刚玉

刚玉（corundum）又称“刚石”一种主要成分为氧化铝的矿物，硬度仅次于金刚石。纯刚玉是无色或灰色的、黄灰色。因为含有不同的微量元素，所以呈现不同的颜色，有玻璃光泽到准钻石光泽，莫氏硬度9，密度高3.95～4.10g/Cm3，无解理，化学性质相当稳定。刚玉属于立方晶系，晶体呈立方桶状、柱状、板状晶形。

刚玉

岩浆或原岩含有足够的AI2O3由于岩浆脱硅或岩石中的活性成分被热液带走，AI2O3更加丰富，在高温下变得更加丰富、富铝、在特定的贫硅条件下结晶成刚玉。刚玉主要分布在俄罗斯的乌拉尔山脉、南非的德兰士瓦、加拿大的安大略、土耳其的士麦那、希腊的纳克索斯。宝石级砂刚玉主要产于缅甸、斯里兰卡、泰国、坦桑尼亚、美国蒙大拿州。

因为刚玉具有高硬度、熔点高、耐腐蚀性等特性，以多相材料的形式广泛应用于工业的各个领域，如耐火材料、磨料、玻璃、陶瓷（含精密陶瓷）石化、石油开采、精密铸造、蓄电池、电子等行业上。

矿物组成

刚玉的化学成分主要是al2O3，其中Al占53.2%，O占46.8%天然刚玉一般含有微量杂质，主要是铬（Cr）钛（Ti）铁（Fe）锰（Mn）钴（Co）镍（Ni）钒（V）硅（Si）镓（Ga）以此类推，纯刚玉是无色的，被杂质着色。

物理特性

颜色：纯刚玉是无色或灰色的、黄灰色。因为含有不同的微量元素，所以呈现不同的颜色。含铁的是黑色，含铬的是红色，含钛的是蓝色详见下图。晶体颜色不均匀，多边形色带发达。硬度：莫氏硬度9，仅次于钻石，也是自然界中非常坚硬的物质；和钻石一样，它的硬度也是各向异性的。

密度：密度较大，为3.95～4.10g/cm3，平均4.00g/Cm3，所以刚玉常形成砂矿。

解理与裂理：没有卵裂，但是有四个卵裂方向。因为乳沟，所以是红色的、蓝宝石也怕撞击。

光泽：玻璃光泽到准钻石光泽，弱于钻石。

折射率和双折射：刚玉是一种双折射矿物，也称为光学非各向同性体：最大折射率1.770，最小1.762，双折射不大，只有0.008。

二色性：刚玉是一种异质矿物“二色性”也称多色性）刚玉是中度多色，红宝石是紫红色/橘红色，蓝宝石是紫蓝色/绿蓝。用偏光显微镜或简单的“二色镜”小仪器可以看出色差。

荧光性：红宝石在紫外光下能发出红色荧光，从而可以分辨出红色石榴石（无荧光）蓝宝石通常不会t发光。

热导性：钻石是导热性最高的物质。红、蓝宝石也是一种非金属矿物，热导率很高，热导率是尖晶石的2.6倍，大概是玻璃的25倍。所以鉴别钻石的热导仪也可以用来辅助鉴别红色、蓝宝石。

化学性质：刚玉的化学性质也相当稳定，在空气中长期不变，常温下不溶于酸、碱，溶于800 ~ 1000℃的酸性溶液，溶于沸腾的300℃硝酸溶液。

晶体结构

刚玉属于三方晶系。a0=0.477 nm, c0=1.304 nm, Z=6。O2-它是六边形的，沿垂直立方轴排列得最密，Al3在两个O2中-在层之间，八面体间隙被填充（2/3）八面体在平行{0001}方向上共棱成层。在平行于C轴的方向上，共面连接形成两个实体[AlO6]八面体和由O2制成的空心体-由交替排列的八面体包围的圆柱体。AlO6]八面体对沿C轴呈立方螺旋对称。AI是第六配位，O是第四配位。原子间距：Al-O6=0.186～0.197nm；最近的Al-AI=0.265 nm,   Euro-O=0.252~0.287nm。由于AI——O键具有离子键向共价键过渡的性质，刚玉具有共价键化合物的特征。

晶体形态

复杂的立方菱形晶体，呈立方桶形、柱状、板状晶形。主要单形有：六方柱、六方双锥、菱面体、平行双面。在{0001}晶面上具有平行{0001}和{1011}交叉棱纹图案和三角形或六边形蚀刻图像。在{1011}晶面上具有平行{1011}2243}交棱的晶面花纹。底面上发育的板状晶体多产于富硅中、贫碱的岩石中。沿C轴延伸的六角双锥、六方柱、菱面体等柱状、桶状晶体大多产自劣质硅、在富含碱的岩石中，有许多深色的腐蚀壳。

岩浆或原岩含有足够的AI2O3由于岩浆脱硅或岩石中的活性成分被热液带走，AI2O3更加丰富，在高温下变得更加丰富、富铝、在特定的贫硅条件下结晶成刚玉。因此，刚玉矿床主要与岩浆作用有关、接触交代与区域变质作用有关。

岩浆岩中刚玉的形成

一般认为玄武岩中的刚玉是碱性玄武岩浆在一定温度和压力下形成于地壳深部这些在上地幔形成的刚玉被玄武岩浆捕获并带到地表。

脱硅伟晶岩中刚玉的形成

花岗伟晶岩岩浆侵入到碳酸盐或超基性岩等围岩中，由于围岩贫硅，伟晶岩脱硅，所以伟晶岩中的斜长石增加钙长石分子，而游离的AI2O3结晶形成刚玉。

基性、碱性岩体中刚玉的形成

贫硅岩浆侵入页岩等富铝岩石后，脱硅可形成刚玉。斜长岩、正长岩、辉长岩和伟晶岩中刚玉的形成与岩浆脱硅作用有关。

气化-热液交代岩中刚玉的形成

蛇纹石橄榄岩中的刚玉斜长石-金云母(蛭石)岩石斜长石脉及其边缘金云母是由花岗岩侵入超基性岩和双重交代作用形成的（橄榄石等铁镁矿物容易发生金云母化）次生石英岩是火山气体和液体对中酸性火山岩作用的产物。火山岩中的性成分A1O结晶成刚玉，形成刚玉矿床。

变质岩中刚玉的形成

缅甸古墨地区的红宝石矿床.C.凯勒认为其成矿母岩为大理岩与片麻岩互层，但没有导致大理岩变质的侵入体，所以其中的大理岩和红宝石是低压区域变质的产物。

刚玉常产于伟晶岩中，夹杂超基性岩和高铝低硅变质岩，在冲积砂矿中也很常见。世界闻名的产地是俄罗斯的乌拉尔山脉、南非的德兰士瓦、加拿大的安大略、土耳其的士麦那、希腊的纳克索斯。宝石级砂刚玉主要产于缅甸、斯里兰卡、泰国、坦桑尼亚、美国蒙大拿州。

因为刚玉具有高硬度、熔点高、耐腐蚀性等特性，以多相材料的形式广泛应用于工业的各个领域，如耐火材料、磨料、玻璃、陶瓷（含精密陶瓷）石化、石油开采、精密铸造、蓄电池、电子等行业上。

工业用途

由于有耐高温、耐腐蚀、高强度等性能，因此可用于制造铸钢滑动水口和冶炼稀贵金属的各种高温炉、特种合金、高纯金属、玻璃拉丝、陶瓷等。

机械用途

在化学系统中，用作各种反应器的血液和管道、化工泵零件机械零件、各种模具手表和精密机械的轴承材料。由于具有硬度大、耐磨性好、强度高，可用于制作刀具、磨具磨料、防弹材料、人体关节、拔丝模、密封磨环等。

军工用途

导弹雷达天线等的保护罩。

首饰用途

彩色透明或半透明的晶体可以作为宝石。红宝石和蓝宝石属于刚玉类矿物，除了星光效应外，只是半透明-透明且颜色鲜艳的刚玉可以作为宝石使用。红色的称为红宝石，其他颜色的刚玉在商业上统称为蓝宝石。

采选工艺与技术

外生沉积刚玉矿床多为露天开采，开采方式为机械式、半机械化。原生刚玉矿床根据矿体形态和产状采用露天开采或洞穴开采，开采手段为人工、半机械、机械化。河北灵寿刚玉矿床是手工开采的、半机械化平硐采矿法，平硐采矿的形状多为囊状、扁豆的形状与矿体的形状一致。静态爆破技术主要用于开采宝石级刚玉矿床。

刚玉选矿一般采用筛分、还采用跳汰磁选摇床浮选等联合处理方法，然后分阶段对产品进行干燥和包装。宝石等级主要是通过手工或其他技术手段进行分选。

在制造高级耐火材料节能材料等特殊产品时，需要对刚玉精矿进行静电分离、通过空气分离或水沉降进行分类、热处理、包装等工序。

世界选矿工艺

1) 加拿大刚玉选矿

加拿大刚玉选矿工艺是混合刚玉含10.5%原矿经过跳汰机和摇床处理，得到刚玉55%干燥后进行磁选，然后用Wilfee摇床或空气跳汰机精选精矿，回收刚玉90%～95%的最终精矿。此外，对该选矿厂的废石进行再加工，回收刚玉精矿。

2) 南非刚玉的选矿

在南非，沉积刚玉的选矿工艺是将矿石通过筛孔为18mm的固定筛进行筛选，筛上的物料在摇动的手动筛上手工挑选，挑选聚集在中央部分的矿物晶体；筛子下的材料进入带有3毫米多孔筛的摇动罐；振动筛筛下的产品被丢弃，筛上的产品被送到手动转盘进行洗矿，这就是精矿。对于块矿，将矿石放入桶中，除去附着在矿石上的脉石矿物，然后进行筛分、浮选获得刚玉精矿。