氷晶石（Na3AlF6）：鉱物の性質とアルミニウム生産における役割

組成と物理的性質

氷晶石はナトリウム、アルミニウム、フッ素から成る結晶構造をもつ。脆く、鉱物としては一般に比重が低く、塊状から粒状の産状を示すことがある。冷水にはほとんど溶けず、屈折率が水の屈折率に比較的近いため、小片を水に浸すと消えたように見えることがある。この光学的な特性は、鉱物が初めて記載されて以来、注目されてきた。

アルミニウム生産における役割

氷晶石の最もよく知られた工業用途は、アルミニウムの電解生産における融剤である。ホール・エルー法では、粉末状の酸化アルミニウム（アルミナ）を溶融氷晶石に溶解し、導電性をもち、純粋なアルミナより低い作業温度で使用できる電解質をつくる。溶解した酸化物を電解還元（電気分解を参照）すると、陰極で金属アルミニウムが得られ、酸素は陽極で反応する。浴の化学組成や操業特性を調整するため、フッ化アルミニウムやフッ化ナトリウムなど、関連するフッ化物化合物を加えることもある。

歴史と鉱床

氷晶石は、19世紀後半に工業的なアルミニウム製錬が発展すると経済的に重要になった。最大かつ歴史的に最も重要な天然鉱床は、グリーンランド南西部のイヴィグトゥートにあり、数十年にわたって世界へ供給した。この鉱床は最終的に採掘によって枯渇し、天然氷晶石はもはや重要な商業的供給源ではない。

現代の生産と代替材料

天然鉱石が希少であるため、現在用いられる氷晶石は通常、フッ素を含む原料からの化学合成によって製造されるか、蛍石（フルオライト、蛍石鉱）などの鉱物を工業的な転換工程で加工して製造される。アルミニウム製錬では、望ましい融点と導電性を得るため、合成フッ化ナトリウムアルミニウム、またはフッ化物塩を添加した氷晶石の調整混合物が使用されることがある。

その他の用途、取扱いと安全性

• 副次的用途：少量は歴史的に、溶融やぬれ性を助けるため、ガラス製造、ほうろう、ならびに一部の冶金工程で融剤として用いられてきた。
• 取扱い：多くのフッ化物化合物と同様に、氷晶石および関連材料は、濃縮された形態でのフッ化物曝露が有害となり得るため、適切な取扱いと産業衛生対策を必要とする。
• 遺産：採掘鉱石から合成氷晶石への移行は、近代化学が希少な天然資源を代替し、大規模な工業プロセスを維持できることを示す一例である。