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矿物简介
蓝晶石、夕线石、红柱石统称为蓝晶石类或红柱石族矿物,系同质多像变体,化学式均为Al2[SiO5],理论组成均为:SiO237.1%,Al2O362.9%。
蓝晶石(Cyanite)、红柱石(Andalusite)、硅线石(Sillimanite)统称为蓝晶石类矿物,三者为同质多相变体,化学式均为Al2SiO5。化学成分:含Al2O362.93%,含SiO237.07%。
蓝晶石属三斜晶系,晶体常呈扁平柱状,蓝或蓝灰色,玻璃光泽,解理面呈珍珠光泽。在{100}晶面上,平行晶体延长方向的硬度为5.5, 而垂直晶体延长方向的硬度则为6.5~7, 差异显著, 故有二硬石之称。密度3.56~3.68g/cm2。
硅线石属斜方晶系,晶体呈针状,通常呈放射状和纤维状集合体,灰褐或灰绿色,玻璃光泽,硬度7,密度3.23~3.27g/cm2。
红柱石属斜方晶系,晶体呈柱状,横切面近正方形,有的在柱的四角和中心可见有黑色炭质包裹物,在断面上排列成规则的十子形;集合体呈放射状,形似菊花,俗称菊化石;灰白、褐或红色,玻璃光泽,硬度7,密度3.1~3.2g/cm2。
蓝晶石族矿物在高温下煅烧转变为富铝红柱石(Al2O3·2SiO2 ,又称莫来石)和二氧化硅(方石英)的混合物,并发生体积膨胀。蓝晶石转变为富红柱石的温度为1100~1500°C,体积膨胀率为16~18%;硅线石的转化温度为为1500~1650°C,体积膨胀率为5~8%;红柱石的转化温度为为1350~1450°C,体积膨胀率为5%左右。
我国蓝晶石族矿床资源分布比较广泛,在24个省、市、自治区发现了近百处矿床与矿点,其中蓝晶石矿20余处,夕线石矿约40余处。主要分布于黑龙江、河南、辽宁、内蒙古等省区。大型矿床有江苏沭阳、内蒙古丰镇、河北邢台、平山、陕西繁峙、新疆契布拉盖等蓝晶石矿床;黑龙江鸡西、河南西峡镇平及叶县、福建蒲田、内蒙古贵乌拉等夕线石矿床;吉林二道甸子、北京周口店等红柱石矿床。
蓝晶石矿床形成的地质年代以前寒武纪为主,古生代 、中生代次之,含矿岩系北方地区太古界中有鞍山群通什村组、阜平群的团泊口组、赞皇群放甲铺组,元古界中有麻山群西麻山组、海州群云台组、震旦系小茬组,古生界泥盆系呼兰群以及石炭系、二叠系、中生界变质岩系。
中国蓝晶石类矿床尚未大规模正式开发利用。近年来,随着我国大型钢铁企业的建设,对蓝晶石类矿产品的需求不断增加。除冶金耐火材料外,陶瓷耐火材料、电器、无线电、化学瓷、高强瓷等工业,都对蓝晶石矿物资源提出了需求,因此,我国蓝晶石类矿物资源利用前景极大。
性质结构
蓝晶石属三斜晶系,[AlO6]层-岛状结构,a0=0.710nm,b0=0.774nm,c0=0.557nm,α=90º06´,β=101º02´,γ=105 º 45´;结构中的O近似作立方最紧密堆积,Al充填2/5的八面体位置,Si充填1/10的四面体空隙。O的最紧密堆积面∥(110)方向,每个氧与1个Si、2个Al或4个Al相连。[AlO6]八面体以共棱方式连结成∥c轴的链。链间以共用角顶并以3个八面体共棱方式相连结,且∥(110)层,其层间以[SiO4]四面体和[AlO6]八面体相连结。因而,蓝晶石晶体常∥(100)面发育成板状。晶体常呈蓝或蓝灰色,玻璃光泽,解理面呈珍珠光泽。由于链的方向上键力强,链间键力弱,故在垂直链方向硬度大,平行链方向硬度小。在{100}晶面上,平行晶体延长方向的硬度为4.5,而垂直于晶体延长方向的硬度是6.5~7,差异显著,故有二硬石之称。解理平行{100}完全,{100}中等,密度3.56~3.68g/cm3。
夕线石属斜方晶系,a0=0.743nm,b0=0.758nm,c0=0.574nm;结构中1个Al3+位于链状硅氧骨干外成[AlO6]八面体,配位数为6;另一个Al3+进入骨干中,配位数为4,[AlO4]四面体与[SiO4]四面体沿c轴交替排列构成[AlSiO5]3-双链;晶体呈针状,通常呈放射状和纤维状集合体,灰、褐或灰绿色,玻璃光泽,硬度7,解理平行{010}完全,密度3.23~3.25g/cm3,是典型的变质矿物。
红柱石属斜方晶系,含[AlO6]链-岛状结构,a0=0.778nm,b0=0.792nm,c0=0.557nm。晶体结构中,1/2的Al配位数为6,组成[AlO6]八面体,以共棱方式沿c轴连接成链;链间以配位数为5的Al和[SiO4]四面体相连结。O有两种配位:一种与1个Si和两个Al连结;另一种则与3个Al连结,不参加[SiO4]四面体。晶体呈柱状,与[AlO6]八面体链延长方向一致。横切面近正方形,有的在柱的四角和中心可见有黑色炭质包裹物,在断面上排列呈规则的十字形。这种红柱石特称空晶石;集合体呈放射状,形似菊花,俗称菊花石。灰白、褐或红色,玻璃光泽,硬度7,解理平行菱方柱{110}中等,密度3.1~3.2 g/cm3。
三种矿物另一共同特征是,当加热到一定温度时变成富铝红柱石(Al2O3·2SiO2,又称莫来石)和氧化硅混合物,并发生体积膨胀。蓝晶石转变为富铝红柱石的温度为1100~1500℃,体积膨胀率为16~18%;夕线石的转变温度为1500~1650℃,体积膨胀率为5~8%;红柱石转变温度为1350~1450℃,体积膨胀率为5%左右;
用途作用
蓝晶石、夕线石、红柱石可作为定型耐火材料的原料,用于制作耐火砖、坩埚、电火花塞及高温计套管;也可作为不定型高温材料的原料,如喷涂料、可塑料、捣打料及耐火胶泥等。作冶金原料,可用于冶炼高强度的轻质合金,该合金适用于制作飞机和舰船的部件。它们还能制作各种高铝硅酸盐绝缘体、陶瓷制品、铸造精密部件。色泽优美的蓝晶石和色美透明的红柱石可作宝石。
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