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世界硅线石类矿物的生产消费和国际贸易（上）

来源：http://ccn.mofcom.gov.cn | 时间：2010/11/11 15:46:49 | 阅读次数：

发布单位：中华人民共和国商务部

• 发布人：
• 小杨

1 概述（Kyanite,Andalusite and Sillimanite)

　　硅线石类矿物包括蓝晶石、硅线石、红柱石和莫来石；均是均是无水硅铝酸盐，这三种矿物通称硅线石类矿物或蓝晶石类矿物（美国），系同质多象变体。该类矿物有相同的化学组成Al2O3•SiO2或Al2O[SiO4],但却具有不同的晶体结构，因此物理性质稍有不同。从理论上说，该族矿物含Al2O3 62.9%,SiO2 36.9%, 因此，处于含Al2O337%的高岭土耐火材料和含Al2O380-90%的铝矾土耐火材料之间，属于中等含铝的铝硅酸盐矿物。

　　在三种矿物中，蓝晶石属三斜晶系，晶体常呈扁平拄状，颜色多为蓝色或蓝灰色，呈玻璃光泽，解理面有珍珠光泽，比重3.56-3.66g/cm3,硬度5-7；

　　红柱石的储量和产量最大，属斜方晶系，晶体呈假四方柱状，有的呈六棱柱形或近似圆柱形，有时在柱的四角和中心可见有黑色碳质物包裹体，亦称空晶石，另外，集合体有时呈放射状，似菊花，通常称作菊花石。硬度为7.5，比重3.16-3.20，（110）解理清晰，常呈灰白色或肉红色，具微弱多色性，具有玻璃光泽；

　　利用红柱石多带色的特点可以将它和硅线石加以区别。

　　硅线石属于斜方晶系，晶体呈针状，通常呈放射状和纤维状，（110）解理平行完全，密度3.23-3.25g/cm3，硬度为6.5-7.5，比重3.13-3.16，硅线石有多种颜色，主要有三种：黄色，褐色和蓝色，其中黄色和褐色分布较广，而蓝色则是矿物学上的珍品，据研究，硅线石中的铁，铬和钛是决定其颜色多样性的主要原­因，同时与其生成的岩石环境有关系。　　

　　莫来石：天然的莫来石很少，莫来的名字是根据苏格兰莫来岛这一地名而命名的。在莫来岛，一种泥质沉积岩被火成侵入所熔融，成为一种可作耐火材料和陶瓷的矿物的主要成分；这一矿物的特点是耐特高温和高强度：在1810摄氏度，分解成刚玉和液态硅。

　　现在，莫来石可以合成，主要集中于美国、巴西、欧洲、中国、印度和日本等。（表1）

　　1.1 硅线石类矿物物化性质

　　工业上利用硅线石类矿物，主要是取其耐高温的特性。硅线石类矿物在常压下加热后,转化成与原­晶体平行的针状莫来石（富铝红柱石矿物）。莫来石晶体是铝硅酸盐在高温作用下唯一稳定的形式，其理论转化率为87.64%：即硅线石类矿物-­3（Al2O3•SiO2）-­在1350摄氏度的作用下生成 3Al2O3•2SiO2（莫来石）加上SiO2（游离石英）。

　　硅线石类矿物在加热转化成莫来石的过程中，可以形成良好的莫来石网络，体积膨胀约4-5%。这是一种不可逆的晶型转化，一经­转化，则具有更高的耐火性能，耐火度可达1800℃以上，且耐骤冷骤热，机械强度大，抗热冲击力强，抗渣性强，抗磨性高、高温强度高、荷重软化点高，并具有极高的化学稳定性(甚至不溶于氢氟酸)和极强的抗化学腐蚀性。

　　其中红柱石需经­摄氏1350-­1380度煅烧后，转化为莫来石，分子式变为 3Al2O3•2SiO2, 和SiO2。，但是硅线石需经­1500-­1650摄氏度，蓝晶石经­1100-­1500摄氏度才转化成富铝红柱石或莫来石，大体上一吨兰晶石矿物精矿可生产0.88吨富铝红柱石或莫来石。

　　使用莫来石生产的定型和不定型耐火材料，用于高炉、锅炉、冶金、玻璃、化工、水泥和陶瓷等高温耐热工业部门。

　　1.2　主要用途

　　到目前为止，从数量上计讲，硅线石类矿物作为冶炼工业的高级耐火材料，用量最大，其次用于化学工业、技术陶瓷、水泥、玻璃、有色金属和国防等部门。

　　鉴于硅线石类矿物具有的物化性能,是目前已知的含Al2O3 55%以上优质耐火材料之一。硅线石类矿物与其它耐火材料如高岭土/矾土化高铝材料相比，有着绝对的优势，特别是原­料成本和耐火产品在工业上的使用寿命等方面。现分述如下：

　　1.2.1　钢铁冶金工业

　　用作耐火材料：

　　定形耐火材料，如耐火砖、坩埚、电火花塞、高温计套管等；

　　不定形耐火材料：如喷涂料、可塑料、捣打料、耐火胶泥等；对提高高温操作等冶金工艺有着特殊的效益；不定形耐火材料不预先烧结而直接利用，可节约燃料能源，而它在高温下体积稳定，对高炉的使用寿命影响很大。实践中，若烧注料和可塑料按配比使用时，会含有一定量的粘土和无机物结合剂，因而造成不定形耐火材料高温和冷却过程中收缩，出现裂缝和剥落，缩短耐火材料的使用寿命。为了控制和减少耐火材料制品在长期高温下收缩，若在配料中加入定量的硅线石类矿物，利用膨胀稳定的特性，就可消除不定形材料的收缩现象，延长材料的使用寿命可达五年之久。

　　制作耐火砖：硅线石类矿物煅烧后制成型材，可用于热风炉、热风塔、再热炒等关键部位，也可用于各种辅助性浇注和操作设备、制作窑炉设施、高温铝硅酸盐绝缘体、·­砂模面料等；使用硅线石类矿物制成的耐火纤维作炉衬，比之耐火土或轻质砖炉衬可节能30～50%。利用硅线石类矿物耐火砖除可减少燃料消耗，增加稳定性外，还可节约40%以上一般耐火材料的消耗。

　　由于上述特性，使用硅线石类矿物生产的耐火材料广泛地用于水雷形钢包，感应物、鼓风炉、钢水包、石灰窑、玻璃窑、水泥窑、热处理窑、碳质阳极电炉顶、窑炉用车及其他窑炉设备等。

　　1.2.2 生产铝硅合金、氧化铝和金属铝的原­料

　　因硅线石类矿物Al2O3含量高，铁、钛和钙等氧化物杂质含量低，用于生产含铝60%的铝硅合金时，可以不用氧化铝，即可简化生产程序又可提高生产工效，高强度轻质铝硅合金可广泛用来制作金属纤维以及超音速飞机和宇宙飞船的导向仪之用；另外，还用作高质量的炼钢脱氧剂，也可以做热法炼镁的高效还原­剂，加铝稀释成铸造铝硅合金、压铸铝硅合金等；铸造铝硅合金主要应用在汽车、轮船，火车内燃机车等工业，以及用作配制铝型材合金的中间合金。

　　另外，用电热法生产的铝硅合金还是制造泡Ä­铝材料的主要原­料。目前，全国年需炼钢脱氧铝硅合金、压力铸造铝硅合金、及其它各种型号的铸造铝硅合金近百万吨，随着汽车工业的发展，市场需求量越来越大。

　　含三氧化二铝低于55％的硅线石类矿物的中矿和尾矿，可用来生产化学品氧化铝和化学品氢氧化铝：化学品氧化铝包括特种陶瓷氧化铝系列、活性氧化铝系列、造粒粉系列、研磨抛光用氧化铝系列等；用于化工、陶瓷、军工等方面；

　　化学氢氧化铝用于塑料、环氧树脂、电线电缆、绝缘材料、消烟阻燃、轻工医药、建材化工以及医药卫生等。

　　1.2.3 生产耐高温的高铝水泥，技术陶瓷，用于磨矿介质。

　　1.2.4 其它用途

　　如煤的气化，利用富铝红柱石进行煤的气化；国防工业：富铝红柱石可用来制作雷达天线罩，核防护以及用于航空航天工业、军工工业等部门；工艺装饰品：结晶良好、色泽鲜艳的硅线石类矿物可制作工艺品和装饰品等。

　　表2列出了硅线石类矿物类矿物的主要用途：

　　2. 世界硅线石类矿物储量和生产：

　　2.1 世界硅线石类矿物储量

　　世界上有商业开采价值的硅线石类矿物，主要集中在南非、法国、中国、美国等；此外还有印度（有五个矿点）、乌克兰（一个矿点，一个加工厂）、巴西的一家耐火材料生产者，以及澳大利亚，作为开采矿砂的副产品，间或生产该类矿物。除上述外，最近秘鲁、西班牙、葡萄牙、俄罗斯、加纳、韩国等均发现有一定的储量。关于世界已探明的硅线石类矿物储量，有多种说法，通常认为是3.8-­5亿吨，其中蓝晶石1.08亿吨；硅线石1.14亿吨；红柱石2.75亿吨；但实际储量要大得多。

　　美国蓝晶石类矿物储量较大，但主要是蓝晶石，也有少量的硅线石和红柱石，资源大部集中在东南部阿巴拉­契山系和爱达荷州。矿物主要是产自云母状片岩和片麻岩（micaceous schist and gneiss）。其中以石英岩矿床含蓝晶石量最高，最大的矿床在法维尔地区，蓝晶石可供露天开采。其它资源在南加利福尼亚，赋存于铝土片麻岩内，目前由于不经­济，尚未开采。

　　南非是世界红柱石和硅线石等硅铝酸盐矿物主要生产国，据USGS报导，其矿物基础储量约在5100万吨以上。资源主要分布在林波波省。

    巴西的蓝晶石主要产在米纳斯吉纳斯州，矿床位于波苏斯迪卡尔达斯；为残积矿床。

　　印度是优质块状蓝晶石的主要资源国，矿床产于比哈尔邦和马哈拉­施特拉­邦。

　　法国格罗梅勒红柱石矿床产于布列塔尼北部，赋存于奥陶纪变质岩中。

　　秘鲁：在秘鲁北部Tablazo Mancora 冲积平原­，布满松散砂砾，在页岩和片岩中有红柱石存在，储量在评估中。2006年Refractarios Peruanos SA 成立了Andalusite SA 公司，以便开发秘鲁西北Paita港南20公里的含Al2O3 58-­60%的红柱石冲积矿床，储量约1000万吨。

　　西班牙产蓝晶石，其矿床在拉­科鲁尼亚省，为河流冲积矿床，品位20％。

　　俄罗斯科拉­半岛中部含矿岩石为太古代蓝晶石片岩、石英--蓝晶石片岩和十字石--蓝晶石片岩。矿带中巳知20多个矿床，存在片麻岩中。此外在东西伯利亚的布里亚特共和国，靠近苏蒙边界还有几个硅线石矿床，硅线石产于片岩中。

　　总之蓝晶石类矿物的世界总储量是充足的。美国矿业局统计，美国目前对蓝晶石类矿物的需求量每年以10％左右的速度增长，世界需求量每年以5-7％的速度增长。
　　
　　乌克兰：Ukraine Minerals Ltd, 主要生产蓝晶石。

　　中国：硅线石类矿物的储量，主要分布在中国河南南阳、西峡，及辽宁、黑龙江­和吉林等地。由于近来在新疆巴州和内蒙巴市发现较大红柱石矿脉，中国总储量可望有大幅增加；据2008年底中国国土资源部统计，中国蓝晶石矿物储量为56.5万吨，基础储量417.7吨你；硅线石储量381.1万吨，基础储量626万吨；红柱石223.6万吨，基础储量304.8万吨。

　　但据中国耐火材料专家刘鸿权在《中国耐火材料》发表的文章：中国硅线石类矿物储量巨大，仅中国河南西峡红柱石矿的储量可达亿吨，含矿物为8-­10％；中国凤城岫岩有红柱石矿体15个，总储量超过亿吨；新疆库尔勒红柱石储量超过亿吨，已经­开采，其中有法国Imerys集团；四川西部发现矿点30个，储量数亿吨，矿物含量5-­20％；

　　另据有关资料，内蒙磴口红柱石矿物/矿石储量达49/612万吨，内蒙小佘太乡蓝晶石矿石储量1.06亿吨；

　　此外中国甘肃、云南、浙江­、西藏、青海、陕西、山东、福建、湖北、四川、北京等省市，均有大型矿床发现。

　　2.2 世界硅线石类矿物生产

　　因为不同的信息来源，各国生产数字截然不同，除了中国产量有国土资源部的统计外，还有国外有关信息部门及国内专家发表的文章，对产量作了估计，仅供参考。

　　（未完待续）

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