1 基本情况
红柱石(Andalusite)是一种铝硅酸盐矿物，它是制造火花塞里的耐火材料和瓷器的原料。红柱石有一个变种叫空晶石。在空晶石的剖面会呈现出黑的十字结构。这种十字结构是红柱石在形成时接收了一些碳和粘土所致。这种空晶石常被制成人们佩带的小饰物。红柱石一般呈柱状晶体，它的断面差不多是四方形。红柱石的晶体聚在一起成放射状或粒状。对于成放射状的红柱石，人们常称作“菊花石”，意为它们像菊花的花瓣开放一样。红柱石为粉红、红、红褐、灰白及浅绿，具有玻璃光泽。有些质量好且透明的红柱石晶体还被当作宝石。 红柱石是兰晶石族矿物之一，这族矿物包括红柱石、矽线石和兰晶石。这三种矿物有相同的化学组成(Al2O3·SiO2)，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%。因此，这族矿物处于含Al2O337%的高岭土耐火材料和含Al2O38 0~90%的铝矾土耐火材料之间，属于中等含铝的铝硅酸盐耐火材料范围。
2 矿石性质
2.1 化学组成
化学组成为Al2[SiO5]O、晶体属正交(斜方)晶系的岛状结构硅酸盐矿物。英文名来自首先发现它的西班牙名城安达卢西亚(Andalucia)。与蓝晶石、夕线石成同质多象。通常呈柱状晶体，横断面接近四方形。有些红柱石在生长过程中俘获部分碳质和粘土矿物，在晶体内定向排列，在横断面上呈十字形，称空晶石。
集合体形态多呈放射状或粒状，呈放射状的，俗称菊花石。呈粉红、玫瑰红、红褐或灰白,玻璃光泽,柱面解理中等。摩斯硬度6.5～7.5，比重3.15～3.16。红柱石常见于泥质岩和侵入体的接触带，是典型的接触热变质矿物。中国北京西山盛产放射状红柱石。世界其他著名产地有西班牙的安达卢西亚、奥地利的蒂罗尔州、巴西的米纳斯吉拉斯等。红柱石加热至1300℃变为莫来石，是高级耐火材料，用途同蓝晶石。淡红或绿透明的晶体可作宝石。空晶石因在粉红、灰白的底上衬托有黑十字，常被加工成工艺装饰品。
2.2 矿石的矿物组成
红柱石是无水硅酸盐，属于兰晶石族。其化学式为Al2O3·SiO2或Al2O[SiO4]。理论化学组分：Al2O3 63.1%，SiO2 36.9%，但是由于成矿结晶、蚀变、风化等原因，晶格中常含有Ag、Fe、Ti等一些杂质，致使化学分析结果偏离理论值。
红柱石多数呈斑状变晶结构。斑晶内含有碳质、石英、云母、金属矿物、石榴石和电气石等。有些伴生矿物如石榴石、碳质等可通过选矿加以回收。
2.3 成矿机理
是典型的中低级热变质作用成因的矿物，常见于接触变质带的泥质岩中，主要形成于温度和压力都较低的条件下。
2.4 分布范围
云母带中国目前对红柱石的开发利用，已展现出广阔的前景。中国红柱石的使用起步较晚，从78年开始对红柱石等高铝矿物资源进行了矿、评价和勘探，工业上对它的要求则是依据使
用条件而变化。根据近几年来对红柱石的矿效果得知，中国这类矿物资源十分丰富，有利于这类矿物生成的地质条件普遍存在。辽宁、吉林、青海、甘肃、陕西、山东、河南、新疆、福建、湖北、四川、北京等省市都有所发现。许多地区的矿床中红柱石矿物含量较高，且矿物组成简单，贮量多在中型以上。
2.5 工业指标
对红柱石矿的开发利用，总的来说，应着眼于经济效益，从各种使用角度提出不同的指标要求。目前国内在这方面尚无统一规定，现参照国家地质总局地生——(1978)1201号、冶金部(78)冶基字第3278号联合颁发的：《关于安排兰晶石普查勘探和矿山设计建设工作的通知》，简述如下：
1、红柱石原矿品级划分(矿物量)：边界品位5%；Ⅰ级品≥8%，Ⅱ级品5～8%。
2、可采厚度、夹石剔除厚度均为1米。
2.6 目的矿物的矿物特征
2.6.1 一般特征
红柱石属于单斜晶系，晶体沿C轴延伸呈斜方柱形。由于柱面夹角为89℃左右，因而外观很象四方柱形。集合体呈放射状、粒状，可见穿插双晶。柱面解(110)完全。颜为灰、黄、红、紫、绿及褐。硬度6.9～7.4。比重3.12～3.19。薄片无，有时略带粉红调，在同一片面上颜分布往往也不均匀，深浅不一，呈斑点状。平行或对称消光，具微弱多性：Npi淡红(1.629～1.639)，Nm淡绿(1.633～1.639)，Ng浅绿(1.637～1.650)。正实起中度；(－)2V=80～86°。横切面近四方形，有时可见两组近于正交的解理。在红柱石中，有时见有黑碳质物包裹体(可称空晶石)。利用红柱石多带的特点可以将它和矽线石加以区别。
2.6.2 表面性能
红柱石本身无电磁性，但其表面性质又决定着表面断裂键的类型和断裂程度，这与其结晶化学过程有关。它的晶体被破碎时将产生高能组合优势的阳离子Al3+、Fe2+等。红柱石表面亲水，破碎后其上部分存在有金属阳离子。零电点PH为7.2，一般比硅酸盐破碎物要高。红柱石矿物由Al-O键和Si-O键组成。铅氧体PH=9时，出现零电点。而石英在PH=2或稍大于2时，就出现零电点。由此可以认为铝氧硅酸盐矿物的零电点在2～9之间，这个性质有利于它们的分选提纯。
2.6.3 光学性质
薄片中无，微带粉，颜分布不均匀。二轴晶(-)。Np=1.629-1.640，Nm=1.633-1.644，Np=1.639-1.651。2V=-86°。弱多性：Np-淡红，Nm、Ng-淡绿。光轴面//(010)。Np//c，Nm//b，Ng//a。
3 工艺特性及主要用途
3.1 工艺特性
工业上利用红柱石，主要是取其耐高温的特性。红柱石在常压下加热至1350℃以后，开始转化成与原晶体平行的针状莫来石。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%。 3(Al2O3·SiO2)红柱石→1350℃→3Al2O3·2SiO2莫来石+SiO2游离石英
红柱石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%。这是一种不可逆的晶体转化，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，荷重转化点高，并具有极高的化学稳定性(甚至不溶于)和极强的抗化学腐蚀性。
3.2 主要用途
鉴于红柱石具有的物化性能，是目前已知的优质耐火材料之一。它除用作冶炼工业的高级耐火材料，技术陶瓷工业的原料以外，还可冶炼高强度轻质硅铝合金，制作金属纤维以及超音速飞机和宇宙飞船的导向型之用。据报导，国外尚利用富铝红柱石进行煤的气化和制作雷达天线罩。一部分结晶良好、泽鲜艳的也可制作工艺品和装饰品。其应用领域还在不断扩大。
(1)制作不定形耐火材料。这对提高高温操作等冶金工艺有着特殊的效益。不定形耐火材料不经烧成而直接利用，可节约燃料能源，而它在高温下体积稳定，则对其使用寿命影响很大。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红柱石，利用膨胀稳定的特性，就可消除不定形材料的上述收缩小现象，延长材料的使用寿命可达五
年之久。
(２)耐火砖：红柱石煅烧后制成型材，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、还可以制作窑炉设施、高温铝硅酸盐绝缘体、翻砂模面料。使用红柱石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%。利用红柱石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。
(3)生产硅铝合金、氧化铝和铝金属的原料，因红柱石Al2O3含量高，铁、钛和钙等氧化物杂质含量低，用于生产含铝60%的硅铝合金时，可以不用氧化铝，即可简化生产程序又可提高生产工效。
从七十年代开始，红柱石已广为我国工业生产所重视，其应用领域也在迅速扩大。
红柱石经过煅烧后形成的莫来石具有很高的耐火度、化学稳定性和机械强度，因此在冶金、建材及其他工业部门得到广泛应用。表3列出了红柱石类矿物的主要用途。
表3 红柱石类矿物的主要用途
用 途 | 特 点 | 应 用 部 门 |
耐火材料 | (1)在高温下体积稳定，不收缩 (2)比其他高铝耐火材料生产成本低 (3)性能好。比粘土砖损耗低43%，寿命长150～200炉，耐火度高达1825℃以上 (4)节约能源。热容比粘土砖高12%，用于马丁炉可缩短冶炼时间，能耗少 (5)加入不定形耐火材料中作高温膨胀剂，使产品在高温下不收缩和剥落 | 冶金、建材、机械、化工、轻工、核工业等部门 |
硅铝合金和金属纤维 | (1)比用合成法 (用熔炼金属硅和电解铝)或用电热还原高岭土等方法成本低，经济效益高 (2)可满足制造汽车、宇宙飞船和雷达部件的特殊技术要求 | 冶金、机械、宇航等工业部门 |
氧化铝(烧结法) | 比用霞石或高岭土为原料时物料处理量少1/2～1/3 | 冶金 |
防铸件粘砂新型面料(涂料、膏剂和各种混合剂) | 防粘砂性能比石英粉佳，接近锆石粉，而且价格低廉 | 冶金、机械等工业部门 |
莫来石 | 产品耐火度高，热膨胀低，抗化学腐蚀性强。机械强度高，抗热冲击能力强，使用寿命长 | 冶金、机械、化工等部门 |
高铝蓝晶石水泥 | 耐火度高达1650℃ | 军工建筑、冶金等部门 |
高级陶瓷原料 | 制品耐高温、耐酸碱 | 轻工、化工等部门 |
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4 产品质量标准
4.1 有用元素及主要伴生元素对原料的影响
红柱石虽然具有与兰晶石、矽线石相同的化学分子式，但其晶格中往往含有氧化铁和氧化锰，颜呈灰、黄；如含锰变体则呈深绿，称之为锰红柱石。红柱石结晶构造是兰晶石到矽线石的过渡情况；其存在于泥质及碳——泥质页岩中，与石英、石榴石、刚玉、兰晶石、云母、褐铁矿、赤锰矿、金红石、黄铁矿等其他矿物共生。根据矿石形态及矿物成分，红柱石分为片岩及角岩两种类型。片岩型红柱石矿石中红柱石与石榴石、十字石及石英集块构成斑晶；基质主要由云母、细砂粒状石英及炭、泥、铁质物构成。矿石呈片状及泥质片状构造。角岩型红柱石矿石为黑云母，石英闪长岩热液作用变质而成；红柱石与绿泥石、云母、炭质组成斑晶。基质由石英、白云母、绢云母、黑云母、斜长石组成，呈泥质岩屑集合体，并具弱磁性。其次为少量的单体石英、长石、电气石、锆石、金红石、磷灰石、褐铁矿等。
红柱石晶体内部往往含有较多的炭质、泥质包裹体而成为空晶石，并使红柱石颜变黑。鉴于此，对于红柱石赋存粒度较大的红柱石矿石，由于红柱石单矿物表面所粘附的杂质相
对对单体红柱石重量不大，因而容易得到含Al2O3较高的红柱石精矿产品。反之，如红柱石赋存粒度细小，则必须细磨，除去占矿物重量相当部分、表面粘附的杂质，方能获得合格的最终精矿。因此，红柱石矿石中红柱石晶体大小乃是影响选别难易程度及流程结构极为重要的因素。
脉石矿物赋存状态也是影响选矿工艺及选别指标的另一重要因素。长石，泥质粘土矿物，石英，褐铁矿，黑云母相互胶结，成岩屑状态后，并具弱磁性，使之能用磁选予以选出。
岩屑中Fe2O3成分主要为黑云母带入，岩屑中黑云母含量较多，比磁化系数愈大，愈易被磁选选出。
4.2 国家标准
中华人民共和国行业标准 YB4032-91
1)本标准规定了红柱石精矿的分类、代号、牌号、技术要求、试验方法、检验规则、包装和质量证明书。
本标准适用于经选矿所获得的红柱石精矿，供高级耐火材料、技术陶瓷和硅铝合金等用。
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