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紅柱石

英文名稱: andalusite 
說明: 成分組成為Al2〔SiO4〕O的島狀結構硅酸鹽礦物。與藍晶石、矽線石成同質多象。正交(斜方)晶系,晶體常呈柱狀,橫斷面接近四方形。有些紅柱石在生長過程中俘獲部分碳質和粘土礦物,在晶體內定向排列,在橫斷面上呈十字形,稱空晶石。集合體多呈放射狀或粒狀。粉紅、玫瑰紅、紅褐色或灰白色。玻璃光澤,柱面解理中等,莫氏硬度6.5~7.5,比重3.15~3.16。常見于泥質 巖和侵入體的接觸帶 ,是典型的接觸熱變質礦物。中國北京西山盛產放射狀紅柱石,俗稱菊花石。產地有西班牙安達盧西亞,奧地利蒂羅爾州,巴西米納斯吉拉斯等。加熱至1300℃紅柱石變為莫來石,是高級耐火材料。淡紅色或綠色透明的晶體可作寶石。空晶石因在粉紅、灰白的底色上襯托有黑十字,常被加工成工藝裝飾品。 

紅柱石是優于鋁釩土、高嶺土耐火材料。它具有較高的耐火度(1790-1810C),抗熱沖擊抗化學腐蝕,有良好的電絕緣性能、熱態機械強度、受熱體積變小、高溫荷重熱震和節約能源等諸多優點。廣泛用于熱風爐磚、鋼包襯磚、不燒塞頭磚、小口磚及具有高荷重軟化點、高熱穩定性的高鋁磚、高鋁熱風爐、陶瓷燒燃器和澆注料等特種耐火材料磚和不定型耐火材料方面。 

Al2(SiO4)O 常含錳、鐵。斜方晶系。晶體呈柱狀,橫切面近正方形;有時在柱的四角和中心可見有黑色炭質包裹物,在切面上排成規則的十字形,這種紅柱石特稱為空晶石;集合體呈放射狀,形似菊花,稱為“菊花石”。灰白、褐或紅色。玻璃光澤。硬度7。密度3.1-3.2。紅柱石在1380℃高溫煅燒下分解成莫來石,具有極高的耐火性。當加熱到1810℃時,仍十分穩定,體積不膨脹,機械強度很高;化學穩定性強,不溶于所有酸中。 是一種可直接使用的耐火材料。除用于冶金工業、精細陶瓷工業外,還可冶煉高強度輕質硅鋁合金,制造金屬纖維以及超音速飛機和宇宙飛船的導向翼。其他用途參見藍晶石。色美而透明者,可作寶石。


紅  柱  石
 一、礦產名稱  紅柱石(Andalusite)
紅柱石是蘭晶石族礦物之一,這族礦物包括紅柱石、矽線石和蘭晶石。這三種礦物有相同的化學組成(Al2O3·SiO2),但卻具有不同的晶體結構,因此物理性質稍有不同。從理論上說,該族礦物含Al2O3 62.9%。因此,這族礦物處于含Al2O337%的高嶺土耐火材料和含Al2O380~90%的鋁礬土耐火材料之間,屬于中等含鋁的鋁硅酸鹽耐火材料范圍。
 二、礦床類型及其分布
1.礦床的成因類型
紅柱石礦床按成因類型可分為:
1)  1)  區域變質礦床。
2)  2)  接觸變質礦床。
3)  3)  熱液交代礦床。
4)  4)  風化礦床。
2.礦床的工業類型
紅柱石礦床工業類型,礦床特征及典型礦床見表1。

表1  我國紅柱石礦床工業類型

礦 床 類 型

      

   

紅柱石片巖型

    產于元古代二云片巖、黑云片巖和石榴堇青石灰質片巖中。礦層呈層狀,單層厚度十幾米至數十米。紅柱石含量一般為1020%,有時含蘭晶石,矽線石。

河南羊奶溝

遼寧老虎砬子

山東小莊

紅柱石型

    礦床產于高鋁的泥質巖中與中酸性巖漿巖侵入接觸變質帶內。礦體呈似層狀、透鏡狀,沿浸入體呈環狀分布。礦石礦物以紅柱石為主,伴生有石英、黑云母、堇青石。

甘肅米家溝

北京太平口

江西長洛

吉林老虎溝

剛玉—紅柱石型

    產于中酸性火山巖經熱液蝕變生成的次生石英巖中。礦體一般長幾十米至三百米,寬幾十米。紅柱石呈細粒浸染狀、團塊狀、品位較高,剛玉為主要回收礦物。

福建賴店

浙江瑞安

紅柱石砂礦床

    紅柱石來源于含紅柱石片巖,經風化搬運富集成礦。紅柱石含量達50%

  

3.礦產的分布情況

我國目前對紅柱石的開發利用,已展現出廣闊的前景。我國紅柱石的使用起步較晚,從78年開始對紅柱石等高鋁礦物資源進行了找礦、評價和勘探,工業上對它的要求則是依據使用條件而變化。根據近幾年來對紅柱石的找礦效果得知,我國這類礦物資源十分豐富,有利于這類礦物生成的地質條件普遍存在。遼寧、吉林、青海、甘肅、陜西、山東、河南、新疆、福建、湖北、四川、北京等省市都有所發現。許多地區的礦床中紅柱石礦物含量較高,且礦物組成簡單,貯量多在中型以上。

三、礦床的主要工業指標

對紅柱石礦的開發利用,總的來說,應著眼于經濟效益,從各種使用角度提出不同的指標要求。目前國內在這方面尚無統一規定,現參照國家地質總局地生——(1978)1201號、冶金部(78)冶基字第3278號聯合頒發的:《關于安排蘭晶石普查勘探和礦山設計建設工作的通知》,簡述如下:

1.紅柱石原礦品級劃分(礦物量):邊界品位5%;Ⅰ級品≥8%,Ⅱ級品5~8%。

2.可采厚度、夾石剔除厚度均為1米。

我國紅柱石礦床主要工業指標見表2。


2  我國紅柱石礦床主要工業指標

省市自治區

      

品位(%)

儲量(礦物萬噸)

規模

工作程度

吉 林

樺甸二道甸子紅柱石礦

7.36

D 5.0

找礦評價

遼 寧

風城老虎砣子紅柱石礦

12.16

C+D 631.4

  

山 東

五蓮小莊紅柱石礦

16.83

 

 

  

北 京

周口店羊耳峪紅柱石礦

目估 2530

 

 

  

房山縣太平山紅柱石礦

目估 3035

 

 

  

房山縣車廠紅柱石礦

 

 

 

  

北京海淀區紅山紅柱石礦

 

 

 

  

門頭溝區灰峪紅柱石礦

 

 

 

  

河 南

西峽楊乃溝紅柱石礦

4.113.8

1017.18

  

陜 西

太白四溝紅柱石礦

2060

34.9

  

甘 肅

漳縣米家溝紅柱石礦

5078

 

 

 

肅北夏吾特紅柱石礦

目估 1030

 

 

檢查評價

青 海

互助紅柱石礦

6.8613.05

 

 

 

 

四、礦石性質1.礦石的礦物組成紅柱石多數呈斑狀變晶結構。斑晶內含有碳質、石英、云母、金屬礦物、石榴石和電氣石等。有些伴生礦物如石榴石、碳質等可通過選礦加以回收。2.目的礦物的礦物特征1)一般特征紅柱石屬于單斜晶系,晶體沿C軸延伸呈斜方柱形。由于柱面夾角為89℃左右,因而外觀很象四方柱形。集合體呈放射狀、粒狀,可見穿插雙晶。柱面解(110)完全。顏色為灰、黃、紅、紫、綠及褐色。硬度6.9~7.4。比重3.12~3.19。薄片無色,有時略帶粉紅色調,在同一片面上顏色分布往往也不均勻,深淺不一,呈斑點狀。平行或對稱消光,具微弱多色性:Npi淡紅(1.629~1.639),Nm淡綠(1.633~1.639),Ng淺綠(1.637~1.650)。正實起中度;(-)2V=80~86°。橫切面近四方形,有時可見兩組近于正交的解理。在紅柱石中,有時見有黑色碳質物包裹體(可稱空晶石)。利用紅柱石多帶色的特點可以將它和矽線石加以區別。2)表面性能紅柱石本身無電磁性,但其表面性質又決定著表面斷裂鍵的類型和斷裂程度,這與其結晶化學過程有關。它的晶體被破碎時將產生高能組合優勢的陽離子Al3+、Fe2+等。紅柱石表面親水,破碎后其上部分存在有金屬陽離子。零電點PH為7.2,一般比硅酸鹽破碎物要高。紅柱石礦物由Al-O鍵和Si-O鍵組成。鉛氧體PH=9時,出現零電點。而石英在PH=2或稍大于2時,就出現零電點。由此可以認為鋁氧硅酸鹽礦物的零電點在2~9之間,這個性質有利于它們的分選提純。3)化學組分紅柱石是無水硅酸鹽,屬于蘭晶石族。其化學式為Al2O3·SiO2或Al2O[SiO4]。理論化學組分:Al2O3 63.1%,SiO2 36.9%,但是由于成礦結晶、蝕變、風化等原因,晶格中常含有Ag、Fe、Ti等一些雜質,致使化學分析結果偏離理論值。五、工藝特性及主要用途1.工藝特性工業上利用紅柱石,主要是取其耐高溫的特性。紅柱石在常壓下加熱至1350℃以后,開始轉化成與原晶體平行的針狀莫來石。莫來石晶體是鋁硅酸鹽在高溫作用下唯一穩定的形式,其理論轉化率為87.64%。3(Al2O3·SiO2)   1350℃   3Al2O3·2SiO2 + SiO2                              紅柱石               莫來石   游離石英 紅柱石在加熱轉化成莫來石的過程中,可以形成良好的莫來石網絡,體積膨脹約4%。這是一種不可逆的晶體轉化,一經轉化,則具有更高的耐火性能,耐火度可達1800℃以上,且耐驟冷驟熱,機械強度大,抗熱沖擊力強,抗渣性強,荷重轉化點高,并具有極高的化學穩定性(甚至不溶于氫氟酸)和極強的抗化學腐蝕性。2.主要用途鑒于紅柱石具有的物化性能,是目前已知的優質耐火材料之一。它除用作冶煉工業的高級耐火材料,技術陶瓷工業的原料以外,還可冶煉高強度輕質硅鋁合金,制作金屬纖維以及超音速飛機和宇宙飛船的導向型之用。據報導,國外尚利用富鋁紅柱石進行煤的氣化和制作雷達天線罩。一部分結晶良好、色澤鮮艷的也可制作工藝品和裝飾品。其應用領域還在不斷擴大。(1)制作不定形耐火材料。這對提高高溫操作等冶金工藝有著特殊的效益。不定形耐火材料不經燒成而直接利用,可節約燃料能源,而它在高溫下體積穩定,則對其使用壽命影響很大。實踐中,若燒注料和可塑料按配比使用時,會含有一定量的粘土和無機物結合劑,因而造成不定形耐火材料高溫和冷卻過程中收縮,出現裂縫和剝落,縮短耐火材料的使用壽命。為了控制和減少耐火材料制品在長期高溫下收縮,若在配料中加入定量的紅柱石,利用膨脹穩定的特性,就可消除不定形材料的上述收縮小現象,延長材料的使用壽命可達五年之久。(2)耐火磚:紅柱石煅燒后制成型材,可用于熱風爐、熱風塔、再熱炒等關鍵部位,也可用于各種輔助性澆注和操作設備、還可以制作窯爐設施、高溫鋁硅酸鹽絕緣體、翻砂模面料。使用紅柱石制成的耐火纖維作爐襯,比之耐火土或輕質磚爐襯可節能30~50%。利用紅柱石耐火磚除可減少燃料消耗,增加穩定性外,還可節約40%以上一般耐火材料的消耗。(3)生產硅鋁合金、氧化鋁和鋁金屬的原料,因紅柱石Al2O3含量高,鐵、鈦和鈣等氧化物雜質含量低,用于生產含鋁60%的硅鋁合金時,可以不用氧化鋁,即可簡化生產程序又可提高生產工效。從七十年代開始,紅柱石已廣為我國工業生產所重視,其應用領域也在迅速擴大。紅柱石經過煅燒后形成的莫來石具有很高的耐火度、化學穩定性和機械強度,因此在冶金、建材及其他工業部門得到廣泛應用。表3列出了紅柱石類礦物的主要用途。

3  紅柱石類礦物的主要用途

 

   

           

應 用 部 門

耐火材料

1)在高溫下體積穩定,不收縮

2)比其他高鋁耐火材料生產成本低

3)性能好。比粘土磚損耗低43%,壽命長

     150200爐,耐火度高達1825以上

4)節約能源。熱容比粘土磚高12%,用于馬丁爐

     可縮短冶煉時間,能耗少

5)加入不定形耐火材料中作高溫膨脹劑,使產

     品在高溫下不收縮和剝落

冶金、建材、機械、化工、輕工、核工業等部門

硅鋁合金和金屬纖維

1)比用合成法 (用熔煉金屬硅和電解鋁)或用

     電熱還原高嶺土等方法成本低,經濟效益高

2)可滿足制造汽車、宇宙飛船和雷達部件的特

     殊技術要求

冶金、機械、宇航等工業部門

氧化鋁(燒結法)

比用霞石或高嶺土為原料時物料處理量少1/21/3

冶金

防鑄件粘砂新型面料(涂料、膏劑和各種混合劑)

防粘砂性能比石英粉佳,接近鋯石粉,而且價格低廉

冶金、機械等工業部門

莫來石

產品耐火度高,熱膨脹低,抗化學腐蝕性強。機械強度高,抗熱沖擊能力強,使用壽命長

冶金、機械、化工等部門

高鋁藍晶石水泥

耐火度高達1650

軍工建筑、冶金等部門

高級陶瓷原料

制品耐高溫、耐酸堿

輕工、化工等部門



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