叶蜡石常与石英、高岭石、蒙脱石、地开石、绢云母以及蓝晶石、红柱石、刚玉等矿物共生。
叶蜡石矿石的自然类型，一般可分为五大类，见表8。
叶蜡石矿石自然类型自然
类 型矿 物成 分化 学成 分，%
主要矿物次要矿物 微量矿物Al2O3 Fe2O3 SiO2 TiO2 烧失量
叶蜡石叶蜡石
90-95% 石英、玉髓
高岭石5-10% 褐铁矿、黄铁矿、板钛铁矿、夕线石、水铝石28.12 0.42 64.84 0.42 5.74
水铝石
叶蜡石叶蜡石60～90%水铝石5～40% 石英、玉髓
5%±褐铁矿、金红石、蓝晶石、石英、氧化铁35.51 0.45 52.99 0.43 7.11
高岭石
叶蜡石高岭石
70%±
叶蜡石20%±水云母、石英
5～10% 氧化铁、褐铁矿33.82 0.29 56.69 0.14 7.20
凝灰质
叶蜡石叶蜡石
70～80% 玉髓、石英、脱玻化火山灰
20～25% 氧化铁、水铝玉、蓝晶石、褐铁矿、次生碳酸盐23.95 0.84 70.28 0.31 4.80
含铁
叶蜡石 叶蜡石
80～90% 黄铁矿、褐铁矿、氧化铁5～10% 25.79 2.88 5.09 叶蜡石是粘土矿物的一种，属结晶结构为2∶1型的层状含水铝硅酸盐矿物。其化学结构式为Al2[Si4O10](OH)2，理论化学组成为Al2O328.3%,SiO266.7%,H2O5.0%，分子式为Al2O3.4SiO2.H2O。
叶蜡石是低温热液蚀变形成的粘土矿物，属单斜晶系，晶体结构高度无序。
叶蜡石质地细腻，硬度低（1-2°），密度2.65-2.90g/cm3，耐火度>1700°C，绝缘、绝热性好，化学性能稳定，只有在高温下才能被硫酸分解。
叶蜡石矿石常呈淡黄、乳灰白、灰绿等颜色，若含铁的氧化物或汞，则呈现褐红或血红色。蜡状光泽、有滑感，常为致密块状、叶片状，变种具放射状。
自然界纯叶蜡石矿物集合体产出很少见，一般都由类似的矿物呈集合体产出。矿石以块状为主，也有土状和纤维状的。主要伴生矿物为石英、高岭石、水铝石、绢云母、黄铁矿等 叶蜡石的用途与其具有的特性紧密相关，主要用作耐火材料、陶瓷材料以及雕刻原料；其次还用于橡胶制品、化妆用品、农药等的填料和载体。叶蜡石的新用途是作涂料，也是制作壁板的良好原材料，还可用来制白水泥。
颜色花纹美观、呈蜡状或珍珠光泽的半透明的叶蜡石，是雕刻工艺的名贵原料，如寿山石、青田石、鸡血石、冻石等。 生产陶瓷、面砖、电瓷、卫生瓷，作耐熔的惰性坯料，耐熔坯体填料，辅助材料Al2O3>14～27%
SiO2为65～75%
Fe2O3<0.5%
K2O+Na2O<0.6～1.2%
泥浆流动性好，渗透性好，坯体干燥收缩小，不变形，烧成裂隙小，烧成白度90～96% 早期大块叶蜡石直接砌凿成砖块、烟囱、炉底，称作耐火石或炉石。可以作为制耐火砖原料，耐火砖用于转炉炼钢盛钢桶衬砖。叶蜡石也可以与粘土制成耐火泥浆、耐火涂料、耐火混凝土骨料。
制造坩埚，铸膜涂料一般用作耐火材料要求：
Al2O3 15～30%；SiO2 70～85%；Fe2O3<0.5～2%；MgO<1；CaO<1；烧失量<5～7%
耐火度1650～1690°C
用作盛钢桶衬砖要求：含石英少；Fe2O3<1%，耐火度1670°C；
坩埚用叶蜡石要求：耐火度>1690°C；Al2O3≥25%；Fe2O3≤0.5% 为无碱玻璃和部分中碱玻璃原料
与石英熔炼拉成玻璃纤维可制玻璃钢，或制成耐酸、碱及高温的玻璃布，是一种新型贴墙材料Al2O3>25%
SiO2<70%；Fe2O3<0.4%；K2O <1%，不含着色金属和杂质，蜡石颜色要浅，白水泥与石灰石混合、磨细、烧成，生产白水泥Al2O3<20% Fe2O3<0.5% 有用元素及主要伴生元素对原料的影响
叶蜡石是含水铝硅酸盐，主要由石英、高岭土、绢云母组成，也有以高岭土或绢云母为主的叶蜡石。叶蜡石常有石英、绢云母等机械混入物，并含有氧化铁、氧化钙、氧化镁、氧化钾等杂物，对叶蜡石的工业技术要求因用途而异，主要要求耐火度在1630°C以上，有用元素铝越高越好，通常要求Al2O3≥15%。（边界品位≥13%），伴生元素钾、钠能降低耐火材料熔点，从而影响其耐火度，因而越低越好，一般要求K2O+Na2O≤0.8～2.0%。
陶瓷工业用的叶蜡石要求Al2O3≥18～20%，K2O+Na2O≤0.5～0.7%,Fe2O3≤0.8～1.0%。
作填料用的叶蜡石要求白度>70～80%，水分<0.5%，染色矿物铁、锰含量要尽可能低，化学物理性能稳定的叶蜡石含量大于80～85%。
作糖果填料用的叶蜡石要求对人体有害的砷<0.0014%。
橡胶工业用的叶蜡石要求Fe2O3<1～1.5%，烧失量<8%，水分<0.5%，叶蜡石含量大于80～85%。 中国目前尚未有叶蜡石的统一产品标准，主要矿山生产的耐火材料、陶瓷原料及出口产品的规格为表11、表12、表13所示。
表11 耐火材料用叶蜡石产品规格
产地 品级 化学 成分
Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SiO2 K2O+Na2O 灼减 耐火度，°C
福建福州峨眉叶蜡石矿1
2
3 ≥24
20～24
16～20 ≤2
≤2
≤2 <1
<1
≤1 <1
<1
<1 <8
<5
<4 ≥1670
1650
1630≥
浙江青田山口叶蜡石矿0 18±3 <0.5 77±3 <0.5 <4 1690
浙江上虞梁岙叶蜡石矿18±3 <0.5 77±3 0.5 >1650
陶瓷原料用叶蜡石规格
产地 品级 化学 组成， % 白度 细度
Al2O3 SiO2 Fe2O3 K2O+Na2O
浙江芳村叶蜡石矿高 铝≥21 ≤74 <0.5 <0.6 >90 叶蜡石粉40～60目
中铝 ≥16 ≤80 ≤0.5 <1.2 >90 同上
低 铝≥10 ≤0.5 <1.2
浙江上虞梁岙叶蜡石矿1 >27 <65 0.5 0.6
2 23～27 <75 0.5 0.6
浙江青田山石口叶蜡石矿≥18 ≤1 ≤0.5
温州出口叶蜡石规格
品级 化学 成分， % 包装 用途
SiO2 Al2O3 Fe2O3 K2O+Na2O
一级 68 ≥25 ≤0.5 ≤0.5 散装 陶瓷、玻璃耐火材料、填料
二级 71～77 ≥21 ≤0.5 ≤0.5 散装 陶瓷、玻璃、耐火材料
三级 ≥75 17-20 ≤0 <0.5 散装 玻璃、耐火材料
叶腊石的主要用途
这是“叶腊石”
叶蜡石( pyrophyllite)是黏土矿物的一种，属结晶结构为2:1型的层状含水铝硅酸盐矿物引。化学结构式为Al2[Si4O10](OH)2。叶蜡石质地细腻，硬度低(1-2)，最新开发的叶蜡石矿山储藏量达200万吨，其中，含铝量达30%--39%，Fe2O3+TI2O<0.2%，适合做人工合成金刚石用的坯料(模具)、陶瓷、耐火材料、玻璃纤维、雕刻石等。可广泛应用于陶瓷、冶金、建材、化工、轻工等工业部门。
叶蜡石(Pyrophylite)晶体扁长板状且常呈现歪晶，多以叶片状、纤维状、放射状和片状块体产出。白色、灰色、浅蓝色、浅黄色、浅绿色和绿棕色，条痕白色。透明到半透明，新鲜面上呈珍珠光泽。叶蜡石触摸时有油脂感。加热成片剥落，且不溶于大多数酸。叶蜡石矿石常呈淡黄、乳灰白、灰绿等颜色，若含铁的氧化物或汞，则呈现褐红或血红色。蜡状光泽、有滑感，常为致密块状、叶片状，变种具放射状。
自然界纯叶蜡石矿物集合体产出很少见，一般都由类似的矿物呈集合体产出。矿石以块状为主，也有土状和纤维状的。主要伴生矿物为石英、高岭石、水铝石、绢云母、黄铁矿等。
主要成因：与滑石、红柱石、硅线石和天蓝石共生于结晶片岩，还与云母和石英等矿物形成于热液矿脉。
成矿母岩成矿构造， 主要成矿作用于矿石矿物组成中心型火山构造酸性火山碎屑岩热液喷气蚀变型矿床富含火山物质的酸性火山碎屑岩，特别是在其上有沉积岩覆盖的层位中心型火山构造，如火山洼地、火山穹窿，边缘断裂裂碎发育，主要在岛弧带内热液喷气交代蚀变 叶蜡石为主，其次为高岭石、地开石、石英、水铝英石。
叶蜡石按主量元素可再细分为为纯叶蜡石型、高铝叶蜡石型、高硅叶蜡石型、高铁叶蜡石型和高硫叶蜡石型。以标型次要矿物作为分类划分的初步标准：只要样品中出现刚玉、硬水铝石、伊利石、绢云母、地开石、红柱石或蓝线石等铝质次要矿物，初步推断为高铝叶蜡石型；只要出现石英，可初步推断为高硅叶蜡石型；只要出现黄铁矿等铁质次要矿物，可初步推断为高铁叶蜡石型；只要出现明矾石，可初步推断为高硫叶蜡石型。
主要用途
叶蜡石的用途与其具有的特性紧密相关，主要用作耐火材料、陶瓷材料以及雕刻原料；其次还用于橡胶制品、化妆用品、农药等的填料和载体。叶蜡石的新用途是作涂料，也是制作壁板的良好原材料，还可用来制白水泥。
颜色花纹美观、呈蜡状或珍珠光泽的半透明的叶蜡石，是雕刻工艺的名贵原料，如寿山石、青田石、鸡血石、冻石等。
1、制工艺品
做工艺品在中国有悠久的历史，享誉世界。著名的有寿山石、鱼脑冻、灯光冻、芙蓉冻、鸡血石、青田石等。工艺品有香炉、烟具、佛珠、印章、石俑、花瓶、装饰石材等色泽艳丽，光彩夺目，无裂隙，强度大，硬度适中，透明度好，少杂质。
2、制陶瓷
生产陶瓷、面砖、电瓷、卫生瓷，作耐熔的惰性坯料，耐熔坯体填料，辅助材料Al2O3>14~27%
SiO2为65~75%
Fe2O3<0.5%
K2O+Na2O<0.6~1.2%
泥浆流动性好，渗透性好，坯体干燥收缩小，不变形，烧成裂隙小，烧成白度90~96%
3、制耐火材料
早期大块叶蜡石直接砌凿成砖块、烟囱、炉底，称作耐火石或炉石。可以作为制耐火砖原料，耐火砖用于转炉炼钢盛钢桶衬砖。叶蜡石也可以与粘土制成耐火泥浆、耐火涂料、耐火混凝土骨料。
制造坩埚，铸膜涂料一般用作耐火材料要求：
Al2O3 15~30%；SiO2 70~85%；Fe2O3<0.5~2%；MgO<1；CaO<1；烧失量<5~7%
耐火度1650~1690°C
用作盛钢桶衬砖要求：含石英少；Fe2O3<1%，耐火度1670°C；
坩埚用叶蜡石要求：耐火度>1690°C；Al2O3≥25%；Fe2O3≤0.5%
4、制玻璃
为无碱玻璃和部分中碱玻璃原料
与石英熔炼拉成玻璃纤维可制玻璃钢，或制成耐酸、碱及高温的玻璃布，是一种新型贴墙材料Al2O3>25%
SiO2<70%；Fe2O3<0.4%；K2O <1%，不含着色金属和杂质，蜡石颜色要浅，白水泥与石灰石混合、磨细、烧成，生产白水泥Al2O3<20% Fe2O3<0.5%
5、造纸
用作填料，增加纸张的密度、平滑性、均整性、柔软性及透印性。具片状结构的叶蜡石在生产铜版纸中用作涂料做纸张填料粒度要求-0.074mm，白度90%；做纸张涂料要求-2μm>90%，白度>90%
6、制塑料
在偶联剂作用下，表面亲有机物性能增强，用于塑料的填料的强度和刚度-0.15mm>98%，白度70~80%，水分<0.5%，含叶蜡石80~85%。
7、制橡胶
用作掺合剂，使橡胶表面光滑，增加耐磨性和强度。用于电缆能防止沥青粘连-0.044mm>98%，Fe2O3<1~1.5%，烧失量<80%，水分<0.5%，含叶蜡石80~85%。
8、其他
白棉布、防火布的填料及增白剂，糖果、医药用填料及润滑剂，化妆品配料，搪瓷釉原料，焊条掺合料色铅笔芯填加，增加书写时滑度 纺织布用白度>85%，-0.044mm>98%，食品药用-10μm>99%，含砷<0.0014%。
叶腊石的用途有哪些？
1、耐火材料:叶蜡石含有二氧化硅和氧化铝，加热不熔化，是制造硅酸铝耐火材料的原料。由于耐火材料的范围很广，需要在叶蜡石矿物原料中添加一些其他的特征矿物，形成新的耐火材料。如果加入莫来石矿物材料，可以提高产品的冲击强度、密度、耐热性、耐火性、耐腐蚀性和抗渣性；锆英石矿物作为耐火材料加入，耐久性好，对金属和炉渣的耐腐蚀性强。2、陶瓷行业:叶蜡石矿物材料机械强度高，耐热性好，白度高，高温收缩小。在陶瓷坯体中加入叶蜡石，可以降低烧成温度，缩短干燥时间，提高烧成强度，减少釉面缺陷，使陶瓷更加完美。是制作陶瓷的好原料。3、杀虫剂:叶蜡石粉具有白度高、颗粒片状、堆密度小、流动性好、吸附性适中、吸湿性小、分散性好、润湿性一般、悬浮性和酸性好的特点，能满足农药和杀虫剂对填料(载体)的堆密度、吸附性、悬浮性和酸性的要求。4、涂料行业:叶蜡石可以满足涂料对填料颜色、遮盖力、补强、悬浮的要求；同时还能满足复合塑料对填料的增强性能，赋予其特殊功能(如迟滞性)固体密封传压材料，叶蜡石容易在分子层间滑移和蠕变，硬度低，剪切强度低，电热绝缘好，廉价易得。在高压合成工业中常作为传压密封介质的原料，得到了广泛的应用。5、工艺品:半透明的叶蜡石，色彩和花纹优美，有蜡质或珍珠光泽，是寿山石、青田石、鸡血石、冻石等雕刻工艺的名贵原料。工艺品包括香炉、烟具、佛珠、印章、石俑、花瓶、装饰石等。，色泽鲜艳，光彩夺目，无裂纹，强度大，硬度适中，透明度好，杂质少。6、造纸工业:叶蜡石用作纸张填料，能增加纸张的密度、平滑度、均匀度、柔软度和透明度。六。其他:叶蜡石还可用作塑料和橡胶填料；白棉布和防火布的填料和增白剂；糖果和药品的填充剂和润滑剂；化妆品成分；搪瓷釉原料；覆盖焊条混合物；在彩色铅笔芯中加入叶蜡石可以增加书写时的顺滑度。
蓝晶石（Cyanite）、硅线石（Sillimanite）、红柱石（Andalusite）
一、耐火材料：叶腊石含二氧化硅及三氧化二铝，在加热时不熔化，是制造硅酸铝耐火材料的原料。由于耐火材料范围较宽，因此需要在叶蜡石矿物材料中添加一些其他的特性矿物，以形成新的耐火材料；如添加莫来石矿物材料，该产品可以提高制品的冲击强度、密度、耐热性、耐火度、耐腐蚀和耐熔渣性；添加锆石矿物用作耐火材料，这种耐火材料具有良好的耐久性，而对金属和熔渣作用有很强的抗腐蚀性。
二、陶瓷工业：叶蜡石矿物材料机械强度大、耐热性好、白度高，并且在高温下收缩量小，陶瓷坯料中加入叶腊石能降低烧成温度，缩小干燥时间，提高烧成强度，减少釉面缺陷，让陶瓷完美无缺，是制作陶瓷很好的原材料。
三、杀虫剂：叶腊石粉具有白度高、颗粒多呈片状、容重较小、流动性较好、吸附性中等、吸湿性较小、分散性、润湿性一般、悬浮性较好及偏酸性等特征，可以满足农药杀虫剂对填料(载体)的容重、吸附性、悬浮性及酸碱性的要求。
四、涂料工业：叶腊石可以满足涂料对填料的颜色、遮盖力、增强性及悬浮性要求；同时，也能满足复合塑料对填料的补强性能，赋予特殊功能(如滞然性)要求。固体密封和传压材料，叶腊石分子层间易于滑动而产生蠕变，本身硬度又较低，还有比较低的抗剪强度和较好的电热绝缘性，而价廉易得，在高压合成行业中常用作传压密封介质原料而得到广泛的应用。
五、制工艺品：颜色花纹美观、呈蜡状或珍珠光泽的半透明的叶蜡石，是雕刻工艺的名贵原料，如寿山石、青田石、鸡血石、冻石等。工艺品有香炉、烟具、佛珠、印章、石俑、花瓶、装饰石材等色泽艳丽，光彩夺目，无裂隙，强度大，硬度适中，透明度好，少杂质。
五、造纸工业：叶腊石用作造纸填料，可增加纸张的密度、平滑性、均整性、柔软性及透印性。
六、其他 : 叶腊石还可以用于塑料、橡胶填料；白棉布、防火布的填料及增白剂；糖果、医药用填料及润滑剂；化妆品配料；搪瓷釉原料；焊条掺合料；有色铅笔芯填加叶腊石，能增加书写时滑度。
一、概述
蓝晶石类矿物是一组无水铝硅酸盐矿物，包括蓝晶石、硅线石和红柱石。三者为同质异象变体，化学式均为Al2SiO5,Al2O362.92%,SiO237.08%。对这个矿物族的称呼，各国尚不统一。原苏联称蓝晶石族矿物，澳大利亚称硅线石族矿物，法国称红柱石族矿物。在非金属矿和耐火材料应用领域，尤其在耐火材料中，为方便起见，我国将蓝晶石、红柱石、硅线石三种矿物，简称三石。
三石均属于变质矿物。红柱石常产于浅变质地层中，由富铝的泥质或泥质沉积变质而成。蓝晶石是由泥质沉积岩经较深的区域变质生成，形成时的温度、压力均较高。硅线石一般产于中等变质程度的地层中。由于这三种矿物形成的地质作用不同，矿物性质也不同。表3-4-1列出了三石矿物的性质。
三石矿物具有在高温下不可逆转变为莫来石和SiO2的性质，并伴随有体积膨胀等特性，使之在不定形耐火材料中成为重要的膨胀剂，在矾土基原料中添加三石（加法），增加了莫来石含量，形成良好的莫来石网络，改善了材料的显微结构。因此，三石已成为重要的耐火原料。
表3-4-1 蓝晶石族矿物的性质
二、三石矿产资源概况
1.世界三石矿产资源
世界三石矿物储量（未包括我国）共3.8亿t。其中蓝晶石1.08亿t，红柱石1.75亿t，硅线石0.97亿t（见表3-4-2、表3-4-3、表3-4-4）。
表3-4-2 世界各国和地区红柱石查明资源
表3-4-3 世界各国和地区硅线石查明资源
表3-4-4 世界蓝晶石资源
从上面所列的三个表中可以看出南非、美国、法国、印度、巴西、原苏联等国是世界上重要的三石资源和三石生产国。其中，南非是世界上最主要的红柱石生产国和出口国。南非的红柱石矿床集中在德兰士瓦省的格罗特玛丽库、撒巴齐亚和利丹伯吉三个地区。其中位于撒巴齐亚的泰姆鲍尔矿山是世界上最大的红柱石矿山，红柱石质量好。红柱石精矿含Al2O359.5%、Fe2O3+TiO2≤1.3%。分三个粒级：0.5～4mm、0.1～1mm、＜0.147mm。年产量10万～12万t。南非红柱石精矿主要出口到意大利、德国和英国。
美国是世界上第二大三石矿物生产国，主要产品是蓝晶石。弗吉尼亚州蓝晶石采矿公司生产的精矿含Al2O361.8%、Fe2O3＜0.6%；分四个粒级：＜0.295mm、＜0.147mm、＜0.074mm、＜0.043mm。年产蓝晶石精矿约9万t。主要销售市场是西欧、远东和南美。
法国的红柱石产量仅次于南非。矿床集中在布里特尼矿山。精矿KA级含Al2O359.0%、KB级含Al2O353%。
印度是亚洲主要三石生产国，主要生产蓝晶石和硅线石。1977年前精矿产品出口到多个工业发达国家，现出口近于停止。手选蓝晶石精矿Al2O3为58.59%、54.55%、50.8%三个品级，平均铁含量＜0.7%，碱性物＜0.45%。块状硅线石Al2O3含量＞61%,Fe2O3＜1%。
巴西年产蓝晶石精矿1.5万～2.0万t。
瑞士是欧洲重要的蓝晶石生产国，年产精矿1.5万t。
2.我国三石矿产资源
我国三石矿产资源较丰富，其分布见表3-4-5。
表3-4-5 我国三石矿产分布
①已有精矿产品。
按原地质矿产部对非金属矿床规模的划分，蓝晶石类矿种的大、中、小型矿床，其矿物储量分别为：大型矿床应大于200万t；中型矿床50万～200万t；小型矿床小于50万t。
根据上述划分，我国已发现的大型三石矿床如下。
蓝晶石：河南南阳市隐山，江苏沭阳县韩山，新疆契布拉盖等。
红柱石：新疆拜城、库尔勒，辽宁岫岩—凤城，河南西峡桑坪乡杨乃沟等。
硅线石：黑龙江鸡西—林口，河南西峡—内乡—镇平—叶县，福建莆田，内蒙古土贵乌拉等。
河南省南阳地区三石矿产品种齐全，均为大型矿床，储量丰富，矿石品位较高，被称之是我国三石矿产开发的“金三角”地区。
三、三石精矿的工艺特性
精矿产品的化学成分，直接影响其耐火度、膨胀率和各种制品的性能。为了使耐火制品在高温下具有良好的性能，对精矿的化学成分，尤其是铝、铁、钛、碱金属等的含量均有严格的要求。
现行国家行业标准YB4032-91（表3-4-6）对蓝晶石、硅线石和红柱石的分类、代号和牌号规定如下：
表3-4-6 蓝晶石、硅线石、红柱石理化指标（YB4032-91）
注：需方对质量有特殊要求时，由供需双方协商。
1）按矿物结构将产品划分为蓝晶石、硅线石和红柱石三个类别；
2）蓝晶石精矿 以“蓝”和“精”两个汉语拼音字母的大写字头“LJ”为代号，按Al2O3含量蓝晶石精矿分为LJ-58、LJ-55两个牌号；
3）硅线石精矿 以“硅”和“精”两个汉语拼音字母的大写字头“GJ”为代号，按Al2O3含量硅线石精矿分为GJ-58、GJ-54二个牌号；
4）红柱石精矿 以“红”和“精”两个汉语拼音字母的大写字头“HJ”为代号，按Al2O3含量红柱石精矿分为HJ-58、HJ-55、HJ-52三个牌号。
产品粒度由供需双方商定。
目前我国产的三石精矿，Al2O3含量55%～56%,Fe2O3＜1.5%。少数生产厂产出的精矿Al2O3可达到57%～59%、Fe2O3≤1%。
我国和国外的蓝晶石族矿物产品的理化性能分别见表3-4-7和表3-4-8。
表3-4-7 我国蓝晶石族矿物产品理化性能表
表3-4-8 国外蓝晶石族矿物产品理化性能
蓝晶石族矿物在加热过程中，不可逆地转化为莫来石（3Al2O3·2SiO2）和SiO2的混合物。这一转化称为莫来石化，其表达式如下：
3（Al2O3·SiO2）→3Al2O3·2SiO2+SiO2
假设被加热的蓝晶石族矿物的纯度是理论值的话，则根据转化前后物质分子量计算，求得的理论转化率为87.64%，即：
河南省非金属矿产开发利用指南
而实际上，我国蓝晶石族精矿的Al2O3含量一般比理论值偏低，自然莫来石的转化率也随之减少。各等级精矿与莫来石转化率对应关系如表3-4-9所示。
表3-4-9 蓝晶石族精矿与莫来石转化率的关系
市场上出售的三石精矿所含Al2O3量实际上是TAl2O3含量，即精矿中所有含铝矿物中的Al2O3的总和。而与莫来石转化率相关的是精矿中三石矿物的Al2O3含量，即SAl2O3。
在加热过程中三石精矿转化为莫来石的起始温度、完全莫来石化温度、转化率、线膨胀率不仅与精矿中三石矿物的含量即纯度密切相关，而且与杂质成分和含量，以及精矿的粒度相关。当化学组分确定后，主要取决于精矿粒度。大量试验表明，膨胀率与粒度呈正相关关系。以蓝晶石精矿为例，表3-4-10列出了粒度与转化温度的关系；表3-4-11列出了粒度与膨胀率的关系，图3-4-1是将表3-4-11以图的形式表示。
表3-4-10 蓝晶石族精矿的分解温度实例
表3-4-11 不同粒度蓝晶石精矿线膨胀率%
注：试样φ10×25mm柱体。
图3-4-1 蓝晶石精矿线膨胀率
人们利用三石矿物，主要是利用三石矿物受热时不可逆地转变为莫来石和SiO2，并伴随有体积膨胀这一特性，作为特种耐火原料使用。因此，对三石精矿的纯度、粒度、杂质成分及含量有严格要求。
四、三石矿物的选矿
蓝晶石类矿物属难选的硅酸盐矿物，几乎采用了所有的选矿方法，如手选、选择性磨矿、浮选、重选、磁选等。
三石矿石的浮选，主要有酸法与碱法两种浮选流程。两种浮选流程方案与矿物表面电性、浮选药剂制度等有关。三石矿石的浮选主要是解决三石矿物与石英、长石、云母等脉石矿物的分离。蓝晶石类矿石在酸性介质中浮选时，矿浆的最佳pH值为3.5～4.5（用硫酸或氟氢酸调节），捕收剂采用石油磺酸钠，也可采用烷基苯磺酸钠。采用酸性工艺选择性好，精选作业次数少，浮选终点明确，浮选温度适应范围宽，但酸耗量大，易造成设备腐蚀和环境污染。在中性和碱性介质中浮选时，矿浆最佳pH值在8～10之间（用碳酸钠和氢氧化钠调节），捕收剂为脂肪酸及其皂类，如油酸、氧化石蜡皂等；抑制剂为水玻璃、乳酸或蚁酸、羧甲基纤维素（CMC）、焦磷酸钠等。以脂肪酸作捕收剂时，要求矿浆温度在30℃左右。
磁选常用于蓝晶石类矿石选矿中，一是作为入选原料的准备作业，回收或脱除磁性矿物；二是用于精矿再处理，清除精矿中的有害杂质。表3-4-12列出了三石矿物及脉石矿物的比磁化系数。
表3-4-12 三石矿物等比磁化系数
1.蓝晶石矿石选矿
以南阳市开元蓝晶石矿选矿厂为例。该厂用的矿石是隐山蓝晶石矿石，矿石类型有蓝晶石英岩型、片状绢云母蓝晶石英岩型、片状褐铁绢云蓝晶石英岩型、块状蓝晶石岩以及块状蓝晶黄玉岩型等。矿石中蓝晶石矿物含量约15%～20%，石英60%～70%，绢云母3%～10%。TiO2主要来自金红石矿物，在矿石中约占1%。金红石嵌布粒度细小，有80%在0.05mm以下，10～20μm的约占50%。一部分细小金红石在蓝晶石中呈包裹体，增加了降低精矿中TiO2的难度。对耐火材料影响较大的K2O+Na2O来自云母类矿物，这些矿物可选性好。蓝晶石广泛存在高岭石化、绢云母化、叶蜡石化，需要提高磨矿细度。矿石中黄玉和蓝晶石难分选，增加了选矿难度。南阳开元蓝晶石选矿的浮选采用碱法，原则流程见图3-4-2。
图3-4-2 南阳开元蓝晶石选矿原则流程
南阳市开元蓝晶石矿蓝晶石精矿品级见表3-4-13。
表3-4-13 蓝晶石精矿品级
美国C-E公司的格雷斯蓝晶石矿选矿厂、蓝晶石矿业公司的东岭（East Ridge）蓝晶石选矿厂、商业矿石公司蓝晶石选矿厂及我国河北魏鲁蓝晶石矿选矿厂均采用浮选－磁选（或磁选－浮选）联合流程。美国东岭蓝晶石选矿厂的工艺流程见图3-4-3。
图3-4-3 美国东岭蓝晶石选矿厂工艺流程
美国爱达荷州蓝晶石重选－浮选联合流程见图3-4-4。
图3-4-4 美国爱达荷州蓝晶石选矿工艺流程图
2.硅线石矿石选矿
内乡县七里坪是河南省主要硅线石产地。选矿工艺为磁选－浮选联合流程（图3-4-5），首先采用磁选作业抛除大量脉石矿物，如黑云母、石榴子石、赤褐铁矿等，以提高浮选的入选品位，同时减少杂质矿物对浮选过程的干扰。浮选作业首先在自然pH条件下浮除对硅线石精矿质量影响较大的易浮矿物，然后在碱性介质条件下采用癸脂肪酸捕收剂浮选硅线石。内乡县通途硅线石选矿厂的精矿指标见表3-4-14。
图3-4-5 内乡硅线石选矿工艺流程图
表3-4-14 河南内乡县通途硅线石厂精矿
鸡西硅线石选矿原则流程见图3-4-6，精矿指标见表3-4-15。
图3-4-6 鸡西硅线石选矿原则流程
表3-4-15 黑龙江鸡西硅线石精矿
3.红柱石矿石选矿
以河南西峡红柱石选厂为例。该选厂的矿石是西峡杨乃沟的矿石。杨乃沟红柱石矿石类型简单，主要为红柱石变斑状黑云母石英片岩，矿石中红柱石、石榴子石、十字石呈变斑晶出现，石英、黑云母构成基质。矿石以斑状变晶结构为主，而红柱石斑晶与基质镶嵌坚实，使之外裹内包，单体解离困难；在红柱石内均有黑十字炭质包裹体，而此黑十字部分比磁化系数与红柱石相近；同时，红柱石与脉石矿物相对密度也相近，红柱石3.1～3.2；十字石3.74～3.83，炭质黑十字2.74～2.85。以上这些问题，增加了选矿的难度。但是矿石物质成分较单一，红柱石晶体粗大，结晶良好，自形柱状，多以空晶石为主。采用洗矿－手选－重选－强磁选的工艺流程。西峡红柱石选矿原则流程见图3-4-7，精矿指标见表3-4-16。
图3-4-7 西峡红柱石选矿原则流程
表3-4-16 河南西峡红柱石精矿品级
国内粗晶体的红柱石产地还有新疆南疆拜城、库尔勒等，其选矿类似西峡红柱石选厂。一般采用重选法－磁选流程，主要选矿方法为跳汰、重介质、摇床。
细粒红柱石采用浮选法回收。浮选过程中阴离子捕收剂为油酸、羟肟酸、石油磺酸钠。阳离子捕收剂为十二胺乙酸盐，多在酸性或弱酸性矿浆中进行。分离铁矿物采用强磁选工艺。
美国北卡罗来纳州塞罗矿业公司及南非的一些红柱石选矿厂均采用重选－磁选联合流程。南非托兰斯巴鲁红柱石选矿厂的工艺流程见图3-4-8。
图3-4-8 南非托兰斯巴鲁红柱石选矿厂工艺流程
五、三石矿物的应用
由于三石矿物在高温下不可逆转变为莫来石和SiO2，并伴随有体积膨胀等特性，使其成为重要的耐火原料。我国对三石矿物的开发应用见表3-4-17。
表3-4-17 我国三石开发应用概况
续表
我国高铝矾土资源丰富，但我国矾土原料中含杂质较高，Fe2O3+TiO2+RO+R2O约7%。其中TiO2含量3.5%左右，西南高钛矾土TiO2含量更高。杂质含量高，高温下易熔融，较低温度下形成液相，TiO2含量高，形成的液相粘度小。物相中玻璃相含量、刚玉含量较高而莫来石少，影响制品的高温性能和使用温度，尤其是不能生产出低蠕变耐火制品。
在矾土原料中，添加三石（加法），增加了莫来石晶相含量，尤其是在基质部分，莫来石化过程形成的良好的莫来石网络，改善了材料的显微结构。因此使耐火制品的高温性能和高温强度和重烧收缩等有了明显改善，并开发了多种矾土基高效耐火材料，开发出各种新产品，如低蠕变砖、高荷软砖、高热震砖等。尤其各种低蠕变砖，如硅线石质低蠕变砖、红柱石质低蠕变砖、蓝晶石质低蠕变砖等，明显提高了热风炉用砖的高温体积稳定性。
不定形耐火材料也称散状耐火材料，是一种不经煅烧的新型耐火材料。不定形耐火材料是由耐火骨料、粉料及结合剂或另掺外加剂混合而成。粗粒红柱石作不定形耐火材料的骨料，它决定不定形耐火材料的物理力学和高温使用性能，也是决定材料属性及使用范围的重要依据。红柱石及硅线石精矿作粉料，是基质材料。由于蓝晶石莫来石化过程伴随的体积膨胀最大，因此蓝晶石是不定形耐火材料良好的膨胀剂，用来降低材料在高温下的收缩，防止产生结构剥落。对耐火骨料和粉料的粒度要求见表3-4-18和表3-4-19。
表3-4-18 硬质粘土骨料和粉料的理化性能和粒度（YB2214-78）
表3-4-19 高铝矾土骨料和粉料的理化性能和粒度（YB2215-78）
对于三石矿石选矿厂，必须根据应用单位的要求生产出合格精矿，不仅对精矿成分有严格要求，而且对精矿的耐火度、粒度也有相应的要求。
河南三石矿石选矿工艺存在的问题已在第二章中论述了，由于选矿工艺中还存在一些技术问题未解决，造成选矿成本高，选矿厂经济效益差。
主要参考文献
[1] 《非金属矿工业手册》编辑委员会，非金属矿工业手册（上、下册），冶金工业出版社，1992。
[2] 钱之荣等，耐火材料实用手册，冶金工业出版社，1992。
[3] 林彬荫等，蓝晶石、红柱石、硅线石，冶金工业出版社，1998。
[4] 《中国冶金百科全书耐火材料卷》编辑委员会，中国冶金百科全书耐火材料，冶金工业出版社，1992。
[5] 李英堂等，应用矿物学，科学出版社，1995。
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