话说蓝晶石

晶形完好之蓝晶石，有如雨后之天穹，湛蓝清幽，光彩照人，泽被红颜，神秘而又富贵，深蕴“忠诚、坚贞、慈爱和诚实”之意。

一、蓝晶石矿物组成

蓝晶石，英文名为kyanite或Azurite。蓝晶石属三斜晶系的岛状硅酸盐矿物，与红柱石、夕线石呈同质多象。晶体为扁平柱状，有时呈放射状集合体，晶面上有平行条纹。颜色呈淡蓝色、带蓝的白色、青色、亮灰白色。具完全和中等的两组解理。硬度有明显的异向性，故又名二硬石。平行晶体伸长方向上摩斯硬度为4.5，垂直方向上为6。比重3.53-3.65。其化学分子式为Al2O3•SiO2或Al2SiO5。蓝晶石的理论组成是AL2O3为62.93%，SiO2 为37.07%。因蓝晶石矿物晶体往往含有少量杂质，故一般地达不到理论值。对蓝晶石矿物的精矿而言，其 Al2O3 含量为蓝晶石Al2O3 和杂质矿物Al2O3 之和。除主要成分外，还含 Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、K2O、Na2O 等杂质成分。

二、蓝晶石的化学性能

蓝晶石在高温下是不稳定的。当加热到一定温度时，转化为莫来石和玻璃聚合体。化学反应式如下：

3(AL2 O 3 •SiO 2 )→3 AL 2 O 3 •2SiO 2 +SiO 2 即蓝晶石在高温锻烧时，于1100℃开始分解，形成莫来石和SiO2的混合物，体积发生膨胀。蓝晶石在不同煅烧温度的膨胀性受莫来石化制约，一般分为三个阶段：1)、膨胀平缓期：温度1100-1300℃(或1350℃)，此阶段体积膨胀不大，蓝晶石缓慢分解，莫来石化不完全，晶体微小;2)、膨胀剧化期：温度1300-1450(1350-1450℃)，此阶段体积膨胀很大，蓝晶石快速分解，莫来石化渐趋完全;3)、膨胀下降期：温度高于1450℃，在此阶段，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。

三、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，并且形成良好的方石英针状网络，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。

四、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。

1、耐火材料：1)高温下体积稳定，不收缩;2)比其它高铝耐火材料生产成本低;性能好，比粘土砖损耗低43%，耐火度高达1825°C以上;4)节能，热容比粘土砖高12%，用于马丁炉缩短冶炼时间，能耗小;5)加入不定形耐火材料中作高温膨化剂，使产品在高温下不收缩和剥落。

2、硅铝合金和金属纤维：1)比用合成法(用冶炼金属硅和电解铝)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要求。

3、氧化铝(烧结法)：比用霞石或高岭土为原料时，物料用量少1/2-1/3。

4、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，且价格低。

5、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。

6、高铝蓝晶石水泥：耐火度高达1650°C。

7、高级陶瓷原料：制品耐高温，耐酸碱。

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、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:Al2O3 ≥55-60%;SiO2 <42%;TiO2<1.5;Fe2O3 <1.5;K2O+Na2O <1。

高级耐火材料：Al2O3 >50%;Fe2O3 <1-2;K2O+Na2O <1-1.5;耐火度≥1790°C。

技术陶瓷原料：Al2O3 >55%;Fe2O3 <0.5-0.15;K2O+Na2O <0.5。

硅铝陶瓷原料：Al2O3 >58%;SiO2 <37%; Fe2O3 <1.5。

耐火材料(宝钢)：Al2O3 ≥60%;TiO2 <2.0;Fe2O3 <1.5;耐火度≥1825°C。

六、资源特征

蓝晶石矿物的主要生产国有美国、原苏联、印度、南非、法国、加拿大、澳大利亚等国。中国从1978年开始了蓝晶石族矿物的开发和研究工作。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%，仅有很少量的富矿床。蓝晶石主要分布在河南省南阳市隐山、江苏和新疆等少数省(区)，但以河南省南阳市隐山的蓝晶石矿为最。

蓝晶石是一种变质矿物，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：(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类型，则属于混合型。

蓝晶石矿床工业类型主要有：

1)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;

2)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%;

3)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;

4)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;

5)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。

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：边界品位，蓝晶石>5%;工业品位>10%;可采厚度>1-2米;夹石剔除厚度>1-2米。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。

河北魏鲁蓝晶石矿：赋存于石榴黑云斜长片麻岩中。矿石自然类型有3类：①含石榴蓝晶黑云斜长片麻岩;②含石墨蓝晶黑云斜长片订岩;③含石榴蓝晶黑云变质岩。含石榴蓝晶黑云斜长片麻岩为本区主要的矿石自然类型，矿物组成为：蓝晶石9.37%，石榴子石10-15%，独居石990.8g/m3，石墨2%;主要脉石矿物有石英、黑云母、斜长石、钾长石;次要矿物有磷灰石、电气石、锆石、磁铁矿、硅灰石、金红石。化学成分为：SiO2 54.34%;Al2O3 25.51%;Fe2O3 1.62%;FeO 5.11%;TiO2 1.09%;CaO 0.49%;MgO 1.87%;K2O 4.25%;Na2O 0.88%。

南阳隐山蓝晶石矿：位于河南省南阳市东北24公里，为大型矿床，其矿石质量之高，储量之多均属全国首位。它占有国内蓝晶石市场60%以上的份额，是我国重要的蓝晶石矿产基地。该矿床中矿石以石英蓝晶石岩为主，次为绢(白)云石英蓝晶石片岩，并有少量的蓝晶石岩、黄玉蓝晶石岩。矿石中主要矿物为蓝晶石、石英，次要矿物为绢云母、白云母、高岭石，少量及微量矿物有金红石、黄铁矿、褐铁矿、黄玉、叶蜡石、绿泥石、刚玉等。高品位，Al2O3 ≥48%;中品位Al2O3 40-48%;低品位Al2O3 30-40%;蓝晶石的相应含量，分别为：≥70%;50-70%;25-50%。南阳市隐山蓝晶石开发有限公司以中国河南南阳隐山蓝晶石矿为依托，具有强有力的资源后盾，是目前全国最大的蓝晶石矿粉生产企业。隐山矿区矿石储量2300万吨，原矿蓝晶石晶体粗大，品质纯净，品位高，有害杂质含量低，是目前国内__优质蓝晶石生产基地。

七、选矿工艺

蓝晶石矿物的选矿，一般使用浮选、磁选、重选三种方法，也有采用电选方法，但常以重选浮选为主。磁选做为除杂手段。具体的选矿方法、药剂制度、选别流程要根据矿床特征、矿石组成、结构构造、围岩性质等情况而定。

细粒嵌布的蓝晶石矿石，主要采用浮选方法。因为蓝晶石矿物与脉石矿物与脉石矿物的比重不大，一般不考虑重选。

粗粒嵌布蓝晶石矿石，包括粗粒级和细粒结核状矿石，合理的选矿工艺是重选或重浮联合。首先将矿石分成粗细两个粒级，粗粒级用重选摇床处理，细粒级浮选法回收。入选粒度：粗粒35～65目，细粒-65目。流程的最大特点是避免了粗粒蓝晶石的过粉碎，提高了回收率，同时也保证了精矿中大于65目的蓝晶石矿物粒度。

混合型蓝晶石矿石，包括粗粒嵌布和细粒嵌布的两种类型的矿石，可采用重浮联合流程(见图2)。也可采用分级浮选法，选矿流程为：脱泥后的物料分成+60目和-60目二个粒级，然后分别进行浮选，其优点是粗粒蓝晶石回收率高。

八、开发利用现状及发展趋势 

随着工业应用范围的扩大，蓝晶石精矿需求量将不断增长，其增长率一般每年为5--7%，在钢铁工业方面增长率每年为10%。预计2008年我国冶金工业需用蓝晶石量可达4--6万吨;电器、无线电、化学瓷、高强瓷等行业需用蓝晶石量可达1.4万吨;若加强出口能力，约为3万吨。对蓝晶石精矿要求主要是向高纯度方向发展，其制品向多种和高质量方面发展。