蓝晶石

蓝晶石
              蓝晶石
  蓝晶石,又名二硬石,是一种新型耐火材料,属于高铝矿物,抗化学腐蚀性能强、热震机械强度大,受热膨胀不可逆等,是生产不定形材料和电炉顶砖 、磷酸盐不烧砖、莫来石砖、低蠕变砖的主要原料,也是一种变质矿物,主要产于区域变质结晶片岩中,其变质相由绿片岩相到角闪岩相。蓝晶石为三斜晶系,通常呈扁平状的柱状晶体,晶面上有平行条纹。颜色呈淡蓝色或青色、亮灰白等。硬度为5.5-7.0,比重:3.53-3.65。矿物主要成分为蓝晶石和少量硅线石,副矿物成分为石英,次矿物为黑云母金云母绿泥石。蓝晶石的理论组成是为62.93%, 为37.07%。由于蓝晶石矿物晶体往往含有少量的副生矿物成分,所以一般情况下含量是达不到理论值的。对蓝晶石矿物的精矿来说,其含量为蓝晶石和杂质矿物之和。

矿物特征

  黑云石榴蓝晶石片麻岩型矿石,主要矿物为蓝晶石、黑云母、斜长石,次要矿物为石英、绢(白)云母、石榴石十字石等。 蓝晶石绿泥片岩型矿石,主要矿物为蓝晶石、绿泥石,次要矿物为斜长石、黑云母、白云母、石英、石墨等。
  黄玉蓝晶石石英片岩型矿石,主要矿物为蓝晶石、石英、白云母,次要矿物为黄玉金红石黄铁矿等。
  伟晶状蓝晶石矿石,主要矿物为石英、蓝晶石、次要矿物为绢(白)云母等。
  蓝晶石属三斜晶系,晶形常呈扁平柱状,颜色多为蓝色或蓝灰色,浅白色等。玻璃光泽,理面呈珍珠片光泽。硬度在不同方位上差异显著,在{100}晶面上平行晶体延长方向的莫氏硬度为4.5,而垂直晶体延长方向的莫氏硬度为6.5-7.0,故有在硬石之称。其矿物分子式、物理性能如下:
  蓝晶石矿物在高温下(1100-1650℃)煅烧转变为莫来石和熔融状游离二氧化硅(方石英),同时产生不同程度的体积膨胀。其转变反应式为:
  莫来石具有很高的耐火度(1800℃时仍很稳定),化学惰性和良好的机械强度。其矿物性质如下:
  密度(3.16)莫氏硬度(6-7)耐火度(1800°C时仍很稳定,1810°C分解为刚玉和液相)
  蓝晶石是一种变质矿物,主要产于区域变质结晶片岩中,其变质相由绿片岩相到角闪岩相。根据含蓝晶石的形态特点,将蓝晶石矿分成如下三类变态:
  (1)针状和纤维状集合体(纤维针状矿石);
  (2)富含空晶石的假象蓝晶石集合体(假象型矿石);
  (3)蓝晶石结核矿(结核型矿石)。如矿床同时含有上述三种变态,这类矿属于混合型。
  蓝晶石矿床工业类型主要有:黑云石榴蓝晶石片麻岩型、蓝晶石绿泥片岩型、黄玉蓝晶石石英片岩型、伟晶状蓝晶石型。
  黑云石榴蓝晶石片麻岩型矿床产于太古代变质岩系中,含矿岩石以蓝晶石、石榴石、黑云母斜长麻岩为主,单晶石矿体呈层状、或大的扁豆体,单个矿体一般延长数百米,蓝晶石含量10-25%。
  蓝晶石绿泥片岩型矿石产于太古代,蓝晶石不均匀地分布在绿泥片岩中,矿体呈透镜状,蓝晶石含量由百分之几到百分之二十几,原岩含镁较高,有时含有微量刚玉。
  黄玉蓝晶石石英片岩型矿床产于元古代石英岩中,矿石以蓝晶石石英片岩为主,有时有蓝石云母石英片岩,蓝晶石含量10-30%,含有少量黄玉,并见有沿裂隙分布的放射聚晶状叶腊石。
  伟晶状蓝晶石矿床,矿体呈不连续的小扁豆体,分布在古生代黑云母片岩中,矿石组成简单,蓝晶石晶体一般在5厘米以上。

化学组成

蓝晶石
              蓝晶石
  岛状结构硅酸盐矿物。成分为Al2[SIO4]O。与红柱石、矽线石成同质多象。三斜晶系,晶体呈扁平的板条状。有时呈放射状集合体。蓝色、带蓝的白色、青色。具完全和中等的两组解理。硬度有明显的异向性,故又名二硬石。平行晶体伸长方向上莫氏硬度为4.5,垂直方向上为6。比重3.53~3.65。区域变质作用产物,在结晶片岩和片麻岩中出现。瑞士、奥地利是知名产地。当加热到1300℃时,蓝晶石变为莫来石,是高级耐火材料。也可提取铝。色丽透明晶体可作宝石,以深蓝色为佳。美国北卡罗来纳州产有深蓝、绿色的宝石蓝晶石。
  成因产状: 蓝晶石是典型区域变质矿物之一,多由泥质岩变质而成。它主要形成于中级变质作用压力较高的条件下。存在于:区域变质片岩和片麻岩和相关结晶花岗岩及石英岩脉;与石榴石、十字石、云母和石英共生。
  晶体习性:常呈柱状晶形,常见双晶。
  常见颜色:浅至深蓝、绿、黄、灰、褐、无色。
  光 泽:玻璃光泽,断口可具玻璃光泽至珍珠光泽。
  解 理:一组完全解理,一组中等解理。
  摩氏硬度:平等 C 轴方向: 4-5 ;垂直 C 轴方向: 6-7 。
  密 度: 3.68 (+0.01 ,—0.12)
  光性特征:非均质体,二轴晶,负光性。
  多 色 性:蓝色蓝晶石:中等,无色,深蓝和紫蓝。 折 射 率: 1.716 -1.731 (± 0.004 )。
  双折射率: 0.012-0.017 。
  紫外荧光:长波:弱,红;短波:无。
  吸收光谱: 435nm , 445nm 吸收带。
  放大检查:固体矿物包体,解理,色带。
  特殊光学效应:猫眼效应(稀少)。
  优化处理:未知。
  蓝晶石在高温下是不稳定相。当加热到一定温度时,转化为莫来石和玻璃聚合体。
  即蓝晶石在高温锻烧时,于1100开始分解,至1300蓝晶石分解加剧,有大量莫来石生成。1350时分解速度加快,并以1450完全分解,当温度达到1500,开始出现石英玻璃以及纤维状莫来石晶体。方石英形成在1450以下,这就是说,蓝晶石在高温下分解出来的SiO2,在蓝晶石完全分解的温度以下,以方石英相形式存在。 随煅烧温度的升高,蓝晶石分解有如下特点:
  1、蓝晶石开始分解温度始于1100左右。
  2、蓝晶石显著分解温度为1300或1360,此时生成的莫来石达到理论生成量的3/4,含量大于60%。显著分解的温度范围是1300-1450或1350-1450。
  3、蓝晶石完全分解的温度大于1450。
  蓝晶石在不同煅烧温度的膨胀性受其莫来石化制约。蓝晶石的膨胀性随温度的提高分为三个阶段:
  1、膨胀平缓期:温度1100-1300(或1350),此阶段体积膨胀不大,蓝晶石缓慢分解,莫来石化不完全,晶体微小。
  2、膨胀剧化期:温度1300-1450(1350-1450),此阶段体积膨胀很大,蓝晶石快速分解,莫来石化渐趋完全。
  3、膨胀下降期:温度高于1450,在此阶段,蓝晶石已完全分解,莫来石化完全,晶体发育。相变阶段结束向烧结过渡,物料膨胀下降乃至产生收缩。

矿物产地

  加利福尼亚州、衣阿华州、佐治亚州加拿大;爱尔兰;法国;意大利;瑞士;印度;巴西;朝鲜;澳大利亚。
  中国矿床分布:江苏沭阳的韩山;河南隐山;河北邢台;内蒙古点布斯庙;新疆布拉盖;山西繁峙;安徽岳西、霍山;辽宁大荒沟;四川汶川;云南热水塘;吉林磐石;陕西详县党河口等。

选矿方法

蓝晶石
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  蓝晶石矿物的选矿,一般使用浮选、磁选、重选三种方法,也有采用电选方法,但常以重选浮选为主。磁选作为除杂手段。具体的选矿方法、药剂制度、选别流程要根据矿床特征、矿石组成、结构构造、围岩性质等情况而定。 细粒嵌布的蓝晶石矿石,主要采用浮选方法。因为蓝晶石矿物与脉石矿物与脉石矿物的比重不大,一般不考虑重选。
  粗粒嵌布蓝晶石矿石,包括粗粒级和细粒结核状矿石,合理的选矿工艺是重选或重浮联合。首先将矿石分成粗细两个粒级,粗粒级用重选摇床处理,细粒级浮选法回收。入选粒度:粗粒35-65目,细粒-65目。流程的最大特点是避免了粗粒蓝晶石的过粉碎,提高了回收率,同时也保证了精矿中大于65目的蓝晶石矿物粒度。
  混合型蓝晶石矿石,包括粗粒嵌布和细粒嵌布的两种类型的矿石,可采用重浮联合流程。也可采用分级浮选法,选矿流程为:脱泥后的物料分成+60目和-60目二个粒级,然后分别进行浮选,其优点是粗粒蓝晶石回收率高。

工艺特性

  1、热膨胀性:在高温下体积膨胀,当温度降低时,体积变化很小,即系有不可逆性转化产生的体积膨胀特性;稳定性:蓝晶石生产的耐火材料稳定性比粘土质耐火材料高1.5倍;耐火度高:一般粘土质耐火材料耐火度为1670-1770℃,而蓝晶石耐火材料通常大于1790℃,最高大于1850℃;还具有较好的抗化学腐蚀特性。
  (2)稳定性:蓝晶石矿物生产耐火材料稳定性比粘土质耐火材料高1.5倍。蓝晶石耐火砖比粘土砖的损耗低43%,比粘土砖寿命长150-200炉。
  (3)耐火度高:一般粘土质耐火材料的耐火度为1670-1770℃,而蓝晶石的耐火材料通常大于1790℃,最高大于1850℃。
  (4)不可逆性:蓝晶石矿物煅烧成莫来石,是一个不可逆的转化。在温度1810℃以下它是稳定的。因此莫来石耐火材料具有高温下体积稳定、膨胀率低、抗化学腐蚀性强、机械强度高和抗热冲击能力强的特点。

矿物用途

  由于蓝晶石矿物的特性,故用来制造优良的高级耐火材料,耐火砂浆,水泥及铸造耐制品,以及塑料捣打混合料,技术陶瓷,汽车发动机的火花塞,绝缘体,球磨机球体,试验器皿,耐震物品等,并可用电热法炼制硅铝合金,应用于飞机、汽车、火车、船舶的部件上。近年来,随着钢铁工业的发展,此类矿以耐火砖、型材等形式制造热风炉,热风塔、再热炉、均热炉等的关键部位,制造窑炉设施,还可用于各种辅助性浇注和操作设备上。它们可以用于生产喷渡薄膜,制造结晶氟石和超音速飞机的前缘,宇宙飞船的金属附件,部分还可作宝石。此外可用作研磨料,作釉成分以及不滑的地板材料。
  因此世界上对蓝晶石类矿物的开发利用越来越重视,特别是几个发达的国家,如在日本,蓝晶石是耐火混凝土、可塑料、高铝水泥的重要原料;美国和一些国家用蓝晶石预烧制成各种牌号的莫来石质熟料,广泛地应用于陶瓷和精密铸造等部门;苏联用蓝晶石-硅线石精矿制造的轻质砖。采用蓝晶石作膨胀剂配制的不定型耐火材料在加热炉上的试用是成功的,其表面裂纹少,使用中跑火现象也少,使用效果较好。总之蓝晶石是不定型耐火材料良好的膨胀剂。

开发应用

·开发现状

蓝晶石
              蓝晶石
  随着工业利用范围的扩大,蓝晶石精矿需求量将会不断增长,其增长率一般每年为5-7%,在钢铁工业方面增长率每年为10%。预计明年中国冶金工业需用蓝晶石量可达4-6万吨;电器、无线电、化学瓷、高强瓷等行业需用蓝晶石量可达1.4万吨;若加强出口能力,约为3万吨。 蓝晶石开发利用存在产品与市场需求不对路的局面,高质量蓝晶石产品供不应求,低质量蓝晶石产品已趋饱和,造成市场缺口较大。应加强选矿技术研究,开发出经济上合理的高质量蓝晶石产品生产技术,改变目前供求矛盾。

·发展趋势

  (1)蓝晶石精矿在钢铁工业、制备地板和墙体耐火砖等方面的用量将有较大增长;在玻璃和陶瓷工业方面的用量将处于稳定状态。
  (2)对蓝晶石精矿的要求主要是向高纯度方向发展,其制品向多种和高质量方面发展。
  (3)重选及反浮选工艺用于超纯度蓝晶石精矿的生产是有发展前途的,应加强应用技术研究及生产转化。