蓝晶石类矿物包括蓝晶石、红柱石、矽线石等,其为同质异形的无水铝硅酸盐矿物,俗称高铝矿物原料。蓝晶石类矿物具有高温下膨胀,冷却后不收缩以及在1100~1650℃可转变成莫来石的特点,因而成为十分重要的耐火材料。它多用制作高炉、热风炉和浇铸设备关键部位的耐火砖以及不定形耐火材料,以提高炼炉受冷、热冲击能力,延长其使用寿命。此外蓝晶石类矿物也用做制造高铝轻质硅铝合金,用于飞机、汽车与火车等关键部件的工业制造。
蓝晶石类矿物其化学成分均为Al2O3和SiO2,但由于其中不同矿物各自形成温度、压力、结构和化学含量(Al2O3)不同,其热膨胀率以及高温下转变为莫来石的温度范围亦有所不同,并显示出不同的性能。
决定蓝晶石类矿石能否被工业利用主要有二个因素:一是矿石中含蓝晶石类矿物多少,即含矿率,一般要在15%以上;二是蓝晶石类矿物的化学成分与物理性质,特别是Al2O3含量与高温下状态。
黄玉不属于高铝硅酸盐矿物,但在高温下氟(F)易挥发,仍为高铝材料,也用于制造耐火材料,故在此一并叙述。
蓝晶石
【组成与结构】成分为Al2O3、SiO2或Al2O(SiO4),其中含Al2O3:61.52%,SiO2:38.48%,属三斜晶系。晶体常呈板状和叶片状,有时可呈次纤维状。
【物化性质】蓝色、蓝灰色,有时呈内色。玻璃光泽,解理面为珍珠光泽。条痕为白色。断口不平。硬度有方向性特点,平行延长方向硬度为4.5,而垂直延长方向则为6.5~7.0,差异明显。密度在上述三种矿物中,可达3.58~3.68g/cm3。加热过程中将转化为莫来石(3Al2O3·2SiO2)和SiO2混合物,其转化温度为1350~1450℃,体积膨胀率为16%~18%,当温度降低对体积变化很少。在热力学反应上稳定于低温高压区,并且不溶于酸。
【功能与用途】蓝晶石由于有较大的膨张率以及膨胀后的稳定性,所以不但可制成各种耐火砖、坩埚、喷涂材料与耐火胶泥等,而且在其他品种耐火材料灼烧过程中作为收缩补偿剂。此外蓝晶石还用于冶炼高强度的轻质合金,是飞机制造业中重要材料。关于蓝晶石工业指标目前尚未统一。通常要求Al2O3≥60%,Fe2O3≤1.5%,TiO2≤2.5%,温度1545℃,膨胀系数为15。
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