【耐材原料】您知道耐火材料家族的三石都是谁吗？

一、矿产概况

蓝晶石族矿物又名硅线石族矿物，简称“三石”，指蓝晶石、红柱石和硅线石这三种具有相同成分(Al₂O₃ · SiO₂)但结构不同的同质异像变体。

我国具有分布广泛、储量丰富的三石矿物资源。蓝晶石族矿物矿种齐全，各 种变质作用形成的矿床应有尽有。其中通过区域变质形成的蓝晶石族矿物有：

①河北魏鲁、辽宁大荒沟、安徽霍邱、江苏韩山和河南隐山蓝晶石矿;

②河南西峡羊奶沟、辽宁老虎砬子红柱石矿;

③黑龙江鸡西三道沟、广东大王山硅线石矿等。

通过接触变质形成的有吉林桦甸、甘肃米家沟红柱石矿等。

通过热液交代形 成的有福建赖店、浙江瑞安刚玉-红柱石矿等。

通过动力变质形成的有吉林柳树沟蓝晶石矿等。

二、技术指标

我国黑色冶金行业标准见表6-

三、原料性质

1.相关矿物

蓝晶石的化学式为Al₂ [SiO₅],其中Al₂O₃为63.1%，SiO₂为36. 5%，杂质有少量Fe₂O₃、Cr₂O₃、MgO、CaO等。蓝晶石为三斜晶系矿物，n_p = 1.713 〜1.717, n_m= 1.720 〜1.722，n_g = 1.728 〜1.729，n_g-n_p= 0.012 〜 0.016,相对密度为3.56〜3.68,平行晶体延长方向硬度4.5,垂直晶体延长方向硬度6.5〜7。蓝晶石两个方向的硬度相差很大，故称为二硬石。

硅线石的化学式和蓝晶石相同。硅线石为斜方晶系矿物，n_p = 1.657 〜1.661, n_m= 1.658〜1.670，n_g = 1.677〜1.684，n_g-n_p= 0.020 〜 0.023，成分中的Al可被Fe置换，Fe₂O₃含量可达2%〜3%，相对密度为3.23〜3.25,硬度 7. 5。

红柱石的化学式和蓝晶石相同。红柱石为斜方晶系矿物，n_p = 1.629〜1.640, n_m= 1.633〜1.644，n_g=1.639〜1.647，n_g-n_p= 0.007〜0.011，成分中的Al可被Fe、Mn置换，Si可少量被Ti置换，相对密度为3.1〜3.2，硬 度7。

2.工艺性能

蓝晶石族矿物具有加热产生微膨胀的性质，可以提高材料抗蠕变和抗热震性 能。就受热膨胀性能来说，三石加热到一定温度后就变为莫来石。

蓝晶石开始转化为莫来石的温度为1200〜1500°C，体积膨胀率为16%〜 18%;红柱石转化的温度为1350〜1450°C,体积膨胀约5%;硅线石转化的温度 为1500〜1650°C，体积膨胀率5%〜8%。从转化温度来说，蓝晶石最低，其次 为红柱石，硅线石最髙。就膨胀量而言，蓝晶石最大，硅线石居中，红柱石最低见表6-7。

四、原料用途

高纯的蓝晶石、红柱石、硅线石可以用来冶炼铝硅合金以制造飞机、舰船， 或者用于制造火花塞、热电偶套管、坩埚等陶瓷部件。当然，蓝晶石族矿物也被 用于制造耐火材料。使用蓝晶石族矿物时，要根据耐火材料工艺的需要，尽可能 发挥出蓝晶石、红柱石和硅线石原料的特长。

①由于蓝晶石膨胀大，以较小的掺量就可以补偿耐火材料的高温收缩。由于蓝晶石转化温度低，适合用于在较低温度产生收缩的耐火材料。所以，蓝晶石适于作中低档耐火材料的添加物。

②红柱石受热产生的膨胀低，掺量受到的限制小。但是，补偿相同的收缩就 需要更大的掺量。随着红柱石的掺量增多，耐火材料的抗蠕变、耐热震性能会得到 很大的改善。但是，制造成本也显著增加。所以，红柱石适合于中高档耐火材料。

③硅线石的转化温度高，温度较低时很难补偿耐火材料的收缩。所以，硅 线石适于较高温度烧结的耐火材料。比如，以合成莫来石为粗骨料，以天然硅线 石为细骨料，以磨细硅线石、高铝矾土和高岭土为基质，用泥浆浇注的办法制造 玻璃窑用烧结耐火材料。