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紅柱石百科知識
寶安礦業 [發布時間:2010/11/4 ] 閱讀次數:4851 次  【 字體大小:

                                                        紅柱石
     紅柱石是一種鋁硅酸鹽礦物,它是制造火花塞里的耐火材料和瓷器的原料。紅柱石有一個變種叫空晶石。在空晶石的剖面會呈現出黑色的十字結構。這種十字結構是紅柱石在形成時接收了一些碳和粘土所致。這種空晶石常被制成人們佩帶的小飾物。紅柱石一般呈柱狀晶體,它的斷面差不多是四方形。紅柱石的晶體聚在一起成放射狀或粒狀。對于成放射狀的紅柱石,人們常稱作“菊花石”,意為它們像菊花的花瓣開放一樣。紅柱石為粉紅色、紅色、紅褐色、灰白色及淺綠色,具有玻璃光澤。有些質量好且透明的紅柱石晶體還被當作寶石。

基本資料    
    
     紅柱石晶體形態:斜方雙錐晶類;晶體呈柱狀,主要單形有:斜方柱m、n,平面雙面c; 
  晶體結構:晶系和空間群:正交晶系,D122h—Pnnm; 
  晶胞參數:a0=7.78&Aring,b0=7.92&Aring,c0=5.57&Aring,z=4 
  粉晶數據:5.54(1)2.77(0.9)4.53(0.9) 
  硬度:6.5-7.5 
  比重:3.13-3.16g/cm3 
  解理:不完全,解理完全 
  斷口:由交叉好的解理或裂理產生的細長斷口 
  顏色:常呈灰白色或肉紅色,呈蘭,綠,紫色者少見 
  條痕:白色 
  透明度:透明 
  光澤:玻璃光澤 
  發光性:無 
  其他:性脆 

化學組成
  化學組成為 Al2[SiO4]O、晶體屬正交(斜方)晶系的島狀結構硅酸鹽礦物。英文名來自首先發現它的西班牙名城安達盧西亞 (Andalucia)。與藍晶石、夕線石成同質多象。通常呈柱狀晶體,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。  
     紅柱石  集合體形態多呈放射狀或粒狀,呈放射狀的,俗稱菊花石。呈粉紅色、玫瑰紅色、紅褐色或灰白色,玻璃光澤,柱面解理中等。摩斯硬度6.5~7.5,比重3.15~3.16。紅柱石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。紅柱石加熱至1300℃變為莫來石,是高級耐火材料,用途同藍晶石。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。 

成因產狀
  是典型的中低級熱變質作用成因的礦物,常見于接觸變質帶的泥質巖中,主要形成于溫度和壓力都較低的條件下。 

光學性質
   紅柱石薄片中無色,微帶粉色,顏色分布不均勻。二軸晶(-)。Np=1.629-1.640,Nm=1.633-1.644,Np=1.639-1.651。2V=-86°。弱多色性:Np-淡紅,Nm、Ng-淡綠。光軸面//(010)。Np//c,Nm//b,Ng//a。 

分布范圍
  中國目前對紅柱石的開發利用,已展現出廣闊的前景。中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,中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。 

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。 

礦石性質
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。  
 紅柱石目的礦物的礦物特征
  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。 
  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。 
  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。 

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%。 
  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。 

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。  
      紅柱石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。 
        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。 
  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。 

綜合利用方法及工藝
  國內于1978年開始紅柱石的勘探工作,并陸續進行紅柱石選礦試驗室探索工作,這些工作的特點是:未按耐火材料制品的要求,對紅柱石精礦粒度的組成,(粗粒構成骨架細粒為填料)考慮選別流程。都是采用磁選——浮選;磁選——重選——浮選等聯合選別流程。  
     紅柱石  原礦含紅柱石10-18%左右,所獲得的紅柱石精礦含Al2O3 55-57%左右,紅柱石礦物回收率60%左右。采用的選礦設備均為國內80年代中期生產的設備。在國外南非是世界上最大的紅柱石生產和出口國。 
  南非各地采用的選別流程基本上大同小異,在流程中均采用重介質旋流器預先富集,然后采用強磁選來把關,這是南非生產紅柱石有效的選礦方法,最終可獲得含Al2O3≥58%,Fe2O3≤0.9%的紅柱石精礦。 
  法國紅柱石呈細粒嵌布。先將礦石磨至1.6mm用磁選法排除磁性物,使紅柱石得到富集,再采用重介質旋流器兩次提純,可獲得紅柱石精礦含Al2O358%,Fe2O31.0%。 
  法國達姆瑞查公司于1987年首推新浮選法,PH值<3.5,礦漿濃度為15~30%,用烷基磺酸鹽作捕收劑浮出紅柱石礦,從而選出最高標準的紅柱石精礦——KF級,Al2O3 60%,Fe2O3 0.6%該法于1989年申請歐洲專利。 

質量標準
有用元素及主要伴生元素對原料的影響
  紅柱石雖然具有與蘭晶石、矽線石相同的化學分子式,但其晶格中往往含有氧化鐵和氧化錳,顏色呈灰色、黃色;如含錳變體則呈深綠色,稱之為錳紅柱石。紅柱石結晶構造是蘭晶石到矽線石的過渡情況;其存在于泥質及碳——泥質頁巖中,與石英、石榴石、剛玉、蘭晶石、云母、褐鐵礦、赤錳礦、金紅石、黃鐵礦等其他礦物共生。根據礦石形態及礦物成分,紅柱石分為片巖及角巖兩種類型。片巖型紅柱石礦石中紅柱石與石榴石、十字石及石英集塊構成斑晶;基質主要由云母、細砂粒狀石英及炭、泥、鐵質物構成。礦石呈片狀及泥質片狀構造。角巖型紅柱石礦石為黑云母,石英閃長巖熱液作用變質而成;紅柱石與綠泥石、云母、炭質組成斑晶。基質由石英、白云母、絹云母、黑云母、斜長石組成,呈泥質巖屑集合體,并具弱磁性。其次為少量的單體石英、長石、電氣石、鋯石、金紅石、磷灰石、褐鐵礦等。  
      紅柱石  紅柱石晶體內部往往含有較多的炭質、泥質包裹體而成為空晶石,并使紅柱石顏色變黑。鑒于此,對于紅柱石賦存粒度較大的紅柱石礦石,由于紅柱石單礦物表面所粘附的雜質相對對單體紅柱石重量不大,因而容易得到含Al2O3較高的紅柱石精礦產品。反之,如紅柱石賦存粒度細小,則必須細磨,除去占礦物重量相當部分、表面粘附的雜質,方能獲得合格的最終精礦。因此,紅柱石礦石中紅柱石晶體大小乃是影響選別難易程度及流程結構極為重要的因素。脈石礦物賦存狀態也是影響選礦工藝及選別指標的另一重要因素。長石,泥質粘土礦物,石英,褐鐵礦,黑云母相互膠結,成巖屑狀態后,并具弱磁性,使之能用磁選予以選出。巖屑中Fe2O3成分主要為黑云母帶入,巖屑中黑云母含量較多,比磁化系數愈大,愈易被磁選選出。 
國家標準
  中華人民共和國行業標準YB4032-91:(1)本標準規定了紅柱石精礦的分類、代號、牌號、技術要求、試驗方法、檢驗規則、包裝和質量證明書。本標準適用于經選礦所獲得的紅柱石精礦,供高級耐火材料、技術陶瓷和硅鋁合金等用。(2)引用標準:GB2007散裝礦產品取樣,制樣通則;GB5689冶金礦產品包裝、標志和質量證明書的一般規定;GB6900粘土、高鋁質耐火材料化學分析方法;GB7322耐火材料耐火度試驗方法;GB8923.7致密耐火澆注料線熱膨脹試驗方法。(3)分類、代號、牌號:紅柱石精礦——拼音字母的大寫字頭“Hz”為代號;按Al2O3含量紅柱石精礦分為Hz-58,Hz-55,Hz-52三個牌號。(4)技術要求:產品粒度由供需雙方商定;產品不得混入外來夾雜物;產品理化指標。 

發展趨勢
  地球上紅柱石儲量集中在南非、法國和中國。西班牙、葡萄牙、俄羅斯、加納、韓國、美國的加利福尼亞和北卡羅來納也有一定的儲量。  
   


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