1、藍晶石(kyanite)

     藍晶石(kyanite)，是一種島狀的硅酸鹽礦物，它與矽線石和紅柱石屬于同質(zhì)多象的礦物。藍晶石的化學組成為Al2O3?SiO2，理論構成(wt%)Al2O3為62.93%，SiO2為37.07%。屬于三斜晶系，在顯微鏡下顏色為藍色、藍白色或青色，因為其具有兩組解理，硬度呈現(xiàn)明顯的各項異性，所以又稱為二硬石。

     由于其較高的鋁含量、很高的耐火性、體積穩(wěn)定性、對酸堿，甚至氫氟酸具有很強的抗侵蝕能力，抗磨，耐化學腐蝕，荷重軟化溫度高，抗渣、抗熱震性能優(yōu)良，在上世紀20年代開始便作為一種重要的耐火材料原料而為人關注，目前其在耐火材料的生產(chǎn)中被廣泛用于散狀料的膨脹劑。

     藍晶石在被加熱到一定溫度后，會轉變?yōu)槟獊硎?，其反應的方程式如下?/p>

     藍晶石在高溫煅燒的條件下，在1200℃開始分解，由原來的晶相轉變?yōu)槟獊硎?，并析出游離的SiO2，在1360~1400℃發(fā)生快速反應，溫度達到1500℃以后則出現(xiàn)石英玻璃和纖維狀的莫來石，在這個過程中，材料會發(fā)生16%~18%的體積膨脹，藍晶石作為膨脹劑使用正是基于這種特性。

     藍晶石資源在世界各地的分布較廣，但是總體而言貧礦多，富礦較少。目前工業(yè)開采中的礦床主要分布在美國、加拿大、澳大利亞、印度等國，其中儲量較大的國家有美國、加拿大、南非等國家。我國的藍晶石礦物資源比較豐富，根據(jù)目前的統(tǒng)計結果，藍晶石的保守儲量為0.37億噸，主要分布在河南、河北、內(nèi)蒙古、江蘇等地，具有儲量大、品位高、埋藏淺的特點。

在工業(yè)生產(chǎn)中，藍晶石礦物主要作為生產(chǎn)耐火材料、氧化鋁、硅鋁合金和金屬纖維等的原料。其主要用途及優(yōu)點如表所示：

藍晶石作為耐火材料使用主要依賴于以下的工藝特性：

(1)受熱膨脹性能：藍晶石礦物在高溫煅燒的過程中會轉化為莫來石和游離的SiO2的混合物，在這個過程中，材料的體積會發(fā)生顯著的體積膨脹(16%~18%)，并且會形成針狀的莫來石網(wǎng)絡。

(2)穩(wěn)定性：與粘土質(zhì)的耐火材料相比，藍晶石礦物為原料生產(chǎn)的耐火材料穩(wěn)定要高出1.5倍，壽命長150~200爐，損耗低43%。

(3)耐火度高：以藍晶石礦物為原料的耐火材料的耐火度通常大于1790℃，最高大于1850℃，與粘土質(zhì)耐火材料1670~1770℃的耐火度相比有著較明顯的優(yōu)勢。

(4)體積變化不可逆性：藍晶石礦物經(jīng)高溫煅燒形成莫來石材料的過程是一個不可逆的轉變，在溫度低于1810℃的時候它的物相是很穩(wěn)定的。莫來石耐火材料具有高溫下膨脹率低、抗熱震性能優(yōu)良、體積穩(wěn)定等優(yōu)點。

2、紅柱石(andalusite)

     該反應過程成為紅柱石的一次莫來石化反應，該過程伴隨有3%~5%的體積膨脹。一般認為，在1300~1350℃時，紅柱石分解反應開始進行，在1450~1600℃范圍內(nèi)實現(xiàn)完全的轉化，反應完全的產(chǎn)物中約含有83%的莫來石和17%的SiO2玻璃相。為改善玻璃相給耐火材料的高溫性能帶來的不利影響，通常會在反應開始時向原料中加入一定量的氧化鋁，與體系中富余的SiO2玻璃相發(fā)生反應，生成莫來石物相，該反應過程稱為二次莫來石化反應，紅柱石材料在該反應過程伴隨有7%~8%的體積膨脹。

     紅柱石具有很高的耐火度，其耐火度最高可達1800℃以上，并且具有很好的抗熱震性能，機械強度大，還具有熱傳導率低，具有由粗到細不同顆粒天然的單晶結構等優(yōu)良的基本性能，是制備耐火材料的優(yōu)良原料。以紅柱石為原料的耐火材料制品具有氣孔率低、熱導率低、體積穩(wěn)定性好、機械強度高、抗蠕變性能好，在抗熱震，抗CO作用及抗化學侵蝕等方面也有著優(yōu)異的表現(xiàn)。在冶金行業(yè)的各個領域中有著廣泛的應用。

     以紅柱石為原料生產(chǎn)制備的定型耐火材料如紅柱石燒成磚，不燒磚在水泥回轉窯、玻璃熔窯、陶瓷隧道窯、高爐、均熱爐、熱風爐、鋼包、盛鋼桶等多種窯爐、窯具中被廣泛應用。國內(nèi)外在相關方面的生產(chǎn)實踐中有大量的應用實例，英國和德國的研究結果表明，紅柱石不燒磚在應用于魚雷罐內(nèi)襯材料時，使用壽命有著明顯的提高。并且紅柱石耐火制品可不經(jīng)燒制直接使用，性能與燒制產(chǎn)品沒有明顯的差異，可以節(jié)約大量的能源。

     紅柱石材料也可以用來制備不定型的耐火材料如澆注料、搗打料、鑄砂等。由于紅柱石不定形耐火材料可以不經(jīng)燒制直接使用，能夠節(jié)省大量燃料。紅柱石在高溫下體積會發(fā)生永久性膨脹，可以抵消不定形耐火材料的收縮，可以大大延長耐火材料的使用壽命，縮短冶煉時間，降低生產(chǎn)成本。

     此外，以紅柱石為原料生產(chǎn)莫來石纖維，可以達到補強、增韌的效果;在纖維材料、輕質(zhì)隔熱材料、復合材料等方向，紅柱石資源也有著廣泛的、亟待開發(fā)的應用前景。

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