红柱石、云母矿可选性试验研究报告

关键词：红柱石,云母矿,国检测试控股集团北京科技有限公司

红柱石、蓝晶石和硅线石属蓝晶石族矿物，俗称“三石”；它们具有相同的化学分子式 Al₂O₃·SiO₂或 Al₂SiO₅，但矿物构造特点不同；红柱石和硅线石属斜方晶系，蓝晶石属三斜晶系；这些矿物的理论化学组成为：Al₂O₃ 63.1%，SiO₂ 36.9%。

红柱石晶体结构中以其棱连接Al-O八面体而形成晶链，链间Si-O 四面体和 Al-O三角双锥连接，并以其一个顶点将二系列Si-O四面体连接，铝原子一个位于Al-O八面体中，一个位于三角双锥中心，形成斜方晶系；蓝晶石由Al-O八面体晶群形成小链，每个八面体的共同晶棱同相邻的八面体联结，小链通过铝、硅和氧原子彼此相联结，形成三斜晶系；硅线石中硅与氧形成Si-O四面体，半数的铝与氧形成Al-O八面体，另外半数的铝与氧形成Al-O四面体并与Si-O四面体一侧相联结，共用两个顶角构成双链，与Al-O八面体彼此平行和相互衔接，从而形成针柱状的斜方晶系。

矿物晶体构造的特点决定了蓝晶石族矿物性质各不相同，如红柱石密度为 3.10～3.20g/cm³，蓝晶石密度为 3.56～3.68g/cm³，硅线石密度为 3.23～3.25g/cm³；这些矿物在不同方向上的硬度也不一样；按莫氏硬度，红柱石硬度为7.0～7.5，蓝晶石为4.5～7.0，硅线石为6.0～7.0；蓝晶石族矿物外部晶形有针状、柱状和棱柱状；红柱石晶体有白色、灰色、浅红色和红色，有时略带粉红色调；蓝晶石晶体有白色、浅蓝色和蓝色；这些矿物都具有玻璃光泽；蓝晶石族矿物的耐火度高，机械强度大，对酸和碱具有高度的稳定性，在高温下煅烧后能分解成莫来石和游离二氧化硅；蓝晶石族中不同矿物转变为莫来石的温度不同；红柱石的转变温度为 1350～1450℃，同时体积膨胀系数 3～5%；蓝晶石的转变温度为1100～1480℃，同时体积膨胀系数 15～18%；硅线石的转变温度为 1550～1650℃，同时体积膨胀系数5～8%；莫来石（Al₆Si₂O₁₃）的特点是具有毡状结构，在1550～1820℃温度范围内物理和化学性质稳定，如继续升温，红柱石分解成刚玉和游离二氧化硅。

因为蓝晶石族矿物具有可转变成莫来石的性质，所以被应用于生产优质耐火材料、陶瓷类材料和耐酸制件及生产特殊绝缘体，用以制造铸钢和铸其它制件的坩埚。与石英质、高铝及其它耐火材料相比，用红柱石、蓝晶石和硅线石精矿制成的耐火制件具有许多优点。

发展趋势：地球上红柱石储量集中在南非、法国和中国。西班牙、葡萄牙、俄罗斯、加纳、韩国、美国的加利福尼亚和北卡罗来纳也有一定的储量。

目前世界可供商业出口的红柱石生产基本限于南非，年产量约25万吨。南非产品一半左右出口到欧洲。法国的达姆莱克公司有一个矿，年产6.5万吨，前不久达姆莱克接管了安尼斯雷红柱石，红柱石耐火材料及库里南矿物三家公司。安尼斯雷经营点位于伯格斯费特，年生产能力6万吨。产品有两个等级：1～4mm和3～8mm，产品Al₂O₃含量高的达59%，全部用于耐火材料。出口到美国、日本、澳大利亚和欧洲。前库里南经营地点是雷登伯格，年生产能力5万吨，产品牌号为K55和K57P，含Al₂O₃分别为55%和57%。原料出口到欧洲和远东，主要发往英国、德国、西班牙和意大利。其位于格鲁特马里科的安莱夫安德拉法克斯产品主供出口，主要市场是日本、欧洲和美国。

安格罗瓦尔集团的子公司利诺红柱石公司在南非经营最大一个矿，该矿位于穆普马兰格北部的塔巴基姆比附近，产量达生产能力的12万吨左右，其中有6～7万吨出口，85%从理查德湾发运，剩下的装袋从杜班发出。后者90%左右是作为研磨品售出的。大约每年有5万吨售予国内市场，其中大部分消费于钢铁业用作耐火材料。销售是世界性的，出口主要是东欧和东南亚。矿点加工的数量不大，各种专用级别产品大量由加工厂生产。

国内外应用：国外对于红柱石的应用，主要倾向于配制高温性能良好的烧成或不烧成砖及不定型浇注料、捣打料。多用于鱼雷式铁水钢内衬；混铁炉式盛铁桶、钢包、二次炼钢盛铁桶内衬；热风炉、出铁口和铁水沟等等。此外还有新型硅铝合金产品生产，这种高新产品具有广阔的应用前景和潜在市场。

国内对于高铝矿物工业利用问题在1978年上海宝钢总厂工程引进后才开始重视。每一个工业部门，凡有可能使用红柱石精矿的，都对红柱石精矿提出了一定的要求，但尚没有通用的技术要求。

目前高级别红柱石Al₂O₃含量要求高于58%，Fe₂O₃应低于0.8%；较低级别红柱石要求Al₂O₃含量为52～54%，Fe₂O₃可容许低于1.8%；我国宝钢制高级耐火砖及不定型耐火制品的红柱石要求为：Al₂O₃ 56～62%、SiO₂ 35～41%、Fe₂O₃≤2%、TiO₂≤0.5%；一般红柱石要求可定为：Al₂O₃＞55%、Fe₂O₃＜1.5%、TiO₂＜1.0%，K₂O+Na₂O＜0.8%。

在红柱石选矿和最终应用时，杂质的性质有重要影响。例如，铁如果在晶体结构中取代氧化铝，或存在于空晶石连接处，那么对耐火制品并无不良影响，仅产生一些斑点。如果铁以氧化铁形式存在于脉石矿物中，或粘附到晶体表面上，或以大颗粒含铁物料形式存在，就很不理想，必须磁选除去。这类铁矿物的存在使耐火砖产生黑斑或孔隙，降低耐火砖的熔点。

碱金属总含量超过 0.5%会显著降低砖的熔点，减低荷重强度。

受甲方的委托，我dan'we于2013年7月10日承担云南红柱石、云母选矿试验研究，以考察样品的可选性，并根据工业现状，对精矿应用方向提供参考意见。

该矿可磨性红柱石含量14.76%，Al₂O₃含量23.11%，红柱石晶体解理和裂纹发育，晶体边缘和解理及裂纹中绢云母化严重，晶体内含有较多的石英、云母和铁质包裹体杂质，导致矿石可选性难度增加，影响其可选性。

通过大量的试验对比，分析红柱石的选矿效果，最后确定了破碎-磨矿-脱泥-湿式磁选-擦洗-浮选流程工艺，产品技术指标见下表。

红柱石精矿产品技术指标表

产品 名称	产率（%）	回收率（%）	Al2O3 (%)	Fe2O3 (%)	R2O (%)	烧失(%)	TiO2 (%)	耐火度 （℃）
精矿	10.17	62.03	56.55	1.46	0.355	0.99	0.11	>1800

该红柱石属于二云片岩，可磨性能中等，经选矿处理后所得到的红柱石精矿AL₂O₃含量为56.55%，Fe₂O₃含量为1.46%，符合耐火制品的红柱石要求。