三石礦物是指紅柱石、藍(lán)晶石和硅線石。紅柱石、藍(lán)晶石和硅線石同屬硅酸鹽類(lèi)，具有相同的化學(xué)成分：Al2O3·SiO2。其中Al2O3含量為62.93%，SiO2為37.07%。但是因形成地質(zhì)條件不同，晶體結(jié)構(gòu)相異。藍(lán)晶石、紅柱石屬于有附加陰離子的島狀基型，硅線石屬于鏈狀基型的鋁硅酸鹽，三石在陽(yáng)離子配位上也有差異。

　　紅柱石是一種優(yōu)質(zhì)耐火原料，具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、抗渣性、抗高溫蠕變性、抗熱震性，因而得到了深入研究和廣泛應(yīng)用。紅柱石的化學(xué)組成為AlAl[SiO4]O。紅柱石的晶體結(jié)構(gòu)為斜方晶系：a0=0.778nm，b0=0.792nm，c0=0.557nm;Z=4。主要粉晶譜線：4.35(100)，2.26(90)，2.17(100)，1.46(100)。

　　紅柱石材料的應(yīng)用

　　·不定形耐火材料

　　為了增強(qiáng)不定形耐火材料中引入藍(lán)晶石、紅柱石等，利用其常溫下相變產(chǎn)生的膨脹來(lái)抵消不定形耐火材料的收縮，其效果取決于紅柱石的雜質(zhì)、使用溫度和粒度。

　　·耐火磚

　　采用紅柱石為原料制備的耐火磚具有體積穩(wěn)定、荷重軟化點(diǎn)高、抗蠕變性好、抗熱震性高、抗CO侵蝕高及熱導(dǎo)率低等特點(diǎn)。

　　·窯具

　　由于堇青石具有熱膨脹系數(shù)小和抗熱震性?xún)?yōu)異等特點(diǎn)，目前窯具多采用堇青石作為窯具的基體材料。窯具的抗熱震性是決定窯具壽命的關(guān)鍵參數(shù)。通過(guò)在以堇青石為基體材料的窯具中引入紅柱石，利用引入界面斷裂時(shí)的耗能機(jī)制進(jìn)一步改善了堇青石質(zhì)窯具的抗熱震性能，同時(shí)紅柱石在高溫下生成的針狀莫來(lái)石，不僅可以改善材料的燒結(jié)性能，還起到了增韌效果，可以提高窯具的壽命。

　　·陶瓷

　　白志民等以w(石英)=30%，w(高嶺土)=40%，w(堿性長(zhǎng)石)=30%為基本配方，并在其中分別添加w(紅柱石)=10%，20%和30%組成新的配方，研究了紅柱石加入量對(duì)三組分陶瓷燒成體抗折強(qiáng)度、硬度、密度、吸水率等物理性能的影響。結(jié)果表明：燒結(jié)溫度大于1300℃時(shí)，隨著紅柱石加入量的增大，材料的抗折強(qiáng)度提高，表觀密度增大，硬度也增大，燒成收縮率減小，提高了材料的體積穩(wěn)定性，有利于高溫?zé)蓷l件下制備低收縮的高強(qiáng)度陶瓷材料。

　　·其它

　　紅柱石除了在上述領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用外，還在原料合成以及其他應(yīng)用領(lǐng)域中發(fā)揮著重要的作用。

　　藍(lán)晶石

　　藍(lán)晶石(Al2[SiO4]O)是藍(lán)晶石族礦床重要的礦石礦物之一，也是結(jié)晶片巖中典型的變質(zhì)礦物。藍(lán)晶石在富鋁巖石、中壓低溫變質(zhì)作用及某些高壓變質(zhì)帶中。藍(lán)晶石礦物具有耐高溫、抗腐蝕和煅燒時(shí)體積膨脹等特性而被廣泛應(yīng)用于冶金、建材及化工等爐窯工業(yè)。

　　世界上藍(lán)晶石分布廣泛，主要集中在加拿大、美國(guó)、南非、奧地利、印度、俄羅斯、澳大利亞、利比里亞、中國(guó)、肯尼亞、巴西、保加利亞等國(guó)。我國(guó)的藍(lán)晶石礦資源也比較豐富，礦床主要分布在河南、江蘇、新疆，除河南省南陽(yáng)市隱山藍(lán)晶石礦床達(dá)超大型(≥200萬(wàn)噸)外，大多是低品位的、中小型礦床。

　　我國(guó)的藍(lán)晶石礦床主要為區(qū)域變質(zhì)型礦床，該類(lèi)型礦床賦存于活動(dòng)的板塊構(gòu)造帶內(nèi)，含礦主要地層為中—晚元古界，礦體形態(tài)一般為層狀、似層狀，少數(shù)為透鏡狀。含礦巖石主要為石英巖類(lèi)、片巖類(lèi)，礦石類(lèi)型以藍(lán)晶石石英巖、藍(lán)晶石(白云母)石英片巖、藍(lán)晶石巖為主，礦物成分以藍(lán)晶石、石英、白云母為主。

　　藍(lán)晶石材料的工藝特征

　　耐火性：含藍(lán)晶石耐火材料的耐火度通常大于1790℃，最高大于1850℃。

　　熱膨脹性：藍(lán)晶石在加熱過(guò)程中轉(zhuǎn)化為莫來(lái)石和方英石(SiO2)的混合物，可表示為：3Al2SiO5—Al6SiO13(莫來(lái)石)+SiO2(方英石)，在轉(zhuǎn)化過(guò)程中，藍(lán)晶石發(fā)生體積膨脹，體積膨脹率為16%~18%。

　　穩(wěn)定性：以藍(lán)晶石為原料生產(chǎn)的耐火材料具有較高的穩(wěn)定性，同時(shí)生產(chǎn)的藍(lán)晶石耐火磚所產(chǎn)生的損耗較低。此外，藍(lán)晶石還具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，對(duì)酸堿甚至氫氟酸具有惰性。

　　不可逆性：藍(lán)晶石礦物煅燒成莫來(lái)石是一個(gè)不可逆的轉(zhuǎn)化過(guò)程，在1810℃以下是穩(wěn)定的。

　　硅線石

　　硅線石屬斜方晶系，其晶體外形呈柱狀、針狀及毛發(fā)狀，此外還常呈纖維狀或放射狀的集合體。顏色多呈白色、灰色、綠色和褐色，斷口呈玻璃光澤。硅線石熔點(diǎn)為1850℃，密度3.23～3.27g/cm3，硬度6.5～7.5。

　　化學(xué)成分較純，雜質(zhì)含量很少，化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，不溶于水和酸，對(duì)金屬及玻璃熔體熔渣的抗侵蝕性能好，具有良好的抗熱震性、抗渣侵蝕性、機(jī)械強(qiáng)度、耐磨性、抗化學(xué)腐蝕性和較高的耐火度。

　　硅線石資源分布

　　硅線石是一種高溫變質(zhì)礦物，常見(jiàn)于火成巖與泥質(zhì)巖石接觸帶。世界硅線石礦產(chǎn)儲(chǔ)量約有1億噸，分布較廣，主要產(chǎn)出國(guó)有印度、澳大利亞。印度的硅線石礦床分布較廣，但有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的礦床很少。最重要的工業(yè)礦床集中在馬哈拉施特拉邦和馬哈拉伊邦。澳大利亞硅線石資源集中于南部的威廉姆斯地區(qū)的克勞福德礦床，礦床為高嶺土一硅線石一云母礦床。

　　我國(guó)硅線石儲(chǔ)量豐富，約占世界總儲(chǔ)量的1/3。我國(guó)硅線石礦床主要分布于福建莆田、內(nèi)蒙古土貴烏拉、河北平山、河南葉縣及黑龍江雞西等。

　　硅線石的應(yīng)用

　　硅線石具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、抗熱震性好、耐火度高、機(jī)械強(qiáng)度好等特點(diǎn)，可作為陶瓷、耐火材料、合成莫來(lái)石、焊接材料、摩擦材料等的原料使用，被廣泛應(yīng)用于冶金、化工、陶瓷、玻璃等領(lǐng)域。

　　·在陶瓷領(lǐng)域的應(yīng)用

　　硅線石由于莫來(lái)石化行為導(dǎo)致的體積膨脹使得人們可以將硅線石用為添加劑，將硅線石添加到陶瓷或者是其他的材料中，最終可以達(dá)到將這些材料相變?cè)鲰g的目的。以硅線石為原料制得的蜂窩陶瓷、莫來(lái)石瓷以及陶瓷棚板等已廣泛應(yīng)用于工業(yè)中。

　　·在耐火材料領(lǐng)域的應(yīng)用

　　硅線石在高溫下分解產(chǎn)生莫來(lái)石和二氧化硅，同時(shí)伴隨一定的體積膨脹，因此以硅線石為主要原料的制品或?qū)⒐杈€石添加到其他制品中，利用其體積膨脹效應(yīng)可以有效抵消制品在高溫?zé)蛇^(guò)程中產(chǎn)生的體積收縮，限制了局部應(yīng)力，阻止和鈍化了裂紋的產(chǎn)生，提高了制品的抗熱震性，減小了機(jī)械剝落，從而提高了產(chǎn)品的性能，延長(zhǎng)了制品的使用壽命。

　　以硅線石為原料制得的莫來(lái)石—剛玉制品、碳化硅-硅線石制品、硅線石—堇青石質(zhì)窯具、莫來(lái)石—硅線石質(zhì)窯具、高鋁磚、澆注料、可塑料、噴涂料等性能優(yōu)異，應(yīng)用廣泛。

　　·作為合成莫來(lái)石原料

　　自然界中天然的莫來(lái)石比較罕見(jiàn)，因此常常采用人工合成的方法制備莫來(lái)石。硅線石具有來(lái)源廣、成本低的特點(diǎn)，硅線石轉(zhuǎn)化為莫來(lái)石的理論轉(zhuǎn)化率為86.0%，同時(shí)析出14.0%的熔融二氧化硅，因此利用其高溫下的莫來(lái)石化反應(yīng)可以制備出莫來(lái)石。

　　·作為焊接材料原料

　　硅線石精礦中含有Al2O3與SiO2，結(jié)晶水很少，同時(shí)S，P等雜質(zhì)元素含量極低，并且硅線石很小的熱膨脹系數(shù)有利于改善焊條、焊劑的脫渣性，因此以硅線石作為焊接材料的原料是可行的。

　　·其它領(lǐng)域的應(yīng)用

　　用作摩擦材料填料、合成原料添加劑，還可應(yīng)用在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，用來(lái)制造假牙、骨頭移植物和碎骨連接板，色澤艷麗的硅線石還可作寶石。

　　參考資料：

　　張巍.紅柱石材料的研究及應(yīng)用進(jìn)展

　　郭敬娜.紅柱石、藍(lán)晶石、硅線石對(duì)莫來(lái)石-剛玉材料性能的影響

　　段紹輝.中國(guó)藍(lán)晶石礦床地質(zhì)特征與成礦規(guī)律研究

　　中國(guó)粉體網(wǎng).粉體百科|硅線石的特點(diǎn)、分布及應(yīng)用

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