中国粉体网讯  三石矿物是指红柱石、蓝晶石和硅线石。红柱石、蓝晶石和硅线石同属硅酸盐类，具有相同的化学成分：Al₂O₃·SiO₂。其中Al₂O₃含量为62.93%，SiO₂为37.07%。但是因形成地质条件不同，晶体结构相异。蓝晶石、红柱石属于有附加阴离子的岛状基型，硅线石属于链状基型的铝硅酸盐，三石在阳离子配位上也有差异。

红柱石

红柱石是一种优质耐火原料，具有优良的化学稳定性、抗渣性、抗高温蠕变性、抗热震性，因而得到了深入研究和广泛应用。红柱石的化学组成为AlAl[SiO₄]O。红柱石的晶体结构为斜方晶系：a0=0.778nm，b0=0.792nm，c0=0.557nm；Z=4。主要粉晶谱线：4.35（100），2.26（90），2.17（100），1.46（100）。

左：红柱石晶体结构       右：红柱石晶体

红柱石材料的应用

·不定形耐火材料

为了增强不定形耐火材料中引入蓝晶石、红柱石等，利用其常温下相变产生的膨胀来抵消不定形耐火材料的收缩，其效果取决于红柱石的杂质、使用温度和粒度。

·耐火砖

采用红柱石为原料制备的耐火砖具有体积稳定、荷重软化点高、抗蠕变性好、抗热震性高、抗CO侵蚀高及热导率低等特点。

·窑具

由于堇青石具有热膨胀系数小和抗热震性优异等特点，目前窑具多采用堇青石作为窑具的基体材料。窑具的抗热震性是决定窑具寿命的关键参数。通过在以堇青石为基体材料的窑具中引入红柱石，利用引入界面断裂时的耗能机制进一步改善了堇青石质窑具的抗热震性能，同时红柱石在高温下生成的针状莫来石，不仅可以改善材料的烧结性能，还起到了增韧效果，可以提高窑具的寿命。

·陶瓷

白志民等以w（石英）=30%，w（高岭土）=40%，w（碱性长石）=30%为基本配方，并在其中分别添加w（红柱石）=10%，20%和30%组成新的配方，研究了红柱石加入量对三组分陶瓷烧成体抗折强度、硬度、密度、吸水率等物理性能的影响。结果表明：烧结温度大于1300℃时，随着红柱石加入量的增大，材料的抗折强度提高，表观密度增大，硬度也增大，烧成收缩率减小，提高了材料的体积稳定性，有利于高温烧成条件下制备低收缩的高强度陶瓷材料。

·其它

红柱石除了在上述领域得到广泛的应用外，还在原料合成以及其他应用领域中发挥着重要的作用。

蓝晶石

蓝晶石（Al₂[SiO₄]O）是蓝晶石族矿床重要的矿石矿物之一，也是结晶片岩中典型的变质矿物。蓝晶石在富铝岩石、中压低温变质作用及某些高压变质带中。蓝晶石矿物具有耐高温、抗腐蚀和煅烧时体积膨胀等特性而被广泛应用于冶金、建材及化工等炉窑工业。

左：蓝晶石的晶体结构              右：蓝晶石晶体

世界上蓝晶石分布广泛，主要集中在加拿大、美国、南非、奥地利、印度、俄罗斯、澳大利亚、利比里亚、中国、肯尼亚、巴西、保加利亚等国。我国的蓝晶石矿资源也比较丰富，矿床主要分布在河南、江苏、新疆，除河南省南阳市隐山蓝晶石矿床达超大型（≥200万吨）外，大多是低品位的、中小型矿床。

我国的蓝晶石矿床主要为区域变质型矿床，该类型矿床赋存于活动的板块构造带内，含矿主要地层为中—晚元古界，矿体形态一般为层状、似层状，少数为透镜状。含矿岩石主要为石英岩类、片岩类，矿石类型以蓝晶石石英岩、蓝晶石（白云母）石英片岩、蓝晶石岩为主，矿物成分以蓝晶石、石英、白云母为主。

蓝晶石材料的工艺特征

耐火性：含蓝晶石耐火材料的耐火度通常大于1790℃，最高大于1850℃。

热膨胀性：蓝晶石在加热过程中转化为莫来石和方英石（SiO2）的混合物，可表示为：3Al₂SiO₅—Al₆SiO₁₃（莫来石）+SiO₂（方英石），在转化过程中，蓝晶石发生体积膨胀，体积膨胀率为16%~18%。

稳定性：以蓝晶石为原料生产的耐火材料具有较高的稳定性，同时生产的蓝晶石耐火砖所产生的损耗较低。此外，蓝晶石还具有良好的化学稳定性，对酸碱甚至氢氟酸具有惰性。

不可逆性：蓝晶石矿物煅烧成莫来石是一个不可逆的转化过程，在1810℃以下是稳定的。

蓝晶石选矿方法

①浮选、②磁选、③重选

重浮联合工艺流程

硅线石

硅线石属斜方晶系，其晶体外形呈柱状、针状及毛发状，此外还常呈纤维状或放射状的集合体。颜色多呈白色、灰色、绿色和褐色，断口呈玻璃光泽。硅线石熔点为1850℃，密度3.23～3.27g/cm3，硬度6.5～7.5。

左：硅线石的晶体结构     右：以配位多面体形式表现的硅线石晶体结构

化学成分较纯，杂质含量很少，化学性质非常稳定，不溶于水和酸，对金属及玻璃熔体熔渣的抗侵蚀性能好，具有良好的抗热震性、抗渣侵蚀性、机械强度、耐磨性、抗化学腐蚀性和较高的耐火度。

硅线石资源分布

硅线石是一种高温变质矿物，常见于火成岩与泥质岩石接触带。世界硅线石矿产储量约有1亿吨，分布较广，主要产出国有印度、澳大利亚。印度的硅线石矿床分布较广，但有经济价值的矿床很少。最重要的工业矿床集中在马哈拉施特拉邦和马哈拉伊邦。澳大利亚硅线石资源集中于南部的威廉姆斯地区的克劳福德矿床，矿床为高岭土一硅线石一云母矿床。

我国硅线石储量丰富，约占世界总储量的1/3。我国硅线石矿床主要分布于福建莆田、内蒙古土贵乌拉、河北平山、河南叶县及黑龙江鸡西等。

硅线石的应用

硅线石具有化学性质稳定、抗热震性好、耐火度高、机械强度好等特点，可作为陶瓷、耐火材料、合成莫来石、焊接材料、摩擦材料等的原料使用，被广泛应用于冶金、化工、陶瓷、玻璃等领域。

·在陶瓷领域的应用

硅线石由于莫来石化行为导致的体积膨胀使得人们可以将硅线石用为添加剂，将硅线石添加到陶瓷或者是其他的材料中，最终可以达到将这些材料相变增韧的目的。以硅线石为原料制得的蜂窝陶瓷、莫来石瓷以及陶瓷棚板等已广泛应用于工业中。

·在耐火材料领域的应用

硅线石在高温下分解产生莫来石和二氧化硅，同时伴随一定的体积膨胀，因此以硅线石为主要原料的制品或将硅线石添加到其他制品中，利用其体积膨胀效应可以有效抵消制品在高温烧成过程中产生的体积收缩，限制了局部应力，阻止和钝化了裂纹的产生，提高了制品的抗热震性，减小了机械剥落，从而提高了产品的性能，延长了制品的使用寿命。

以硅线石为原料制得的莫来石—刚玉制品、碳化硅－硅线石制品、硅线石—堇青石质窑具、莫来石—硅线石质窑具、高铝砖、浇注料、可塑料、喷涂料等性能优异，应用广泛。

·作为合成莫来石原料

自然界中天然的莫来石比较罕见，因此常常采用人工合成的方法制备莫来石。硅线石具有来源广、成本低的特点，硅线石转化为莫来石的理论转化率为86.0%，同时析出14.0%的熔融二氧化硅，因此利用其高温下的莫来石化反应可以制备出莫来石。

·作为焊接材料原料

硅线石精矿中含有Al₂O₃与SiO₂，结晶水很少，同时S，P等杂质元素含量极低，并且硅线石很小的热膨胀系数有利于改善焊条、焊剂的脱渣性，因此以硅线石作为焊接材料的原料是可行的。

·其它领域的应用

用作摩擦材料填料、合成原料添加剂，还可应用在医学领域，用来制造假牙、骨头移植物和碎骨连接板，色泽艳丽的硅线石还可作宝石。

参考资料：

张巍.红柱石材料的研究及应用进展

郭敬娜.红柱石、蓝晶石、硅线石对莫来石-刚玉材料性能的影响

段绍辉.中国蓝晶石矿床地质特征与成矿规律研究

中国粉体网.粉体百科|硅线石的特点、分布及应用

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