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藍晶石、紅柱石和硅線石礦物原材料礦產概況、指標、性質與用途
  2019-12-31
  一、礦產概況
  藍晶石族礦物又名硅線石族礦物,簡稱“三石”,指藍晶石、紅柱石和硅線石這三種具有相同成分(A12O3·SiO2)但結構不同的同質異像變體。
  我國具有分布廣泛、儲量豐富的三石礦物資源。藍晶石族礦物礦種齊全,各種變質作用形成的礦床應有盡有。其中通過區域變質形成的藍晶石族礦物有:
  ①河北魏魯、遼寧大荒溝、安徽霍邱、江蘇韓山和河南隱山藍晶石礦;②河南西峽羊奶溝、遼寧老虎位子紅柱石礦;③黑龍江雞西三道溝、廣東大王山硅線石礦等。通過接觸變質形成的有吉林樺甸、甘肅米家溝紅柱石礦等。通過熱液交代形成的有福建賴店、浙江瑞安剛玉-紅柱石礦等。通過動力變質形成的有吉林柳樹溝藍晶石礦等。
  二、技術指標
  我國黑色冶金行業標準YB4032-91規定了藍晶石、硅線石、紅柱石的技術條件。
  三、原料性質
  1.相關礦物
  藍晶石的化學式為Al2[SiO,],其中Al2O3為63.1%,SiO2為36.5%,雜質有少量Fe2O3、Cr2O3、MgO、CaO等。藍晶石為三斜晶系礦物,np-1.713~1.717,nm=1.720~1.722,ng=1.728~1.729,n4-np=0.012~
  0.016,相對密度為3.56~3.68,平行品體延長方向硬度4.5,垂直晶體延長方向硬度6.5~7。藍晶石兩個方向的硬度相差很大,故稱為二硬石。
  硅線石的化學式和藍晶石相同。硅線石為斜方晶系礦物,np=1.657~1.661,nm=1.658~1.670,ng=1.677~1.684,ng-ng=0.020~0.023,成分中的AI可被Fe置換,Fe2O2含量可達2%~3%,相對密度為3.23~3.25,硬度7.5。
  紅柱石的化學式和藍晶石相同。紅柱石為斜方晶系礦物,n,=1.629~1.640,nm=1.633~1.644,ng=1.639~1.647,ng-np=0.007~0.011,成分中的AI可被Fe、Mn置換,Si可少量被Ti置換,相對密度為3.1~3.2,硬度7。
  2.工藝性能
  藍晶石族礦物具有加熱產生微膨脹的性質,可以提高材料抗蠕變和抗熱震性能。就受熱膨脹性能來說,三石加熱到一定溫度后就變為莫來石。
  3AI2[SiO3]-3AL2O2.2SiO2+SiO2
  藍晶石開始轉化為莫來石的溫度為1200~1500℃,體積膨脹率為16%~18%;紅柱石轉化的溫度為1350~1450℃,體積膨脹約5%;硅線石轉化的溫度為1500~1650℃,體積膨脹率5%~8%。從轉化溫度來說,藍晶石最低,其次為紅柱石,硅線石最高。就膨脹量而言,藍晶石最大,硅線石居中,紅柱石最低,見下表。
  四、原料用途
  高純的藍晶石、紅柱石、硅線石可以用來冶煉鋁硅合金以制造飛機、艦船,或者用于制造火花塞、熱電偶套管、堆塌等陶瓷部件。當然,藍晶石族礦物也被用于制造耐火材料。使用藍晶石族礦物時,要根據耐火材料工藝的需要,盡可能發揮出藍晶石、紅柱石和硅線石原料的特長。
  1、由于藍晶石膨脹大,以較小的摻量就可以補償耐火材料的高溫收縮。由于藍晶石轉化溫度低,適合用于在較低溫度產生收縮的耐火材料。所以,藍晶石適于作中低檔耐火材料的添加物。
  2、紅柱石受熱產生的膨脹低,摻量受到的限制小。但是,補償相同的收縮就需要更大的摻量。隨著紅柱石的摻量增多,耐火材料的抗蝎變、耐熱震性能會得到很大的改善。但是,制造成本也顯著增加。所以,紅柱石適合于中高檔耐火材料。
  3、硅線石的轉化溫度高,溫度較低時很難補償耐火材料的收縮。所以,硅線石適于較高溫度燒結的耐火材料。比如,以合成莫來石為粗骨料,以天然硅線石為細骨料,以磨細硅線石、高鋁硯土和高嶺土為基質,用泥漿澆注的辦法制造玻璃窯用燒結耐火材料。
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