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                                                                              耐火原料-蓝晶石



蓝晶石，属硅酸盐类矿物，与红柱石、硅线石呈同质多象。是一种耐火度高、高温体积膨胀大的天然耐火原料。

化学式：AL₂O₃.SiO₂或AL₂SiO₅
成分：AL₂O₃ 62.93%，SiO₂ 37.07%
晶系：三斜晶系
颜色：淡蓝色或青色、亮灰色等
硬的：5.5-7.0
比重：3.53-3.65
名称来源：名称kyanite源于希腊语kyanos，指蓝晶石最普遍的颜色。

                                                                  蓝晶石的加热膨胀及其影响因素

        加热变化时蓝晶石族原料的重要特征。蓝晶石、红柱石和硅线石在一定的高温下3不可逆地会转变为莫来石和SiO₂，其反应式如下：

3(AL₂O₃.SiO₂)（蓝晶族矿物）→3AL₂O₃.2SiO₂ (莫来石)+ SiO₂

        在转变过程（或曰莫来石化）中伴随有体积膨胀。蓝晶石的热膨胀可分为三个阶段：

        膨胀平缓期：1100-1300℃，蓝晶石缓慢分解，莫来石化不完全，晶体微小。
        膨胀剧烈期：1300-1450℃，此阶段体积膨胀很大，蓝晶石快速分解，莫来石化渐趋完整。
        膨胀下降期：高于1450℃，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。

        蓝晶石的加热膨胀性能是评价其质量的重要依据，其影响因素主要有煅烧温度、保温时间及蓝晶石的性状（纯度、粒度、杂质矿物的成分与含量等）。必须指出的是，以化学分析方法所得的蓝晶石的 AL₂O₃含量并不一定都是来自于蓝晶石相，也可能来自于含AL₂O₃的杂志矿物。因此，仅以AL₂O₃含量的高低来衡量和推断蓝晶石膨胀性能好坏是极为片面的 。

        蓝晶石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、黄玉、矿物铁和机械铁等。对蓝晶石矿物的精矿来说，其AL2O3含量为蓝晶石AL2O3和杂质矿物AL2O3之和。蓝晶 石中的常见杂质矿物及影响如下：
        黄玉，黄玉为含水的铝硅酸盐矿物。化学分子式为AL₂[Sio₄](F₃OH)₂,成分中AL₂O₃含量62%、F含量13%-20.4%、结晶水（ H₂O）占2.4%，总挥发分15.4%-22.8%，当温度达到900-1100℃的黄玉解体，挥发分释放，体积收缩。在烧成制品表面产生鼓泡或瘤状体，影响砖体外观，降低成品率。
        石英，分子式SiO₂，在升降温过程中会发生频繁的相变，产生体积变化，将导致耐火制品的抗热震性下降。
        云母，云母的分子式为KALI₂(ALSi₃O₁₀)(OHF)、其中K₂O+Na₂O 10%-12%，AL₂O₃ 20%-33%， MgO+Fe₂O₃ 14%-18%，结晶水H₂O 2%-4%。升温过程中结晶水挥发，以及温度高于1200℃时云母的融化，均会严重影响制品的耐高温性能。矿物铁和机械铁，蓝晶石精矿中的矿物铁多为硅酸盐类和氧化物类，对耐火制品的影响不很严重。而机械铁为单质铁，熔点较低，影响制品的耐高温性能。

                                                                           中国蓝晶石资源状况

        中国蓝晶石族矿物虽然储量较大，但矿床的品位较低，蓝晶石矿物含量10%-25%，仅有少量的富矿床。
目我国已探明的蓝晶石矿床主要有河南省南阳市隐山、河南省南阳市桐柏县、江苏省沭阳县、河北省邢台县、海南省儋州市、新疆富蕴县、山西省繁峙县、青海省都兰县、甘肃省玉门市等地区，其中河北邢台开发最早，江苏沭阳次之，现在开发规模最大的蓝晶石矿山为南阳的隐山及南阳桐柏。
        蓝晶石的矿物类型有蓝晶石英岩型、绢云蓝晶石英片岩型、黄玉蓝晶石英岩型和钛铁蓝晶石英岩型四种，矿石品级以及伴生矿物的种类和数量决定蓝晶石产品的性能好坏。桐柏蓝晶石矿属蓝晶石英岩型，隐山蓝晶石矿属黄玉蓝晶石英岩型。

编号 粒度/mm 温度/℃（2h） 1100 1200 1300 1350 1400 1450 1500 1600 体膨胀系数/% 马1号 0.147-0.074 0.77 1.73 49.4 49.1 50.3 51.5 49.6   0.074-0.054 -0.54 5.9 39.3 42.9 42.3 42.4 42.1   <0.054 -0.69 2.72 39.2 33.6 39.0 35.9 34.3   江2号 0.147-0.074   5.8 7.1 26.9 27.5 35.1 29.5 105 0.074-0.054   6.1 8.4 25.3 24.8 29.9 26.6 9.1 <0.054   7.9 9.7 24.3 24.7 25.2 24.9 -0.5 河3号 0.147-0.074   0.2 4.6 29.6 31.9 34.3 30.7 20.6 0.074-0.054   -2.7 2.2 18.2 21.6 22.0 20.8 10.7 <0.054   -2.5 4.7 14.3 18.1 18.0 16.5 7.4

注：马1号产地是河南桐柏；江2号产地是江苏沭阳韩山；河3号产地是河南隐山。上表引自《蓝晶石 红柱石 硅线石》（林彬荫编著，冶金工业出版社，2003，p109）。 

                                                                       桐柏山蓝晶石的矿床特征

        桐柏山蓝晶石矿区位于桐柏县固县镇北东约2公里的石坡村，矿区西距南阳150余公里，东距京广线80公里。
矿区位于北秦岭褶皱带朱庄—固县背斜北翼区内出露地层为上元古界歪头山组，主要岩性为黑云斜长变粒岩、二云斜长片岩、斜长角闪岩夹蓝晶石片岩、蓝晶石英片岩及大理岩透镜体。据岩性组合特征可分为五个岩性段，其中第二、四两个岩性段为蓝晶石含矿层位。
        矿区总体为一单斜构造，北东部底层走向为北西—南东向，倾向北东，倾角40度-70度；西南部底层走向近南北，倾向南东，倾角48度-60度。断裂构造只发现F1、F2两条，对矿体影响不大。但区内岩层的片理化强烈，挤压破碎带发育。岩浆岩主要为燕山晚期的花岗斑岩、石英斑岩及不同规模的细晶岩脉，岩浆岩对蓝晶石矿的形成和富集有利，围岩蚀变具强烈的硅化、云英岩化、萤石矿化等。
        桐柏蓝晶石矿区可分为白石老寨和大王庄两个矿段，2002-2003年由河南省地质勘探局物探队对蓝晶石矿进行了详细的地质普查工作，于白石老寨和大王庄两个矿段各圈定蓝晶石矿体六个，矿体形态均呈层状、似层状产出。矿体长100-630米，厚3.60-16.90米，蓝晶石含量19.06%-28.14%，蓝晶石总平均品位23.02%。共提交内蕴经济资源量（332）+（333）+（334）蓝晶石储量300万吨以上。为我国大型蓝晶石矿之一。
        桐柏蓝晶石单晶体粗大，主要脉石矿物为石英、白（绢）云母，少微量矿物有金红石、钛铁矿、磁钛铁矿等。矿石的化学成分：Al₂O₃ 23.02%～28.5%，SiO₂ 61.82%～72.68%，TiO₂ 20.28%～0.8%，Fe₂O₃ 0.85%～5.35%，CaO 0.9%～0.18%，MgO 0.13%～0.32%，K₂O为0.03%以下，Na₂O为0.02%以下矿石为露采易选矿石，经河南省桐柏山蓝晶石矿业有限公司（桐柏新桐蓝晶石选矿有限公司）多年来的选矿生产，可获得Al₂O₃ 40%～58%不同规格产品。

                                                                    桐柏山蓝晶石精矿特点及应用

        河南省桐柏山蓝晶石矿业有限公司依靠其雄厚的经济、先进的科技实力，勘探、开采、选矿、深加工而成的蓝晶石精矿，经耐材专家及用户企业的反复化验测试，看定了其具有以下特点：膨胀率大、低钾钠、不返碱、不粉化，理化指标明晰、性能长期稳定。
        桐柏蓝晶石膨胀率大且低温膨胀。在1100℃的轻微变化，随温度升高，膨胀随之均匀增大，当温度达到1450℃时，膨胀率达到最大（见林彬荫编著《蓝晶石、红柱石、硅线石》一书）。桐柏蓝晶石大膨胀的特点使其在不定形耐材制品中得到很好的利用。在浇注料、可塑料、捣打料中加入一定比例的桐柏蓝晶石可抵消材料在高温下的收缩，改善其高温性能，以增加材料的体积稳定性。
        低钾钠（Na₂O+K₂O<0.4%）。蓝晶石的钾钠含量高，似乎成为国产蓝晶石的通病，云母矿物是钾钠的主要来源，钾钠是低熔点易熔物，它对Al₂O₃-SiO₂系相组成影响很大，是耐火材料中最敏感的有害杂质，直接影响耐火材料的高温性能。而桐柏蓝晶石的钾钠含量极低，不定形类只有0.4%(据上海彭浦测桐柏蓝晶石钾钠0.23%，鞍山佳业测0.17%)。对耐材企业来讲，桐柏蓝晶石是其最佳选择。
        不返碱、不粉化。耐材制品的返碱粉化与原料的杂质含量有很大的关系。引起返碱粉化的原因有很多，其中有资料显示，耐材原料中Na⁺、K⁺、Ca²⁺、F-、OH- 等离子在潮湿环境下的酸碱反应也可导致返碱粉化现象的发生。
桐柏蓝晶石的矿物成分比较单一，除了蓝晶石就是石英占主体，石英与蓝晶石的比重不同，在选矿中石英等其他成分被除去，杂质含量极少，因此在做预制件等产品中不易出现返碱粉化现象。
        理化指标明晰。河南省桐柏蓝晶石矿业有限公司在生产 根据蓝晶石线膨胀系数大小与Al₂O₃含量、粒度之间的关系，做了严格分级。通过对生产工艺的规范调整生产出：不定形、陶瓷窑具、轻质莫来石砖等用蓝晶石系列精矿产品。耐材企业可根据其产品的具体要求选择不同系列和级别的桐柏蓝晶石，以提高制品的性能和附加值。
        保证性能长期稳定。桐柏蓝晶石精矿是通过选矿完成的额（每7余吨原矿选一吨精矿），用途及理化指标明晰，为用户解除了不稳定的顾虑，增加了工作效率，提高了了经济效。