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红柱石

英文名称: andalusite 
说明: 成分组成为Al2〔SiO4〕O的岛状结构硅酸盐矿物。与蓝晶石、矽线石成同质多象。正交(斜方)晶系,晶体常呈柱状,横断面接近四方形。有些红柱石在生长过程中俘获部分碳质和粘土矿物,在晶体内定向排列,在横断面上呈十字形,称空晶石。集合体多呈放射状或粒状。粉红、玫瑰红、红褐色或灰白色。玻璃光泽,柱面解理中等,莫氏硬度6.5~7.5,比重3.15~3.16。常见于泥质 岩和侵入体的接触带 ,是典型的接触热变质矿物。中国北京西山盛产放射状红柱石,俗称菊花石。产地有西班牙安达卢西亚,奥地利蒂罗尔州,巴西米纳斯吉拉斯等。加热至1300℃红柱石变为莫来石,是高级耐火材料。淡红色或绿色透明的晶体可作宝石。空晶石因在粉红、灰白的底色上衬托有黑十字,常被加工成工艺装饰品。 

红柱石是优于铝钒土、高岭土耐火材料。它具有较高的耐火度(1790-1810C),抗热冲击抗化学腐蚀,有良好的电绝缘性能、热态机械强度、受热体积变小、高温荷重热震和节约能源等诸多优点。广泛用于热风炉砖、钢包衬砖、不烧塞头砖、小口砖及具有高荷重软化点、高热稳定性的高铝砖、高铝热风炉、陶瓷烧燃器和浇注料等特种耐火材料砖和不定型耐火材料方面。 

Al2(SiO4)O 常含锰、铁。斜方晶系。晶体呈柱状,横切面近正方形;有时在柱的四角和中心可见有黑色炭质包裹物,在切面上排成规则的十字形,这种红柱石特称为空晶石;集合体呈放射状,形似菊花,称为“菊花石”。灰白、褐或红色。玻璃光泽。硬度7。密度3.1-3.2。红柱石在1380℃高温煅烧下分解成莫来石,具有极高的耐火性。当加热到1810℃时,仍十分稳定,体积不膨胀,机械强度很高;化学稳定性强,不溶于所有酸中。 是一种可直接使用的耐火材料。除用于冶金工业、精细陶瓷工业外,还可冶炼高强度轻质硅铝合金,制造金属纤维以及超音速飞机和宇宙飞船的导向翼。其他用途参见蓝晶石。色美而透明者,可作宝石。


红  柱  石
 一、矿产名称  红柱石(Andalusite)
红柱石是兰晶石族矿物之一,这族矿物包括红柱石、矽线石和兰晶石。这三种矿物有相同的化学组成(Al2O3·SiO2),但却具有不同的晶体结构,因此物理性质稍有不同。从理论上说,该族矿物含Al2O3 62.9%。因此,这族矿物处于含Al2O337%的高岭土耐火材料和含Al2O380~90%的铝矾土耐火材料之间,属于中等含铝的铝硅酸盐耐火材料范围。
 二、矿床类型及其分布
1.矿床的成因类型
红柱石矿床按成因类型可分为:
1)  1)  区域变质矿床。
2)  2)  接触变质矿床。
3)  3)  热液交代矿床。
4)  4)  风化矿床。
2.矿床的工业类型
红柱石矿床工业类型,矿床特征及典型矿床见表1。

表1  我国红柱石矿床工业类型

矿 床 类 型

      

   

红柱石片岩型

    产于元古代二云片岩、黑云片岩和石榴堇青石灰质片岩中。矿层呈层状,单层厚度十几米至数十米。红柱石含量一般为1020%,有时含兰晶石,矽线石。

河南羊奶沟

辽宁老虎砬子

山东小庄

红柱石型

    矿床产于高铝的泥质岩中与中酸性岩浆岩侵入接触变质带内。矿体呈似层状、透镜状,沿浸入体呈环状分布。矿石矿物以红柱石为主,伴生有石英、黑云母、堇青石。

甘肃米家沟

北京太平口

江西长洛

吉林老虎沟

刚玉—红柱石型

    产于中酸性火山岩经热液蚀变生成的次生石英岩中。矿体一般长几十米至三百米,宽几十米。红柱石呈细粒浸染状、团块状、品位较高,刚玉为主要回收矿物。

福建赖店

浙江瑞安

红柱石砂矿床

    红柱石来源于含红柱石片岩,经风化搬运富集成矿。红柱石含量达50%

  

3.矿产的分布情况

我国目前对红柱石的开发利用,已展现出广阔的前景。我国红柱石的使用起步较晚,从78年开始对红柱石等高铝矿物资源进行了找矿、评价和勘探,工业上对它的要求则是依据使用条件而变化。根据近几年来对红柱石的找矿效果得知,我国这类矿物资源十分丰富,有利于这类矿物生成的地质条件普遍存在。辽宁、吉林、青海、甘肃、陕西、山东、河南、新疆、福建、湖北、四川、北京等省市都有所发现。许多地区的矿床中红柱石矿物含量较高,且矿物组成简单,贮量多在中型以上。

三、矿床的主要工业指标

对红柱石矿的开发利用,总的来说,应着眼于经济效益,从各种使用角度提出不同的指标要求。目前国内在这方面尚无统一规定,现参照国家地质总局地生——(1978)1201号、冶金部(78)冶基字第3278号联合颁发的:《关于安排兰晶石普查勘探和矿山设计建设工作的通知》,简述如下:

1.红柱石原矿品级划分(矿物量):边界品位5%;Ⅰ级品≥8%,Ⅱ级品5~8%。

2.可采厚度、夹石剔除厚度均为1米。

我国红柱石矿床主要工业指标见表2。


2  我国红柱石矿床主要工业指标

省市自治区

      

品位(%)

储量(矿物万吨)

规模

工作程度

吉 林

桦甸二道甸子红柱石矿

7.36

D 5.0

找矿评价

辽 宁

风城老虎砣子红柱石矿

12.16

C+D 631.4

  

山 东

五莲小庄红柱石矿

16.83

 

 

  

北 京

周口店羊耳峪红柱石矿

目估 2530

 

 

  

房山县太平山红柱石矿

目估 3035

 

 

  

房山县车厂红柱石矿

 

 

 

  

北京海淀区红山红柱石矿

 

 

 

  

门头沟区灰峪红柱石矿

 

 

 

  

河 南

西峡杨乃沟红柱石矿

4.113.8

1017.18

  

陕 西

太白四沟红柱石矿

2060

34.9

  

甘 肃

漳县米家沟红柱石矿

5078

 

 

 

肃北夏吾特红柱石矿

目估 1030

 

 

检查评价

青 海

互助红柱石矿

6.8613.05

 

 

 

 

四、矿石性质1.矿石的矿物组成红柱石多数呈斑状变晶结构。斑晶内含有碳质、石英、云母、金属矿物、石榴石和电气石等。有些伴生矿物如石榴石、碳质等可通过选矿加以回收。2.目的矿物的矿物特征1)一般特征红柱石属于单斜晶系,晶体沿C轴延伸呈斜方柱形。由于柱面夹角为89℃左右,因而外观很象四方柱形。集合体呈放射状、粒状,可见穿插双晶。柱面解(110)完全。颜色为灰、黄、红、紫、绿及褐色。硬度6.9~7.4。比重3.12~3.19。薄片无色,有时略带粉红色调,在同一片面上颜色分布往往也不均匀,深浅不一,呈斑点状。平行或对称消光,具微弱多色性:Npi淡红(1.629~1.639),Nm淡绿(1.633~1.639),Ng浅绿(1.637~1.650)。正实起中度;(-)2V=80~86°。横切面近四方形,有时可见两组近于正交的解理。在红柱石中,有时见有黑色碳质物包裹体(可称空晶石)。利用红柱石多带色的特点可以将它和矽线石加以区别。2)表面性能红柱石本身无电磁性,但其表面性质又决定着表面断裂键的类型和断裂程度,这与其结晶化学过程有关。它的晶体被破碎时将产生高能组合优势的阳离子Al3+、Fe2+等。红柱石表面亲水,破碎后其上部分存在有金属阳离子。零电点PH为7.2,一般比硅酸盐破碎物要高。红柱石矿物由Al-O键和Si-O键组成。铅氧体PH=9时,出现零电点。而石英在PH=2或稍大于2时,就出现零电点。由此可以认为铝氧硅酸盐矿物的零电点在2~9之间,这个性质有利于它们的分选提纯。3)化学组分红柱石是无水硅酸盐,属于兰晶石族。其化学式为Al2O3·SiO2或Al2O[SiO4]。理论化学组分:Al2O3 63.1%,SiO2 36.9%,但是由于成矿结晶、蚀变、风化等原因,晶格中常含有Ag、Fe、Ti等一些杂质,致使化学分析结果偏离理论值。五、工艺特性及主要用途1.工艺特性工业上利用红柱石,主要是取其耐高温的特性。红柱石在常压下加热至1350℃以后,开始转化成与原晶体平行的针状莫来石。莫来石晶体是铝硅酸盐在高温作用下唯一稳定的形式,其理论转化率为87.64%。3(Al2O3·SiO2)   1350℃   3Al2O3·2SiO2 + SiO2                              红柱石               莫来石   游离石英 红柱石在加热转化成莫来石的过程中,可以形成良好的莫来石网络,体积膨胀约4%。这是一种不可逆的晶体转化,一经转化,则具有更高的耐火性能,耐火度可达1800℃以上,且耐骤冷骤热,机械强度大,抗热冲击力强,抗渣性强,荷重转化点高,并具有极高的化学稳定性(甚至不溶于氢氟酸)和极强的抗化学腐蚀性。2.主要用途鉴于红柱石具有的物化性能,是目前已知的优质耐火材料之一。它除用作冶炼工业的高级耐火材料,技术陶瓷工业的原料以外,还可冶炼高强度轻质硅铝合金,制作金属纤维以及超音速飞机和宇宙飞船的导向型之用。据报导,国外尚利用富铝红柱石进行煤的气化和制作雷达天线罩。一部分结晶良好、色泽鲜艳的也可制作工艺品和装饰品。其应用领域还在不断扩大。(1)制作不定形耐火材料。这对提高高温操作等冶金工艺有着特殊的效益。不定形耐火材料不经烧成而直接利用,可节约燃料能源,而它在高温下体积稳定,则对其使用寿命影响很大。实践中,若烧注料和可塑料按配比使用时,会含有一定量的粘土和无机物结合剂,因而造成不定形耐火材料高温和冷却过程中收缩,出现裂缝和剥落,缩短耐火材料的使用寿命。为了控制和减少耐火材料制品在长期高温下收缩,若在配料中加入定量的红柱石,利用膨胀稳定的特性,就可消除不定形材料的上述收缩小现象,延长材料的使用寿命可达五年之久。(2)耐火砖:红柱石煅烧后制成型材,可用于热风炉、热风塔、再热炒等关键部位,也可用于各种辅助性浇注和操作设备、还可以制作窑炉设施、高温铝硅酸盐绝缘体、翻砂模面料。使用红柱石制成的耐火纤维作炉衬,比之耐火土或轻质砖炉衬可节能30~50%。利用红柱石耐火砖除可减少燃料消耗,增加稳定性外,还可节约40%以上一般耐火材料的消耗。(3)生产硅铝合金、氧化铝和铝金属的原料,因红柱石Al2O3含量高,铁、钛和钙等氧化物杂质含量低,用于生产含铝60%的硅铝合金时,可以不用氧化铝,即可简化生产程序又可提高生产工效。从七十年代开始,红柱石已广为我国工业生产所重视,其应用领域也在迅速扩大。红柱石经过煅烧后形成的莫来石具有很高的耐火度、化学稳定性和机械强度,因此在冶金、建材及其他工业部门得到广泛应用。表3列出了红柱石类矿物的主要用途。

3  红柱石类矿物的主要用途

 

   

           

应 用 部 门

耐火材料

1)在高温下体积稳定,不收缩

2)比其他高铝耐火材料生产成本低

3)性能好。比粘土砖损耗低43%,寿命长

     150200炉,耐火度高达1825以上

4)节约能源。热容比粘土砖高12%,用于马丁炉

     可缩短冶炼时间,能耗少

5)加入不定形耐火材料中作高温膨胀剂,使产

     品在高温下不收缩和剥落

冶金、建材、机械、化工、轻工、核工业等部门

硅铝合金和金属纤维

1)比用合成法 (用熔炼金属硅和电解铝)或用

     电热还原高岭土等方法成本低,经济效益高

2)可满足制造汽车、宇宙飞船和雷达部件的特

     殊技术要求

冶金、机械、宇航等工业部门

氧化铝(烧结法)

比用霞石或高岭土为原料时物料处理量少1/21/3

冶金

防铸件粘砂新型面料(涂料、膏剂和各种混合剂)

防粘砂性能比石英粉佳,接近锆石粉,而且价格低廉

冶金、机械等工业部门

莫来石

产品耐火度高,热膨胀低,抗化学腐蚀性强。机械强度高,抗热冲击能力强,使用寿命长

冶金、机械、化工等部门

高铝蓝晶石水泥

耐火度高达1650

军工建筑、冶金等部门

高级陶瓷原料

制品耐高温、耐酸碱

轻工、化工等部门



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