紅柱石
紅柱石
紅柱石（Andalusite）是一種鋁硅酸鹽礦物，它是製造火花塞里的耐火材料和瓷器的原料。它是典型的低級熱變質作用成因的礦物，常見於接觸變質帶的泥質岩中。主要形成於較高的地溫梯度、壓力與溫度比低的條件下。
目錄
基本信息
中文名：紅柱石、 外文名：Andalusite、 別稱：菊花石、 類別：鋁硅酸鹽礦物、 顏色：褐綠色、黃褐色、粉色、紫色、綠色、 光澤：玻璃光澤、 透明度：透明至半透明、 晶系：斜方晶系、 解理：一組平行{110}方向的中等解理、 斷口：參差狀、 硬度：硬度為7-7.5、 多色性：三色性，褐黃綠、褐橙和褐紅色、 光性：二軸晶，負光性。
簡介
紅柱石(Andalusite)是一種鋁硅酸鹽礦物，它是製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。這種空晶石常被製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。對於成放射狀的紅柱石，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。
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=7.78Å，b0=7.92Å，c0=5.57Å，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[1]
用途
鑑於紅柱石具有的物化性能，是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，製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製作雷達天線罩。一部分結晶良好、色澤鮮艷的也可製作工藝品和裝飾品。其應用領域還在不斷擴大。
製作不定形耐火材料
這對提高高溫操作等冶金工藝有着特殊的效益。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製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
紅柱石煅燒後製成型材，可用於熱風爐、熱風塔、再熱炒等關鍵部位，也可用於各種輔助性澆注和操作設備、還可以製作窯爐設施、高溫鋁硅酸鹽絕緣體、翻砂模面料。使用紅柱製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，用於生產含鋁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。紅柱石經過煅燒後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。[2]
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℃以後，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、抗熱衝擊力強、抗渣性強、荷重轉化點高，並具有極高的化學穩定性(甚至不溶於氫氟酸)和極強的抗化學腐蝕性。
分布範圍
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，有利於這類礦物生成的地質條件普遍存在。遼寧、吉林、青海、甘肅、陝西、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，應着眼於經濟效益，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:《關於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、可采厚度和夾石剔除厚度均為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、雲母、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。
礦物特徵
一般特徵
紅柱石屬於單斜晶系，晶體沿 C軸延伸呈斜方柱形。由於柱面夾角為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，有時可見兩組近於正交的解理。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着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 Al 3+ 、Fe 2+ 等。紅柱石表面親水，破碎後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或稍大於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，這個性質有利於它們的分選提純。
化學組分
紅柱石是無水硅酸鹽，屬於蘭晶石族。其化學式為 Al 2 O 3 · SiO 2 或Al 2 O[SiO 4 ]。理論化學組分：Al 2 O 3 63.1%,SiO 2 36.9%,但是由於成礦結晶、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。[3]
選礦工藝
國內於1978年開始紅柱石的勘探工作，並陸續進行紅柱石選礦試驗室探索工作，這些工作的特點是：未按耐火材料製品的要求，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。都是採用磁選——浮選；磁選——重選——浮選等聯合選別流程。
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。採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。
南非各地採用的選別流程基本上大同小異，在流程中均採用重介質旋流器預先富集，然後採用強磁選來把關，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，再採用重介質旋流器兩次提純，可獲得紅柱石精礦含Al2O358%，Fe2O31.0%。
法國達姆瑞查公司於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，含Al2O360%，Fe2O30.6%，該法於1989年申請歐洲專利。
紅柱石價格
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。
世界可供商業出口的紅柱石生產基本限於南非，年產量約25萬噸。南非產品一半左右出口到歐洲。法國的達姆萊克公司有一個礦，年產6.5萬噸，前不久達姆萊克接管了安尼斯雷紅柱石，紅柱石耐火材料及庫里南礦物三家公司。安尼斯雷經營點位於伯格斯費特，年生產能力6萬噸。產品有兩個等級：1～4mm和3～8mm，產品Al2O3含量高的達59%，全部用於耐火材料。出口到美國、日本、澳大利亞和歐洲。前庫里南經營地點是雷登伯格，年生產能力5萬噸，產品牌號為K55和K57P，含Al2O3分別為55%和57%。原料出口到歐洲和遠東，主要發往英國、德國、西班牙和意大利。其位于格魯特馬里科的安萊夫安德拉法克斯產品主供出口，主要市場是日本、歐洲和美國。
安格羅瓦爾集團的子公司利諾紅柱石公司在南非經營最大一個礦，該礦位於穆普馬蘭格北部的塔巴基姆比附近，產量達生產能力的12萬噸左右，其中有6～7萬噸出口，85%從理查德灣發運，剩下的裝袋從杜班發出。後者90%左右是作為研磨品售出的。大約每年有5萬噸售予國內市場，其中大部分消費於鋼鐵業用作耐火材料。銷售是世界性的，出口主要是東歐和東南亞。礦點加工的數量不大，各種專用級別產品大量由加工廠生產。
赫爾尼克勘探公司在獲得霍根諾伊格紅柱石公司資產之後將開始紅柱石業務。此舉將使赫爾尼克年生產能力達到3.6萬噸左右，生產地點在皮特斯伯格——伯格斯特一帶。另外，赫爾尼克還在繼續開發格魯特馬里科地區紅柱石年生產能力2萬噸。
法國達姆萊克集團的露天礦位於布里坦尼的格羅梅爾，年處理紅柱石原礦60萬噸。年產精礦6.5～7萬噸。產品供給耐火材料業，品牌為「Kerphalite」，有不同含量的Al2O3品級。
中國在河南和山東年產約8000噸紅柱石，其中5500噸出口。中國礦物含Fe2O3量較高，約為1.5%。新港離岸價大體為300美元/噸。現影響出口成本的主要原因是沒有形成大規模生產。[4]
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