堇青石
堇青石产地在哪里?堇青石用途是什么?堇青石是一种铝镁硅酸盐矿物,一般呈蓝色,由于具有二色性,故又叫做二色石。本文系统讲述了堇青石名称,堇青石性质,堇青石成分,堇青石用途,堇青石合成方法等。
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 1、堇青石名称:堇青石,别称二色石。


 2、堇青石成分:天然堇青石的分子式为2MgO·2Al2O3·5SiO2,理论成分 MgO 13.5%, Al2O3 34.9%,SiO2 51.3%。实际上,董青石的化学成分常与理论组成有一定的差异,Mg2+离子的类质同相置换,最常见的是Fe2+置换Mg2+,其次是Mn2+,Ca2+等,Si4+与Al3+之间的类质同相置换导致了SiO2/ Al2O3比例的变化,同时必须有Na+,K+等碱金属离子进入通道以保持电价平衡。堇青石含铁较高时称为铁堇青石,含锰高时称为锰堇青石。


 3、堇青石性质:堇青石有3 种晶型:(1)α-堇青石,六边对称型结构;(2)β-堇青石,斜方晶系;(3)μ-堇青石,菱形晶相。颜色一般呈蓝色、淡蓝色、灰蓝色、烟蓝色、深蓝色等各种蓝色,从某一方向看去,往往像木堇花的深蓝色( 堇青色) ,而从与此直交的方向看去,则呈现灰色或黄色,由于有这种二色性,故又叫做二色石。堇青石晶体多呈短柱状,在晶体内偶尔含有硅线石、尖晶石、锆石、磷灰石、云母等包裹体,具有玻璃光泽。堇青石密度:2.60g/cm3;莫氏硬度7~7.5;透明~半透明。堇青石具有热膨胀系数低,热导率小,抗热震性能好,介电常数低,介电损耗小,化学稳定性好等特点。


 4、堇青石的用途:堇青石是一种具有多用途的非金属矿物原料,被广泛应用于冶金、电子、汽车、化工、环境保护等领域,可用作优质的耐火材料、电子封装材料、催化剂载体、泡沫陶瓷、印刷电路板和低温热辐射材料等。堇青石既可单独作为材料使用,又可与其他材料进行复合,制备出复合材料。


 4.1  堇青石复合陶瓷

 氧化铝陶瓷具有高强度、高硬度及良好的抗氧化和化学稳定性,因此氧化铝陶瓷是一种用途非常广泛的工程陶瓷。将具有低热膨胀系数的堇青石引入到氧化铝陶瓷中,可以提高氧化铝陶瓷的抗热震性能。此外还有(1)莫来石-堇青石复合陶瓷;(2)透锂长石-堇青石复相低膨胀陶瓷材料。(3)红柱石-堇青石太阳能热发电用储热陶瓷。(4)堇青石-碳化硅复相陶瓷涂层材料。(5)皂石-堇青石复合材料。

氧化铝-堇青石复合陶瓷

氧化铝-堇青石复合陶瓷


 4.2  莫来石-堇青石复合耐火材料

 莫来石晶体属斜方晶系,熔点为 1850℃,是一种高温结构材料,具有较高的机械强度,较低的热膨胀系数,化学稳定性好、密度低、抗蠕变和抗热震性好等特点,是耐火材料领域中的一种常用原料。将堇青石引入到莫来石材料中制备出莫来石-堇青石复合材料,不仅可以利用复相陶瓷热失配机制进一步提高莫来石材料的抗热震性能,而且也提高了堇青石的耐热温度。

莫来石-堇青石棚板

莫来石-堇青石棚板


 4.3  镁铝尖晶石-堇青石复合耐火材料

 镁铝尖晶石是一种具有高熔点,较大热膨胀系数,较稳定化学性质,对弱碱性熔渣具有较强抵抗能力的矿物,但是其抗热震性能较差。将具有低热膨胀系数的堇青石添加到镁铝尖晶石材料中,可以降低复合材料的热膨胀系数,提高材料的抗热震性能。

镁铝尖晶石-堇青石耐火砖

镁铝尖晶石-堇青石耐火砖


 4.4  堇青石浇注料

 以焦宝石和堇青石等为原料,可以制备出耐磨性能和抗热震性能优良的浇注料。堇青石的引入使浇注料经过900℃ →水冷条件下3次热震循环后的抗折强度保持率由 10%提高到 41.6%,但磨损量也随之增加。综合考虑抗热震性能和耐磨性能,堇青石最佳加入量为 w(堇青石) = 7%。

堇青石浇注料

堇青石浇注料


 4.5  堇青石耐火涂层材料

 以高岭土、氧化铝、滑石、氧化镁为原料,原位合成出消失模堇青石耐火涂层材料。其良好的抗热震性保证了涂层不易出现裂纹,结构疏松有利于排气,进而可以保证铸件的尺寸精度,可生产出高质量铸件。材料的主晶相为堇青石,涂层易从铸件表面去除,制备的铸件表面光滑、明亮。

堇青石耐火涂层

堇青石耐火涂层


 4.6  堇青石多孔材料

 堇青石不但具有结构疏松、抗热震性好、热膨胀系数低等特点,还具有良好的吸附性能以及孔壁薄、几何表面积大等特点,可以收集有害物质,并且与各种催化剂活性组分的匹配性良好,可用于制备多孔材料如蜂窝陶瓷和泡沫陶瓷,作为净化废气的理想催化剂载体和过滤装置,用于汽车尾气净化、金属熔体过滤、高温烟气过滤、超细粒子过滤、催化燃烧、热交换等化学加工过程。

堇青石多孔材料

堇青石多孔材料


 4.7  红外材料

 红外线被物质吸收后因可促进物质内部质点振动、转动等热运动而具有较强的热效应,因此被视为一种能量的传递方式和热源。堇青石基材料具有较高的红外辐射率,堇青石还具有耐高温、高介电常数、物理化学性能稳定、抗热震性好等特性,因此堇青石基材料是一种重要的红外材料。

堇青石红外材料

堇青石红外材料


 4.8  介电材料、电子封装材料

 堇青石具有较低的介电常数和良好的电绝缘性能,以堇青石为主晶相制备的雷达天线罩透波材料,具有低介电常数、高抗热冲击等优良特性,以堇青石为主晶相制备的微晶玻璃具有优异的介电性能、力学性能、电学性能和低温烧结特性。

堇青石雷达天线罩透波材料

堇青石雷达天线罩透波材料


 4.9  堇青石宝石

 堇青石的颜色近似蓝宝石,所以又称之为水蓝宝石。更因为它有蓝宝石的颜色及光泽且价格又比蓝宝石便宜很多,因此更被戏称为穷人家的蓝宝石,堇青石的能量是相当稳定的且不能以加热的方式来改变它的颜色是一种货真价实的宝石。

堇青石宝石

堇青石宝石


 5、堇青石的储量与分布:天然的堇青石大矿床至今还未被发现,工业上用的堇青石大都是人工合成出来的。


 6、堇青石的合成方法:由于天然堇青石比较分散,并且大矿床至今没有找到,这就需要从不同途径来进行人工合成堇青石。堇青石的合成方法主要有:①天然矿物高温固相反应合成堇青石;②高纯氧化物高温固相反应法合成堇青石;③利用工业、农业产生的废料合成堇青石;④湿化学法合成堇青石;⑤低温燃烧合成法。目前主要采用固相反应合成堇青石。

天然矿物高温固相反应合成堇青石是按照堇青石的理论组成计算出种原料的配比为滑石39.04%、苏州土46.08%、工业Al2O3 14.88%,再经过称量、配料、球磨、成形、干燥、烧成工序,制备出堇青石。堇青石的最佳烧成温度为1350℃。


 7、堇青石主要产地:堇青石的主要产地为巴西,印度,斯里兰卡,缅甸,马达加斯加,中国台湾的兰屿也有少量的发现。

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