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礦物簡介
藍晶石、夕線石、紅柱石統稱為藍晶石類或紅柱石族礦物,系同質多像變體,化學式均為Al2[SiO5],理論組成均為:SiO237.1%,Al2O362.9%。
藍晶石(Cyanite)、紅柱石(Andalusite)、硅線石(Sillimanite)統稱為藍晶石類礦物,三者為同質多相變體,化學式均為Al2SiO5?;瘜W成分:含Al2O362.93%,含SiO237.07%。
藍晶石屬三斜晶系,晶體常呈扁平柱狀,藍或藍灰色,玻璃光澤,解理面呈珍珠光澤。在{100}晶面上,平行晶體延長方向的硬度為5.5, 而垂直晶體延長方向的硬度則為6.5~7, 差異顯著, 故有二硬石之稱。密度3.56~3.68g/cm2。
硅線石屬斜方晶系,晶體呈針狀,通常呈放射狀和纖維狀集合體,灰褐或灰綠色,玻璃光澤,硬度7,密度3.23~3.27g/cm2。
紅柱石屬斜方晶系,晶體呈柱狀,橫切面近正方形,有的在柱的四角和中心可見有黑色炭質包裹物,在斷面上排列成規則的十子形;集合體呈放射狀,形似菊花,俗稱菊化石;灰白、褐或紅色,玻璃光澤,硬度7,密度3.1~3.2g/cm2。
藍晶石族礦物在高溫下煅燒轉變為富鋁紅柱石(Al2O3·2SiO2 ,又稱莫來石)和二氧化硅(方石英)的混合物,并發生體積膨脹。藍晶石轉變為富紅柱石的溫度為1100~1500°C,體積膨脹率為16~18%;硅線石的轉化溫度為為1500~1650°C,體積膨脹率為5~8%;紅柱石的轉化溫度為為1350~1450°C,體積膨脹率為5%左右。
我國藍晶石族礦床資源分布比較廣泛,在24個省、市、自治區發現了近百處礦床與礦點,其中藍晶石礦20余處,夕線石礦約40余處。主要分布于黑龍江、河南、遼寧、內蒙古等省區。大型礦床有江蘇沭陽、內蒙古豐鎮、河北邢臺、平山、陜西繁峙、新疆契布拉蓋等藍晶石礦床;黑龍江雞西、河南西峽鎮平及葉縣、福建蒲田、內蒙古貴烏拉等夕線石礦床;吉林二道甸子、北京周口店等紅柱石礦床。
藍晶石礦床形成的地質年代以前寒武紀為主,古生代 、中生代次之,含礦巖系北方地區太古界中有鞍山群通什村組、阜平群的團泊口組、贊皇群放甲鋪組,元古界中有麻山群西麻山組、海州群云臺組、震旦系小茬組,古生界泥盆系呼蘭群以及石炭系、二疊系、中生界變質巖系。
中國藍晶石類礦床尚未大規模正式開發利用。近年來,隨著我國大型鋼鐵企業的建設,對藍晶石類礦產品的需求不斷增加。除冶金耐火材料外,陶瓷耐火材料、電器、無線電、化學瓷、高強瓷等工業,都對藍晶石礦物資源提出了需求,因此,我國藍晶石類礦物資源利用前景極大。
性質結構
藍晶石屬三斜晶系,[AlO6]層-島狀結構,a0=0.710nm,b0=0.774nm,c0=0.557nm,α=90º06´,β=101º02´,γ=105 º 45´;結構中的O近似作立方最緊密堆積,Al充填2/5的八面體位置,Si充填1/10的四面體空隙。O的最緊密堆積面∥(110)方向,每個氧與1個Si、2個Al或4個Al相連。[AlO6]八面體以共棱方式連結成∥c軸的鏈。鏈間以共用角頂并以3個八面體共棱方式相連結,且∥(110)層,其層間以[SiO4]四面體和[AlO6]八面體相連結。因而,藍晶石晶體?!危?00)面發育成板狀。晶體常呈藍或藍灰色,玻璃光澤,解理面呈珍珠光澤。由于鏈的方向上鍵力強,鏈間鍵力弱,故在垂直鏈方向硬度大,平行鏈方向硬度小。在{100}晶面上,平行晶體延長方向的硬度為4.5,而垂直于晶體延長方向的硬度是6.5~7,差異顯著,故有二硬石之稱。解理平行{100}完全,{100}中等,密度3.56~3.68g/cm3。
夕線石屬斜方晶系,a0=0.743nm,b0=0.758nm,c0=0.574nm;結構中1個Al3+位于鏈狀硅氧骨干外成[AlO6]八面體,配位數為6;另一個Al3+進入骨干中,配位數為4,[AlO4]四面體與[SiO4]四面體沿c軸交替排列構成[AlSiO5]3-雙鏈;晶體呈針狀,通常呈放射狀和纖維狀集合體,灰、褐或灰綠色,玻璃光澤,硬度7,解理平行{010}完全,密度3.23~3.25g/cm3,是典型的變質礦物。
紅柱石屬斜方晶系,含[AlO6]鏈-島狀結構,a0=0.778nm,b0=0.792nm,c0=0.557nm。晶體結構中,1/2的Al配位數為6,組成[AlO6]八面體,以共棱方式沿c軸連接成鏈;鏈間以配位數為5的Al和[SiO4]四面體相連結。O有兩種配位:一種與1個Si和兩個Al連結;另一種則與3個Al連結,不參加[SiO4]四面體。晶體呈柱狀,與[AlO6]八面體鏈延長方向一致。橫切面近正方形,有的在柱的四角和中心可見有黑色炭質包裹物,在斷面上排列呈規則的十字形。這種紅柱石特稱空晶石;集合體呈放射狀,形似菊花,俗稱菊花石?;野?、褐或紅色,玻璃光澤,硬度7,解理平行菱方柱{110}中等,密度3.1~3.2 g/cm3。
三種礦物另一共同特征是,當加熱到一定溫度時變成富鋁紅柱石(Al2O3·2SiO2,又稱莫來石)和氧化硅混合物,并發生體積膨脹。藍晶石轉變為富鋁紅柱石的溫度為1100~1500℃,體積膨脹率為16~18%;夕線石的轉變溫度為1500~1650℃,體積膨脹率為5~8%;紅柱石轉變溫度為1350~1450℃,體積膨脹率為5%左右;
用途作用
藍晶石、夕線石、紅柱石可作為定型耐火材料的原料,用于制作耐火磚、坩堝、電火花塞及高溫計套管;也可作為不定型高溫材料的原料,如噴涂料、可塑料、搗打料及耐火膠泥等。作冶金原料,可用于冶煉高強度的輕質合金,該合金適用于制作飛機和艦船的部件。它們還能制作各種高鋁硅酸鹽絕緣體、陶瓷制品、鑄造精密部件。色澤優美的藍晶石和色美透明的紅柱石可作寶石。
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