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矿业综合
什么是蓝晶石?
2017-10-14666

一、矿床类型及其分布

1、矿床的成因类型

蓝晶石(Kganite)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。

2、矿床的工业类型

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。

3、矿产的分布情况

我国从四十年代开始对蓝晶石矿产调查以来,特别是七十年代末到八十年代初,做了大量的普查勘探工作,发现蓝晶石矿20余处,分布 十几个省区。主要矿床有:江苏沐阳、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。

二、矿床的主要工业指标

决定蓝晶石矿床工业价值的主要因素,为含矿率(即矿床蓝晶石矿物含量)和矿物化学成分与物理性能。矿床的一般工业要求见表1。 表1 蓝晶石矿床一般工业要求

原矿含量和开采技术条件 蓝晶石
边界品位,% 工业品位,% 可采厚度,m 夹石剔除厚度,m ≥5 ≥10 ≥1~2 ≥1~2

注:圈定矿体时,须按蓝晶石矿物含量5~10%, >10~15%,>15~20%,>20%分别试圈并计算储量。

三、矿石性质

1、矿石的矿物组成: 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。

2、目的矿物的矿物特征

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、物理性能见表2。 表2 蓝晶石矿物分子式及物理性能

矿物名称 分子式 晶系 晶形 硬度 比重 转变温度 (C°) 体积膨胀(%)
蓝晶石 AL2[SiO4]O 三斜 板状 5.5~7 3.56~3.68 1100~1480 16~18

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 3(Ai2SiO5)1300℃以上 3Al2O3·2SiO2+SiO2 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。其矿物性质见表3。 表3 莫来石的性质

化学式 密度,g/cm3 莫氏硬度 耐火度
A1[A1xSi2-xO5.5-0.5x] 3.16 6~7 1800°C时仍很稳定,1810 °C分解为刚玉和液相

四、工艺特性及主要用途

1、工艺特性

(1)热膨胀性:蓝晶石矿物在加热过程中转化为莫来石和SiO2的混合物,在这个转化过程中,矿物伴随着体积膨胀,并且形成良好的英来石针状网络,体积膨胀率16~18%。

(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。

2、主要用途

蓝晶石矿物主要用作生产耐火材料、氧化铝、硅铝合金和金属纤维等。表4列出了蓝晶石矿物的主要用途。 蓝晶石矿物的主要用途

用 途 特 点 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成本低 (3) 性能好。比粘土砖损耗低压43%,耐火度高达1825°C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、核工业告等部门
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1/2~1/3 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,而且价格低谦 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 耐火度高达成1650°C 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

五、产品质量标准

1、有用元素及主要伴生元素对原料的影响: 蓝晶石原料化学成分直接影响着蓝晶石耐火度,膨胀率和各制品的性能。为保证耐火制品具有高温条件下的良好性能,对原料化学成分,尤其是铝、硅、铁、钛、碱金属等的含量均有比较严格的要求。该原料用于其它方面的要求并不象用于耐火材料和冶炼铝硅合金那样严格,如用于铸钢和铸铁中的防粘沙物原料,要求Fe2O3 3%、TiO2 4%对铁和钢的铸件都没有什么影响。如果TiO2呈金红石状态存在,其含量即使很多,对铸件也不会产生坏的影响。

2、国家标准 我国蓝晶石矿物的利用,尚处于初级阶段,对原料化学成分的要求,还没有制定统一的国家标准。

3、部颁标准 我国对蓝晶石矿物精矿化学成分的要求,是按原地质部和冶金部1981年“东海会议”制定的详查阶段对精矿产品的一般参考指标,见表5示。 表5 蓝晶石矿物精矿化学成分要求

成 分 Al2O3 SiO2 TiO2 Fe2O3 K2O+Na2O
含量,% ≥55~60 <42 <1.5 <1.5 <1

4、企业标准 近年来我国对蓝晶石矿作了一些工作,结合用户要求,制定企业标准,见表6示。 表6我国对不同的行业蓝晶石矿物原料的质量要求(%)

成分 用途 Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 Na2O+K2O 耐火度,°C
高级耐火材料 >50   <1~2   <1~1.5 ≥1790
技术陶瓷原料 >55   <0.5~0.15   <0.5  
硅铝合金原料 >58 <37 <1.5      
耐火材料(宝刚) ≥60   ≤1.5 <2.0   ≥1825
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