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 石榴子石(Garnet)

 石榴子石(Garnet)

的有关信息介绍如下:

 石榴子石(Garnet)

一、概述

石榴子石是石榴子石族矿物的总称。其一般化学通式为:A3B2[SiO4]3,其中A代表二价阳离子钙、镁、铁、锰等;B代表三价阳离子铝、铁、铬、锰等。石榴子石有很多种属,常见的见表3-9-1。石榴子石一般呈大小不等的结晶颗粒,具有硬度适中(6.5~7.5)、熔点高(1170~1280℃)、化学稳定性好等特点。

石榴子石矿床有原生矿床和砂矿床两种类型。我国原生石榴子石矿床类型有:榴辉岩型、蛇纹岩型、斜长角闪岩型、榴闪岩型、绢云母石英片岩型、片岩型、黑云母石英片岩型、黑云母夕线石片麻岩型、夕线石石英片岩型、红柱石片岩型、夕卡岩型等。

表3-9-1 石榴子石族矿物的典型性质

根据石榴子石矿床的成因类型及伴生矿物的种类,可将石榴子石矿石分为三种类型:伴有其他非金属矿物的区域变质岩型石榴子石矿石,伴生在金属矿物内接触带的变质岩型石榴子石矿石,伴有其他重砂矿物的砂矿。

目前我国对石榴子石矿床还没有统一规定的工业要求。现将不同矿区的一般工业要求,举例如下。

(1)四川茂汶石榴子石砂矿床 边界品位矿物含量4000g/m3,工业品位矿物含量6000g/m3,可采厚度0.5m。

(2)吉林通化光华石榴子石原生矿床 工业品位矿物含量大于14%。

我国石榴子石矿产主要分布在四川阿坝,湖北枣阳、大冶,湖南岳阳、华容,吉林延边,江苏东海,黑龙江呼玛,山西和顺,河北邢台,陕西安康以及安徽、浙江、内蒙古等地。

二、石榴子石的主要用途及技术指标

由于石榴子石具有硬度大、熔点高、化学性质稳定等性质,主要用作研磨材料,制成各种砂轮、砂布、砂纸及研磨砂或喷砂,以磨光或抛光金属、玻璃和木制品。粒状石榴子石作为砂滤材料,用以净化饮用水或处理污水。石榴子石也可作石油钻井泥浆的加重剂和铺飞机场跑道的材料。石榴子石微粉可作橡胶和油漆涂料的填料。优质的石榴子石可作钟表、精密仪表的轴承。透明色艳大粒石榴子石可作宝石。人工合成钇榴石用作激光材料,合成镓钆榴石作计算机的存储元件。

由于石榴子石的用途不同,对其要求的技术指标亦不同。石榴子石的几种主要用途的一般质量要求分述如下。

1.研磨材料

作磨料用的石榴子石通常是铁铝榴石,一般要求作磨料的石榴子石硬度不小于7.5,石榴子石含量大于93%,破碎和筛分后的产品应是大小不一、棱角分明的颗粒,石榴子石新鲜无蚀变,解理不完全。不同部门对石榴子石磨料的工业要求见表3-9-2。

表3-9-2 不同部门的工业要求

机械电子工业部颁布的石榴子石磨料标准(ZBJ43006-88)中包括了对粒度、粒度组成、化学成分、颗粒密度、磁性物允许含量、杂质含量及其允许最大的颗粒等要求。

按石榴子石磨料颗粒大小分为41个号,记作:4#、5#、6#、7#、8#、10#、12#、14#、16#、20#、22#、24#、30#、36#、40#、46#、54#、60#、70#、80#、90#、100#、120#、150#、180#、220#、240#、W63、W50、W40、W28、W20、W14、W10、W7、W5、W3.5、W2.5、W1.5、W1.0、W0.5。

4#至W5各号粒度组成应符合国标GB2477-83磨料粒度及其组成的规定。4#至240#检查用筛见表3-9-3(GB2477-83)。4#至240#各号粒度组成见表3-9-4(GB2477-83)。W63至W50各号粒度组成见表3-9-5(GB2477-83)。W40至W0.5各号粒度组成见表3-9-6(ZBJ43006-88)。

表3-9-3 4#至240#检查用筛(GB2477-83)

表3-9-4 4#至240#粒度组成(GB2477-83)

表3-9-5 W63至W50各号粒度组成(GB2477-83)

表3-9-6 W40至W0.5各号粒度组成(ZBJ43006-88)

4#至W0.5各号粒度的化学成分要求见表3-9-7。磁性物允许含量见表3-9-8。矿物杂质含量及其允许最大颗粒见表3-9-9。

颗粒密度以46#粒度为代表号,不小于3.95g/cm3

石榴子石磨料材料除制成各种砂轮、砂布、砂纸外,还可作喷砂原料。工业上常用喷砂来清除各种材料表面的各类污垢,尤以去除钢铁锈蚀层最为广泛。各国对金属表面的清除都有各自的标准,但多数国家分为四级,如美国喷砂除锈标准SSPC分为出白级、接近出白级、工业级、清扫级。目前工业生产中采用的喷砂原料有硅质河砂、石英砂、石榴子石、激冷铁砂、可煅铁丸、钢线粒等。在相同的喷砂作业条件下,石榴子石比石英砂、河砂、海砂使用寿命长;与其他喷砂原料相比,石榴子石喷砂每使用一次的相对成本较低;表面清理质量可达到出白级。

2.过滤介质

一般要求是铁铝榴石,纯度应大于98%,粒径范围是0.25~5mm。要求石榴子石结构相当一致,颗粒遇水不崩解且溶于盐酸的物质不超过2%,颗粒的形状可以从圆形到棱角,扁平的或细长的则不适用。商品上用来控制其质量的标准是有效粒度和一致性系数。

有效粒度是指要求粒度的最大和最小的平均数。具体指标是小于有效粒度的砂(以重量计)不超过10%。通常有效粒度的范围为0.35~0.65mm。

表3-9-7 4#至W0.5各号粒度的化学成分(ZBJ43006-88)

表3-9-8 磁性物允许含量(ZBJ43006-88)

表3-9-9 矿物杂质含量及其允许最大颗粒(ZBJ43006-88)

一致性系数是指占60%以上的砂的粒度中,大的颗粒对有效粒度的比例。一般一致性系数为1.25~1.80,平均是1.55~1.60。

世界主要的石榴子石生产国是美国、澳大利亚、印度和中国。世界上石榴子石最大消费国是美国,每年消耗5×104~6×104t,其中用于喷砂和水力切割的占60%,用于水过滤砂的占20%,供涂敷磨料用的占10%,作精密介质抛光电子部件的占7%,抛光陶瓷玻璃的占3%。日本和西欧各国主要靠进口来满足对石榴子石的需求。

目前我国石榴子石产品的应用范围较窄,主要用于大理石加工、玻璃制品的研磨,少量用于显像管、印刷胶板的研磨。我国产的石榴子石主要出口到日本和东南亚。我国主要石榴子石生产企业有:四川乐山斑竹湾金刚砂厂、河北邢台天然金刚砂厂、陕西山阳石榴子石厂、内蒙古明星矿业公司、江苏东海安峰磨料厂等。

三、石榴子石矿石的选矿

用于石榴子石矿石选矿加工的方法见表3-9-10。在确定选矿工艺流程时,这些方法如何组合使用,视矿石性质而定。

表3-9-10 石榴子石矿石的选矿方法

石榴子石矿石磁选—重选—磁选联合选矿原则工艺流程见图3-9-1,重选—磁选—重选联合选矿原则工艺流程见图3-9-2,石榴子石精矿深加工原则工艺流程见图3-9-3(丹凤石榴子石矿选矿的精矿)。石榴子石精矿深加工是通过振动磨等超细磨矿设备进行超细磨,再经化学浸出、水洗,使石榴子石含量达到93.7%以上。利用不同粒径的石榴子石在介质中沉降速度的差异,采用水力淘析法分级,最终可获得45μm到5μm,以及更窄粒级的磨料。

图3-9-1 石榴子石磁选—重选—磁选联合选矿原则工艺流程

图3-9-2 石榴子石重选—磁选—重选联合选矿原则工艺流程

图3-9-3 石榴子石精矿细磨和超细分级工艺流程

内蒙古乌拉特后旗明星矿矿石类型为绢云母石榴子石石英片岩。矿石呈鳞片状变晶结构,片状结构。矿石的矿物组成为:绢云母45%~50%,铁铝榴石15%,石英35%,蚀变铁矿物、电气石、十字石5%。采用浮选—磁选联合工艺流程(图3-9-4)。获得的绢云母精矿含绢云母90.13%,石榴子石精矿的石榴子石含量92.22%,石英精矿的石英含量97.47%。

图3-9-4 明星矿石榴子石浮选—磁选联合试验流程

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,1992.12。

[2] 《矿产资源综合利用手册》编辑委员会,矿产资源综合利用手册,科学出版社,2000.2。

[3] 罗发,石榴子石作为喷砂原料应用的研究,非金属矿,1997.3期,P31~32。

[4] 吕宪俊等,石榴子石选矿工艺研究,非金属矿,1997.6期,P53~55。

[5] 丘光改,石榴子石与硅线石选矿试验研究,矿产保护与利用,1996.1期,P20~22。