1、蓝晶石(kyanite)

     蓝晶石(kyanite)，是一种岛状的硅酸盐矿物，它与矽线石和红柱石属于同质多象的矿物。蓝晶石的化学组成为Al2O3•SiO2，理论构成(wt%)Al2O3为62.93%，SiO2为37.07%。属于三斜晶系，在显微镜下颜色为蓝色、蓝白色或青色，因为其具有两组解理，硬度呈现明显的各项异性，所以又称为二硬石。

     由于其较高的铝含量、很高的耐火性、体积稳定性、对酸碱，甚至氢氟酸具有很强的抗侵蚀能力，抗磨，耐化学腐蚀，荷重软化温度高，抗渣、抗热震性能优良，在上世纪20年代开始便作为一种重要的耐火材料原料而为人关注，目前其在耐火材料的生产中被广泛用于散状料的膨胀剂。

     蓝晶石在被加热到一定温度后，会转变为莫来石相，其反应的方程式如下：

     蓝晶石在高温煅烧的条件下，在1200℃开始分解，由原来的晶相转变为莫来石相，并析出游离的SiO2，在1360~1400℃发生快速反应，温度达到1500℃以后则出现石英玻璃和纤维状的莫来石，在这个过程中，材料会发生16%~18%的体积膨胀，蓝晶石作为膨胀剂使用正是基于这种特性。

     蓝晶石资源在世界各地的分布较广，但是总体而言贫矿多，富矿较少。目前工业开采中的矿床主要分布在美国、加拿大、澳大利亚、印度等国，其中储量较大的国家有美国、加拿大、南非等国家。我国的蓝晶石矿物资源比较丰富，根据目前的统计结果，蓝晶石的保守储量为0.37亿吨，主要分布在河南、河北、内蒙古、江苏等地，具有储量大、品位高、埋藏浅的特点。

在工业生产中，蓝晶石矿物主要作为生产耐火材料、氧化铝、硅铝合金和金属纤维等的原料。其主要用途及优点如表所示：

蓝晶石作为耐火材料使用主要依赖于以下的工艺特性：

(1)受热膨胀性能：蓝晶石矿物在高温煅烧的过程中会转化为莫来石和游离的SiO2的混合物，在这个过程中，材料的体积会发生显著的体积膨胀(16%~18%)，并且会形成针状的莫来石网络。

(2)稳定性：与粘土质的耐火材料相比，蓝晶石矿物为原料生产的耐火材料稳定要高出1.5倍，寿命长150~200炉，损耗低43%。

(3)耐火度高：以蓝晶石矿物为原料的耐火材料的耐火度通常大于1790℃，最高大于1850℃，与粘土质耐火材料1670~1770℃的耐火度相比有着较明显的优势。

(4)体积变化不可逆性：蓝晶石矿物经高温煅烧形成莫来石材料的过程是一个不可逆的转变，在温度低于1810℃的时候它的物相是很稳定的。莫来石耐火材料具有高温下膨胀率低、抗热震性能优良、体积稳定等优点。

2、红柱石(andalusite)

     该反应过程成为红柱石的一次莫来石化反应，该过程伴随有3%~5%的体积膨胀。一般认为，在1300~1350℃时，红柱石分解反应开始进行，在1450~1600℃范围内实现完全的转化，反应完全的产物中约含有83%的莫来石和17%的SiO2玻璃相。为改善玻璃相给耐火材料的高温性能带来的不利影响，通常会在反应开始时向原料中加入一定量的氧化铝，与体系中富余的SiO2玻璃相发生反应，生成莫来石物相，该反应过程称为二次莫来石化反应，红柱石材料在该反应过程伴随有7%~8%的体积膨胀。

     红柱石具有很高的耐火度，其耐火度最高可达1800℃以上，并且具有很好的抗热震性能，机械强度大，还具有热传导率低，具有由粗到细不同颗粒天然的单晶结构等优良的基本性能，是制备耐火材料的优良原料。以红柱石为原料的耐火材料制品具有气孔率低、热导率低、体积稳定性好、机械强度高、抗蠕变性能好，在抗热震，抗CO作用及抗化学侵蚀等方面也有着优异的表现。在冶金行业的各个领域中有着广泛的应用。

     以红柱石为原料生产制备的定型耐火材料如红柱石烧成砖，不烧砖在水泥回转窑、玻璃熔窑、陶瓷隧道窑、高炉、均热炉、热风炉、钢包、盛钢桶等多种窑炉、窑具中被广泛应用。国内外在相关方面的生产实践中有大量的应用实例，英国和德国的研究结果表明，红柱石不烧砖在应用于鱼雷罐内衬材料时，使用寿命有着明显的提高。并且红柱石耐火制品可不经烧制直接使用，性能与烧制产品没有明显的差异，可以节约大量的能源。

     红柱石材料也可以用来制备不定型的耐火材料如浇注料、捣打料、铸砂等。由于红柱石不定形耐火材料可以不经烧制直接使用，能够节省大量燃料。红柱石在高温下体积会发生永久性膨胀，可以抵消不定形耐火材料的收缩，可以大大延长耐火材料的使用寿命，缩短冶炼时间，降低生产成本。

     此外，以红柱石为原料生产莫来石纤维，可以达到补强、增韧的效果;在纤维材料、轻质隔热材料、复合材料等方向，红柱石资源也有着广泛的、亟待开发的应用前景。

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