藍(lán)晶石是一種耐火度高、高溫體積膨脹大的天然耐火原料礦物。晶面上有平行條紋。顏色呈淡藍(lán)色或青色、亮灰白等。屬于高鋁礦物,與紅柱石、硅線石呈同質(zhì)多相?;瘜W(xué)腐蝕性能強(qiáng)、熱震機(jī)械強(qiáng)度大,受熱膨脹不可逆等,是生產(chǎn)不定形材料和電爐頂磚、酸鹽不燒磚、莫來石磚、低蠕變磚的主要原料,也是一種變質(zhì)礦物,主要產(chǎn)于區(qū)域變質(zhì)結(jié)晶片巖中,其變質(zhì)相由綠片巖相到角閃巖相。也常用作寶石戒面,手鏈,項(xiàng)鏈。
礦物組成
藍(lán)晶石又名二硬石,屬硅酸鹽類礦物,是一種耐火度高、高溫體積膨脹大的天然耐火原料礦物。
藍(lán)晶石為三斜晶系,通常呈扁平狀的柱狀晶體,晶面上有平行條紋。顏色呈淡藍(lán)色或青色、亮灰白等。硬度為5.5~7.0,比重:3.53~3.65。
礦物主要成分為藍(lán)晶石和少量硅線石,副礦物成分為石英,次礦物為黑云母、金云母、綠泥石。藍(lán)晶石的理論組成是為62.93%,為37.07%。由于藍(lán)晶石礦物晶體往往含有少量的副生礦物成分,所以一般情況下含量是達(dá)不到理論值的。對藍(lán)晶石礦物的精礦來說,其含量為藍(lán)晶石和雜質(zhì)礦物之和。除主要成分外,不僅含還常常包含有CaO、MgO等雜質(zhì)的成分。
主要分布
目前發(fā)現(xiàn)藍(lán)晶石礦20余處,分布十幾個省區(qū)。在中國主要礦床分布在江蘇沭陽、韓山;河南隱山;河北邢臺;內(nèi)蒙古點(diǎn)布斯廟;新疆布拉蓋;山西繁峙;安徽岳西、霍山;遼寧大荒溝;四川汶川;云南熱水塘;吉林磐石;陜西詳縣黨河口等。
藍(lán)晶石在高溫下是不穩(wěn)定相。當(dāng)加熱到一定溫度時,轉(zhuǎn)化為莫來石和玻璃聚合體。 藍(lán)晶石在高溫鍛燒時,于1100℃開始分解,至1300℃藍(lán)晶石分解加劇,有大量莫來石生成。1350℃時分解速度加快,并以1450℃完全分解,當(dāng)溫度達(dá)到1500℃,開始出現(xiàn)石英玻璃以及纖維狀莫來石晶體。方石英形成在1450℃以下,這就是說,藍(lán)晶石在高溫下分解出來的SiO2,在藍(lán)晶石完全分解的溫度以下,以方石英相形式存在。 隨煅燒溫度的升高,藍(lán)晶石分解有如下特點(diǎn): ◆藍(lán)晶石開始分解溫度始于1100℃左右。 ◆藍(lán)晶石顯著分解溫度為1300℃或1360℃,此時生成的莫來石達(dá)到理論生成量的3/4,含量大于60%。顯著分解的溫度范圍是1300~1450℃或1350~1450℃。 ◆藍(lán)晶石完全分解的溫度大于1450℃。 藍(lán)晶石在不同煅燒溫度的膨脹性受其莫來石化制約。藍(lán)晶石的膨脹性隨溫度的提高分為三個階段: 溫度1300~1450℃(1350~1450℃),此階段體積膨脹很大,藍(lán)晶石快速分解,莫來石化漸趨完全。 溫度高于1450℃,在此階段,藍(lán)晶石已完全分解,莫來石化完全,晶體發(fā)育。相變階段結(jié)束向燒結(jié)過渡,物料膨脹下降乃至產(chǎn)生收縮。 工藝特性 熱膨脹性 藍(lán)晶石礦物在加熱過程中轉(zhuǎn)化為莫來石的混合物,在這個轉(zhuǎn)化過程中,礦物伴隨著體積膨脹,并且形成良好的英來石針狀網(wǎng)絡(luò),體積膨脹率16~18%。 穩(wěn)定性 藍(lán)晶石礦物生產(chǎn)耐火材料穩(wěn)定性比粘土質(zhì)耐火材料高1.5倍。藍(lán)晶石耐火磚比粘土磚的損耗低43%,比粘土磚壽命長150~200爐。 耐火度高 一般粘土質(zhì)耐火材料的耐火度為167~1770℃,而藍(lán)晶石的耐火材料通常大于1790℃,最高大于1850℃。 不可逆性:藍(lán)晶石礦物煅燒成莫來石,是一個不可逆的轉(zhuǎn)化。在溫度1810℃以下它是穩(wěn)定的。因此莫來石耐火材料具有高溫下體積穩(wěn)定、膨脹率低、抗化學(xué)腐蝕性強(qiáng)、機(jī)械強(qiáng)度高和抗熱沖擊能力強(qiáng)的特點(diǎn)。 主要用途 藍(lán)晶石礦物主要用作生產(chǎn)耐火材料、氧化鋁、硅鋁合金和金屬纖維等用途。 耐火材料 (1) 在高溫下體積穩(wěn)定,不收縮。 (2) 比其他高鋁耐火材料生成本低。 (3) 性能好。比粘土磚損耗低壓43%,耐火度高達(dá)1825℃以上。 (4) 節(jié)約能源。熱容比粘土磚高12%,用于馬丁爐可縮短冶煉時間,能耗少。 (5) 加入不定形耐火材料中作高溫膨脹劑,使產(chǎn)品在高溫下不收縮和剝落。主要應(yīng)用于冶金、建材、機(jī)械、化工、輕工、核工業(yè)告等行業(yè)。 硅鋁合金和金屬纖維 (1)比用合成法(用熔煉金屬硅和電解鋁)或用電熱還原高嶺土等方法成本低,經(jīng)濟(jì)效益高。 (2)可滿足制造汽車、宇宙飛船和雷達(dá)部件的特殊技術(shù)要求道的,冶金、機(jī)械、宇航等工業(yè)部門。 因此世界上對藍(lán)晶石類礦物的開發(fā)利用越來越重視,特別是幾個發(fā)達(dá)的國家,如在日本,藍(lán)晶石是耐火混凝土、可塑料、高鋁水泥的重要原料;美國和一些國家用藍(lán)晶石預(yù)燒制成各種牌號的莫來石質(zhì)熟料,廣泛地應(yīng)用于陶瓷和精密鑄造等部門;蘇聯(lián)用藍(lán)晶石-硅線石精礦制造的輕質(zhì)磚。采用藍(lán)晶石作膨脹劑配制的不定型耐火材料在加熱爐上的試用是成功的,其表面裂紋少,使用中跑火現(xiàn)象也少,使用效果較好??傊{(lán)晶石是不定型耐火材料良好的膨脹劑。 選別方法 藍(lán)晶石礦物的選礦,一般使用浮選、磁選、重選三種方法,也有采用電選方法,但常以浮選為主,磁選和重選做為輔助除雜手段。具體的選礦方法、藥劑制度、選別流程要根據(jù)礦床特征、礦石組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、圍巖性質(zhì)等情況而定。 藍(lán)晶石中通常含有少量的氧化鐵、硅酸鐵等雜質(zhì),鐵含量超過1.5%將嚴(yán)重影響藍(lán)晶石產(chǎn)品的質(zhì)量,是耐火材料生產(chǎn)中的一大難題。因此,磁選作業(yè)顯得尤為重要。 在藍(lán)晶石的整體選礦流程中,有兩種常見的磁選布置方式:一種是在礦石進(jìn)入浮選流程之前先進(jìn)行磁選,這樣可以顯著減少進(jìn)入浮選流程的礦石量,進(jìn)而節(jié)約浮選藥劑,降低浮選成本。另一種方式則是先進(jìn)行浮選作業(yè),將得到的藍(lán)晶石精礦再進(jìn)行磁選,這種做法能夠有效地降低藍(lán)晶石礦物的鐵含量,進(jìn)一步提升精礦產(chǎn)品是質(zhì)量。 所用磁選設(shè)備主要有立環(huán)高梯度磁選機(jī)、漿料高梯度磁選機(jī)、低溫超導(dǎo)磁選機(jī)等,采用強(qiáng)磁選工藝將藍(lán)晶石原礦或浮選精礦中具有弱磁性氧化鐵及硅酸鐵等雜質(zhì)有效去除,從而提升藍(lán)晶石精礦的品質(zhì)與價值。