其中氟化钙含量,按品位分为三类:酸级萤石、冶金级萤石和陶瓷级萤石。萤石作为工业重要矿物原料,被广泛应用在冶金工业、光学工业、建材工业、化学工业、甚至医学领域。萤石作为助溶剂用于金属冶炼过程中,作为助熔原料和主要配料用于陶瓷、玻璃和水泥的生产过程中,作为制造氢氟酸、含氟盐、制冷剂的原料用于化工领域。随着科学技术的进步,近年来氟化工在军工、航天航空等高精尖领域得到了长足的发展。

中国萤石矿的生产、出口及消费情况

萤石是我国的优势矿产资源,其储量在世界上占主导地位,世界占比14%,是仅次于墨西哥的第二大国。截止2020年底,中国萤石矿储量2.72亿吨。

中国是世界上萤石矿的生产、消费和出口大国。全球萤石产量一半以上由我国占据着,平稳地维持在400万吨左右。2020年,中国萤石产量为430万吨,占全球萤石产量的60%左右。我国萤石进口量在2011~2017年基本维持在10万吨左右,后来受我国萤石产量的下降、氟化工快速发展的影响,2018年进口量激增为51.06万吨,同比增长218.75%,我国萤石矿自此由净出口矿种转变为净出口矿种。

未来萤石资源需求形势

萤石在金属冶炼领域的需求

萤石作为助溶剂被广泛应用于钢铁冶炼及铁合金生产、炼钢,主要任务是降低难溶金属的熔点,加强炉渣的流动性,从而分离渣和金属,在冶炼过程中它还有助于金属脱离杂质元素,进而加强金属的热塑性和扯断强度,是冶金工业中重要的矿物原料。萤石用于冶炼领域不仅会造成环境污染,还会侵蚀炉衬减少炉子的使用年限,另外把稀缺的萤石资源用在低附加值的冶金行业是对该资源的极大浪费,如用于国内钢铁熔剂、氟化工业,其产值之比为1:83,而利润之比为1:269.8。所以随着萤石行业在氟化工领域的长足发展,未来金属冶炼行业萤石占总消费量的比重会逐步下降。

萤石在建材领域的需求

在建材工业中,萤石作为助溶剂、矿化剂、瓷釉用于玻璃、水泥、陶瓷的生产过程中。萤石在玻璃生产上,能够降低玻璃液的粘度,促使玻璃匀化澄清,从而改善玻璃的品质;萤石在陶瓷生产上主要是促进陶瓷的烧结,提高瓷釉质量;在水泥生产中可提高窑炉生产效率、节省燃料。国家基础建设的投资还保持稳定的增长,房地产、汽车等相关行业的发展,因此未来建材领域萤石占总消费量的比重短时间不会下降。

萤石在氟化工领域的需求

氟化工是化工行业中的一个子行业,产品种类多,性能优异,应用领域广泛。由于它的产品具有高性能和高附加值的特点,氟化工产业被称作“黄金产业”。广泛应用于军工、航天、轻工、机械等领域。氟化工的诸多应用领域都是以生产氢氟酸作为起点的。目前,世界萤石产量的一半以上用于制取氢氟酸。生产出的氢氟酸则进一步用于生产含氟烷烃、含氟聚合物、含氟精细化学品、氟化盐四大类主要产品。近年来中国氢氟酸产能级产量均保持超过10%复合增长率,因此我国未来氟化工领域萤石占总消费量的比重会继续上升。

————————————————————————————————————————————————————————————————

萤石(氟石)的历史

萤石的历史和氟化氢、氟化工的发展

预计到2025 年,全球萤石消费量将达到770万吨, 氟( F2) 是从萤石中分离的一种非金属元素, 也是气体,是现代工业中极重要的材料, 而萤石是自然界中最主要的氟来源。

萤石和它的下游氟化工的关系图。

氟的发现与性质1771 年, 瑞典化学家在玻璃蒸馏器中用浓硫酸加热萤石, 得到了不纯的氢氟酸,对玻璃蒸馏器造成了极大的腐蚀。1797 年, 意大利工程师将萤石正式命名为“ Fluorite” 。1810年,法国物理学家发现这种酸是氢与一种类似于氯的未知元素形成的化合物, 他建议命名为“ 氟” 。1886 年法国化学家亨利·莫瓦桑使用低温电解分离方法首次从萤石中得到氟单质,该工艺至今仍用于现代生产中,他同时还证明了萤石的主要成分是钙元素和氟元素,定名为氟化钙。1906 年莫瓦桑由于制备氟单质这一巨大贡献而获得诺贝尔化学奖。

氟的性质

氟( F2) 是一种非金属元素是最轻的卤族元素。在标准条件下是剧毒的淡黄色双原子气体, 有刺鼻气味,只能在特殊条件下通过电解产生。作为电负性最强的元素, 它具有极强的反应性,除了氩、氖和氦以外的所有元素均可与之发生反应, 也是少数几种能与惰性气体氙、氖和氡形成化合物的元素之一。氟化氢( HF) 的水溶液可用于清洁金属和抛光、蚀刻或霜冻玻璃。

2 萤石的性质及用途

自然界中氟最主要的来源是萤石。萤石,也称为氟化钙( CaF2 ) ,为等轴晶系矿物,自然界中通常粒状或块状集合体或晶体( 立方体、八面体和其他更复杂的晶体形式) 。天然萤石呈现出多种深浅不一的颜色,以紫色、蓝色和绿色最为常见,萤石颜色,它的断面为次贝壳状,但在晶面上具有极为发育的解理,脆性高,莫氏硬度为4,部分萤石还能够被制成美丽的宝石, 很受收藏家们的欢迎。

萤石的产业用途

新能源含氟背板膜、含氟前板膜等主要用于太阳能电池;叶轮氯涂料主要应用于风能发电中的风机;六氯磷酸锂主要用于锂电池;全氟离子膜主要用于燃料电池

新能源汽车含氟锂电池材料、氯橡胶主要用于动力锂电池、密封新一代信息技术含氟液晶、含氟电子化学品、电缆主要用于平板显示、半导体、通信生物新型含氟中间体、高效氟化试剂主要用于含氟药物节能环保PVDF 中空纤维膜主要用于污水处理;PTFE 滤膜主要用于污染物过滤;氟碳涂料、全氟醚真空脂主要用于建筑、Low-E 玻璃新材料氟硅粘材料用于汽车发动机密封等:高性能氟材料用于汽车、航空航天、光伏等行业。

◆新能源行业

新能源行业作为氟元素在新兴产业的发展,从传统化工到精细化工,从氟化工到新能源,六氟磷酸锂( LiPF6 )的诞生无疑是一个里程碑,它使氟化工重新焕发生机,与新能源一起成为焦点。那么六氟磷酸锂到底是什么呢?

它就在你我的周围–它是手机锂电池的关键电解质材料之一,起到在电池正负极间传导电子的作用;新能源电动汽车使用的动力电池,其发展的主要方向是开发高安全性、耐久度高、性价比高的新型锂电池。六氟磷酸锂就是新能源产业链中被誉为市场上综合性能最好、应用最广泛的锂电池电解液。

◆半导体行业

高纯度电子级氟化氢, 在半导体制造中主要被用来去除过剩的化学物质、离子刻蚀、刻蚀细槽等相关操作。在芯片制作过程中,氟化氢被用来清洗晶圆表面和切割半导体。有数据显示,在制造半导体产品的600多道程序中,其中有十几次道会用到氟化氢。

日本是目前全球高纯度氟化氢最主要的供应国, 该国产的氟化氢纯度可达的九个九超高纯度, 而其他国家生产的氟化氢纯度最高达99. 999 %(五个九)。我国有能力生产高纯度氟化氢, 但同日本相比还存差距。

3 萤石资源现状

在全球范围内,萤石在40 多个国家及地区均有发现, 就已探明储量而言,一半以上的萤石储量都集中于墨西哥( 6400 万t,全球占比21. 9%) 、中国( 4200 万t,全球占比13. 5%) 、南非( 4100 万t,全球占比13. 2%) 和蒙古(2200 万t,全球占比7. 1%) 四国( 图9)。

  中国萤石矿分布较为广泛, 据报道, 截至2020 年底,中国萤石资源总储量为4857. 55 万t,主要集中于江西( 1830. 39 万t,全国占比37. 68%) 、浙江( 1056. 09 万t, 全国占比21. 74%) 、湖南(904. 69 万t,全国占比18. 62%) 、内蒙古( 328. 88 万t,全国占比6. 77%) 和福建(310. 10 万t,全国占比6. 38%) 。

4 萤石市场现状及未来

近年来,随着新能源产业的崛起,锂离子动力电池、锂离子储能电池得到广泛应用, 萤石对新能源产业的重要性短时间内难以替代。六氟磷酸锂作为是短期内不可替代的锂离子电池电解质,因此对氟化工的需求推动力很强,而萤石又是氟化工最重要的原料,其未来需求极为可观。近年来, 我国萤石产业发展取得了长足进步, 但仍存在缺乏统筹规划、资源流失严重、资源利用效能低下、产能落后, 生态保护不足等问题,这严重影响我国萤石产业的健康和可持续发展。

尽管萤石在传统建材和冶金行业的需求已经达到顶峰, 但由于萤石在新能源、新材料等战略性新兴领域的需求将会成为决定国内萤石需求的主要因素,所以今后的需求会保持增长,但增速会放缓,2019-2030 年的需求增速大约3. 0%,而到2030年,国内市场对萤石的需求量将会达到568万吨。