Источники фтора

Фтор является типичным литофильным элементом в земных условиях. Его наибольшие концентрации (850— 1000 мг/кг) обнаружены в средних и кислых кремнистых магматических породах. Установлено, что в поверхностных отложениях фтор ассоциируется с глинистыми фракциями, и, вероятно, поэтому наиболее высокие его концентрации характерны для глинистых образований.

Известно немного стабильных минералов фтора; наиболее распространенными являются топаз Al₂(F,OH)₂SiO₄ и флюорит CaF₂. Свободный фтор иногда может встречаться в горных породах в виде газовых пузырьков.

Фтор обладает способностью замещать гидроксильные группы в минералах. Эти реакции приводят к образованию фторапатита Ca₁₀(PO4)₆F₂ —наиболее распространенного минерала фтора, а также способствуют увеличению содержаний F в амфиболах, слюдистых минералах и др. Тесная связь фтора с фосфатами наблюдается как в первичных, так и во вторичных минералах.

При выветривании горных пород фтор связывается с кремнистыми минералами, что способствует его накоплению в остаточном материале. В природных условиях фторапатит и флюорит растворяются медленно, а криолит Na3AlF6 и близкие к нему минералы являются легкорастворимыми. Подвижный фтор активно сорбируется глинами и фосфоритами.

В газовые фторсодержащие выбросы входят соединения NaF, KF, NaAlF₄, HF, SiF₄. Основными источниками выбросов соединений фтора являются энергетические установки, металлургические предприятия, производство фосфорной кислоты и фосфорных удобрений. Подсчитано, что в Германии выброс фтора составляет, тыс. г/год: электростанциями — 12; металлургическими предприятиями — 27,4; химическими предприятиями — 3,8; отопление городов — 0,5. Много фтора попадает в окружающую среду с фосфорными удобрениями (содержание F до 1,5-3,8%), пестицидами (0,02-0,04 %), сточными водами (0,07 %), осадками отстойников (0,04-0,1 %), отходами горно-геологических предприятий по добыче и обогащению флюорита, апатита и других минералов. В процессе электролитического производства алюминия происходит выброс многих соединений фтора, включая твердые фториды и гидрофторид (HF). Количество выбрасываемых в атмосферу соединений фтора зависит от конструкции электролизеров и типа применяемых анодов (ранее выбросы фтора достигали 15-20 кг на 1 т продукционного алюминия, современная конструкция электролизеров и соблюдение передовой технологии позволяет снизить выбросы до 1-2 кг/т). В районах расположения алюминиевых заводов концентрация фтора в воздухе в среднем составляет 1-5 мкг/м³ (в отдельных случаях достигает 20 — 22 мг/м³). В химической промышленности источником выбросов соединений фтора являются заводы по производству фосфорных удобрений и фосфорной кислоты. При производстве фтористоводородной кислоты из природного флюорита (CaF₂) при разложении его серной кислотой получают сульфат кальция и плавиковую кислоту. Отходящие газы содержат до 70-75% фторида водорода. В стекольной промышленности полирование стекол осуществляют в ванных, содержащих 6-12% плавиковой кислоты и 45-60% серной кислоты. Часть плавиковой кислоты испаряется, переходит в газовую фазу и удаляется с выбросами. Сталелитейные, кирпичные и стекольные заводы, а также сжигание угля — дополнительные источники загрязнения окружающей среды фтором (Танделов Ю.П., 2004).