石榴子石(Garnet)

发布网友 发布时间：2022-04-29 17:59

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热心网友 时间：2023-11-02 15:42

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、W_3.5、W_2.5、W_1.5、W_1.0、W_0.5。

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W_0.5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W_0.5各号粒度组成（ZBJ43006-88）

4^#至W_0.5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W_0.5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。