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其他已开采矿种开发利用情况(一)蓝宝石
从1980年开始,地勘部门先后对昌乐县进行了探矿勘查,发现了蓝宝石矿床。1986年初,山东人民广播电台、《大众日报》等媒体纷纷报道了在昌乐县发现蓝宝石地消息。昌乐县蓝宝石砂矿成为全省第一个评价的蓝宝石砂矿,填补了山东省内蓝宝石矿种的空白。1988年,地勘部门对五图地区蓝宝石矿进行了重点普查,确认五图地区冲积层中蕴藏丰富的蓝宝石,为一大型蓝宝石矿床。
昌乐县蓝宝石有矿面积达450km2,储量十多亿克拉,是目前国内已发现的最大蓝宝石矿,也是世界上罕见的大型蓝宝石富矿区,占全国蓝宝石总储量的90%以上,主要分布在五图街道、乔官镇和城南、朱刘街道及营丘镇的部分地段。
昌乐县蓝宝石具有颗粒大、晶体完好、颜色纯正、鲜艳,二色性显著、特异宝石多等特点。粒径一般为1cm以上,重量达15～30ct(克拉),大者几百克拉。昌乐县最大的蓝宝石重约760ct(克拉),被称为“蓝宝石王”,有“潍坊民间国宝”之美誉,状若水滴,晶莹剔透,在灯光的照耀下,闪着迷人的光泽,是目前世界上最大的蓝宝石之一。
昌乐县蓝宝石颜色主要为蓝色、靛蓝色、绿色及黄色等,蓝色蓝宝石是昌乐县矿区地代表性品种,占蓝宝石总产量地80%以上,颜色较深。由蓝绿两种颜色组成的“鸳鸯宝石”,为昌乐县独有品种。昌乐县还有星光蓝宝石系列,一种是蓝星光,一种是铜皮星光,分为六射和十二射星光两种。昌乐县部分蓝宝石含有奇特的包裹体,有的像巍峨的大山,有的像奔腾的大河,有的像各种姿态的动物,给人无限美的遐想。“孔雀开屏”、“缕缕炊烟”等均属世界罕见珍品,价值连城。
1.蓝宝石的鉴定方法
蓝宝石是宝石级刚玉,根据刚玉的晶体形态和物理性质,在双目镜和偏光镜下,将宝石级刚玉和非宝石级刚玉划分出来。
蓝宝石的划分原则:
1)颜色:颜色为鲜艳的蓝、深蓝、绿蓝、绿、黄绿、黄色等。
2)透明度:透明或半透明,具星光效应者可为半透明至不透明。
3)裂隙及包裹体:无或不发育,或分布在颗粒边。
4)重量、大小:颗粒最窄处必须大于2mm,具有星光效应者,颗粒重量还必须大于100mg。
符合上述4个条件的,划分为宝石,否则为非宝石。
2.昌乐蓝宝石矿开采
1987年,首先在方山发现蓝宝石原生矿并进行开采。然后逐步发展到在方山周围地区的低平沟洼处进行砂矿开采。1992年,县政府制定《蓝宝石矿区管理暂行办法》、《昌乐县蓝宝石资源统一开采管理办法》,对蓝宝石矿区按照实行统一规划、合理布局、限量开采、综合利用的原则,实行“三区一复垦”管理。为确保蓝宝石资源可持续开采,2003年,县政府决定暂停对蓝宝石矿开采,并对采区进行恢复治理。至此,全县蓝宝石资源开采步入有效保护、规范管理、合法有序的阶段。
矿床开发的自然地理与经济地理条件:昌乐蓝宝石成矿远景区所处地理环境优越,地表平坦、开阔,水文地质、工程地质、环境地质条件属简单类型,且埋深较浅,有利于露天开采。研究区内交通运输条件非常优越,临近胶济铁路、309国道和济青高速公路,研究区内有多条省道和简易公路相连,交通十分便利,研究区内运输业十分发达。另外,研究区内有丰富的水源和便利的用电设施,均可满足以后开采所需水电供应问题。
未来矿山采选技术方案:昌乐蓝宝石矿石主要分为两种类型,一类是砂矿,一类是原生矿。针对蓝宝石砂矿,由于矿石组成矿物成分简单,主要为砂砾及钙质结核,而且组成矿物中重矿物含量少,矿石中有利用价值的只有蓝宝石和刚玉,其他重矿物基本无回收经济价值;同时蓝宝石的主要用途是用于装饰品,可用粒度直径在2.5mm以上,选别的粒度较粗。
鉴于蓝宝石砂矿中矿石的上述特点和对蓝宝石选别的粒度要求,昌乐蓝宝石砂矿矿床属于易选矿产,选矿方法单一,选别作业流程简单,其工业开发选矿生产推荐流程见图2-7-1。
图2-7-1 工业开发选矿生产蓝宝石选矿作业推荐流程
针对蓝宝石原生矿,由于蓝宝石原生矿存在于新近纪玄武岩中,岩石类型主要是橄榄玄武岩和碧玄岩,含矿岩体含有大量深源包体——二辉岩、纯橄榄岩、橄榄岩等。含矿岩体具有非常明显的含绿色橄榄岩包体特征,故含矿层位很容易辨认。开采蓝宝石原生矿主要是找到含矿层位,同时又由于矿层深度较浅,所以采用露天开采含矿原岩,然后经过对原岩破碎,选出蓝宝石/刚玉矿。
3.蓝宝石的加工技术性能
蓝宝石的加工主要为切割和琢磨,是一项技术性较高的工艺,其成品必须是颜色漂亮,光学效果好,经济价值最高。因此,对颜色较浅、透明度较好的蓝宝石原石,应加工成刻面宝石;对颜色较深、透明度较差的蓝宝石原石,应加工成素身宝石。同时还必须注意定向加工,刻面宝石的主刻面必须垂直c轴,这样加工成的宝石才会是纯正的蓝色,否则将会是蓝色偏绿或蓝绿色,使刻面宝石品质、价格下降。素身宝石的底面必须垂直c轴,椭圆形素身星光宝石的长轴方向,必须与晶体的横轴之一,a轴或b轴平行,这样加工成的宝石,六射星光或十二射星光的中心才在素身宝石的正中,否则会使星光中心偏向宝石的一侧,或宝石的星光不对称,甚至不出星光,使得素身宝石的品质、价格大大下降,甚至变成废品。
由原山东省地矿局第七地质队,在1991年对研究区的十颗蓝宝石原石和六颗具星光效应的蓝宝石原石,进行了工艺加工试验(表2-7-1),最高出成率为53.51%,最低出成率为15.03%,平均出成率为30.37%,其中刻面戒面平均出成率为23.48%,素身戒面平均出成率为43.83%。出成率随原料、加工技术、加工条件、加工款式等因素变化而变化,并不是一个固定常数。
表2-7-1 蓝宝石工艺加工试验
(据原山东省地矿局第七地质队,1991)
4.昌乐蓝宝石深加工
一是蓝宝石半成品加工。1990年开始,昌乐县开始出现半手工式、家庭作坊型的宝石加工户。到1995年,全县年加工宝石150万克拉。由于昌乐县珠宝加工规模小、档次低、其附加值也相当低。为此,县委、县政府制定出台了《关于进一步加快全县珠宝业发展的意见》,组织加工人员到省外、国外学习培训,提高宝石加工的技术水平。2005年以后,全县蓝宝石加工企业基本稳定在100多家,个体加工业户2000多家,年加工宝石2000万克拉以上。
二是珠宝首饰加工。昌乐县珠宝首饰加工起步于1990年,当年仅有1家加工企业和极少数个体加工业户。首饰加工均为家庭作坊式,条件简陋,工艺落后。2000年以后,通过学习先进技术和工艺,提升了昌乐珠宝首饰的品位。至2010年,全县首饰加工销售企业有2000多家,年加工首饰数亿枚,消化贵金属(黄金、铂金、钯、银)100t以上。
三是珠宝工艺品加工。1998年,县内宝石加工业户开始在工艺品、生活用品上镶嵌蓝宝石,拓展了珠宝销售市场。蓝宝石镶嵌的兴起,带动了高档工艺品的发展,例如,1997年,五图街道孙思高等5位农民为庆祝香港回归祖国,用1997块蓝宝石精心制作了一件名为“宝龙迎归”的工艺品;1999年,为纪念新中国成立50周年,他们又用蓝宝石制作了“国庆塔”。至2010年,全县珠宝工艺品加工企业160多家,加工20多种类型500多个品种,数量达数百万件。
5.蓝宝石矿产经济技术评价
蓝宝石是当今世界最贵重的四大宝石之一,随着社会的发展,宝石在世界经济市场的价值越来越突出。目前,国际蓝宝石市场趋于平稳,优质蓝宝石短缺;然而随着人们生活水平的提高,对蓝宝石的需求量逐步加大,因此,国内蓝宝石的开发和应用前景是美好的。
(1)国际资源及供需状况
宝石业是国际上发展速度最快的行业之一,是国际贸易中的大宗商品。宝石及制品价格每年以约10%的幅度逐步增长,高于一般贸易商品的增幅。从宝石品种看,蓝宝石约占6%。蓝宝石原料的供应情况,总的来说,蓝宝石主要出产国为斯里兰卡、泰国、缅甸和澳大利亚。目前斯里兰卡、泰国、缅甸三国的蓝宝石资源趋于枯竭,开采量不多,有相当数量靠收购民间以往的收藏品。斯里兰卡供应量下降,但质量提高;泰国货源很少,高质量的蓝宝石价格上涨很快;而澳大利亚蓝宝石储藏丰富,开采量较多。
蓝宝石在品质上属斯里兰卡的蓝宝石蓝色纯正、透明度好、声望最高;泰国蓝宝石蓝色亦较纯正、透明度好、颜色偏深、声望较高;缅甸蓝宝石也有上述较好者,但多数为浅色不透明,有人字纹、有星光。泰国的星光宝石则以黑色者为多数。澳大利亚蓝宝石多为墨蓝色,少数为蓝色、透明度好,同昌乐蓝宝石相似。
国际市场蓝宝石成品需求及价格大致情况如下:
日本:对每3000美元/克拉以上的各种大小的中、高档蓝宝石均十分需要,标准规格小于0.6克的各色蓝宝石不是很流行。台湾:需要质量好的大块宝石,价格5000美元/克拉以上。香港:星光蓝宝石浅灰色—蓝黑色,不透明大于0.4g的半成品,批发价为150～300美元/克拉。美国市场上的蓝宝石销售在有色宝石中位居第一,售价多在300～1500美元/克拉,优质中档蓝宝石1000～5000美元/克拉,普通蓝宝石100～500美元/克拉,优质星光蓝宝石售价1000～5000美元/克拉。
近年来,人们多追求颜色纯正、透明度好的优质蓝宝石,而不透明的蓝宝石价值较低,只是具有猫眼或星光的大颗粒不透明蓝宝石才有较高的价值,但是其价格仍低于同重量的颜色纯正的透明蓝宝石。
香港盛世国际艺术品拍卖有限公司2012年公布蓝宝石价格3年涨10倍。据了解,我国出口的蓝宝石,60%在国内销售,剩余的40%则主要通过泰国中转卖到世界各地。随着欧美消费市场的疲软,作为奢侈消费品,蓝宝石的成交量虽然有所下降,但蓝宝石的价格却没有走低。
整个亚洲宝石市场为价格上升、市场扩展。通过向昌乐中国宝石城经营业户走访调查,目前缅甸、泰国、越南等主要亚洲蓝宝石出口国的价格与国内相差无几。泰国4克拉以上的价格为600～2500元/克拉,斯里兰卡6000元/克拉,质量差者1000～2000元/克拉。台湾蓝色蓝宝石售价已达4000美元/克拉,最高达到5500美元/克拉。日本蓝宝石价格大致在2500～5000美元/克拉之间。
(2)国内市场状况
随着国内宝石业的兴起,人们经济生活条件的改善和消费能力的提高,以及对蓝宝石认知度的不断提高,蓝宝石正在受到更多消费者的青睐。近年来,国内蓝宝石市场发展较快,其价格和销售也在不断攀升,昌乐当地蓝宝石价格从20世纪90年代50～60元/克拉,已升至目前平均600～1500元/克拉,特别是近十年升值较快(表2-7-2)。相信我国将会逐渐成为国际上主要的蓝宝石消费国和出口国,其价格也已逐渐与国际蓝宝石价格接轨。
表2-7-2 昌乐蓝宝石价格调查表
(据昌乐宝石城,2012)
6.昌乐蓝宝石前景分析
昌乐蓝宝石透明度较好、颗粒大、含包裹体少,但颜色偏深,与澳大利亚蓝宝石相似,但粒度比澳大利亚蓝宝石大,总体上看应与澳大利亚蓝宝石相同,也应在世界珠宝界占一席之地(澳大利亚蓝宝石大致在斯里兰卡、泰国、缅甸蓝宝石之后,排名第四位),但从目前情况看,却相差甚远,国内一些人以昌乐蓝宝石颜色偏深为由,把其看的一无是处,把其前景也预料的非常悲观,昌乐蓝宝石正以很低的价格流向国外。与此同时,流出的蓝宝石在国外又被当成澳大利亚蓝宝石转手高价出售,尤其是质优的昌乐蓝宝石价格更高,分析其原因主要有:
1)昌乐蓝宝石矿区难以管理,区内闲散劳动力众多,劳动力低廉,尽管当地政府与矿管部门尽了最大努力,但杯水车薪,难以根本解决,致使群众乱采滥挖,争相出售蓝宝石,蓝宝石以相当低的价格流向国外。
2)国内虽有众多的宝石加工厂,但多数加工质量粗糙,无统一格式、款式,难以大量批发,且信誉度低,信息不通,对国内国外行情不了解,收购、加工、销售都很盲目,或者干脆只是转手倒卖蓝宝石原料,成为我国蓝宝石资源的第二个破坏者。
3)直到目前为止,国内对昌乐蓝宝石仍无一个统一的分类方案,从事蓝宝石工作的技术人员多数对国内的蓝宝石情况了解都很少,对国外蓝宝石情况了解更少,蓝宝石未在质量上分开档次,好坏不分,统一论价。泰国及中国香港、台湾等宝石商来昌乐收购时,以极低的价格将优质、劣质蓝宝石以同一价格收进,然后挑出质优者在国外高价出售,劣质者以稍低价格卖给国内一些宝石厂,从中赚取大量利润。澳大利亚宝石专家认为,一些质量好的蓝宝石在国内认为不好,以低价售出国外,而在国外则被高价售出,一些质量不好的蓝宝石反被认为是好的,在国内价格较高销售不出去。最终的结果是质优者低价售出国外,而后被当做澳大利亚宝石高价售出;质劣者在国内几经倒卖,或粗糙加工,难以销售国外,造成积压,致使价格下跌。周而复始,加速了优质蓝宝石的外流和国内劣质蓝宝石的大量积压。
综上所述,昌乐蓝宝石要想找回自身价值,并最终在国际宝石界占一席之地主要有以下几个途径:
a.国家或集体将闲散劳动力集中,开采蓝宝石矿,价格由国家统一管理,禁止原料外流。
b.建立以质量、信誉、信息为宗旨的大型宝石加工厂,注意人才培养,将半成品、成品销往国外,赚取外汇。
c.对昌乐蓝宝石进行统一分类,将优质蓝宝石的价格与劣质蓝宝石的价格拉开档次,防止优质蓝宝石低价外流。
d.星光蓝宝石,昌乐星光蓝宝石可与缅甸星光蓝宝石相媲美,现已发现有蓝色、深蓝色、棕黄色、棕色、深棕色等,颗粒大,星线美丽,甚至有十二条星线者,其有着广阔的市场。
e.金黄色、黄色蓝宝石,本区常可见到小颗粒金黄色、黄色蓝宝石,加工后晶莹闪光,十分美丽,亦有好的市场。
f.按照“深色薄些”的规律加工出颜色显得浅的产品,或者利用具黄色条带的蓝宝石,将黄色加工在刻面宝石的底尖上,一样显得颜色浅而美丽。
g.深蓝色蓝宝石只要款式对路,如祖母绿式,男人戴上庄重文雅,在国外也有一定的市场,尤其是在美国市场较好。
h.人工改色,目前国内外许多高等院校、科研单位的专家们都在潜心钻研改色工艺,如果能成功理想的对蓝宝石进行改色,昌乐蓝宝石在世界上将会有一个崭新的局面。
蓝宝石被镶成成品首饰,其价值也会成倍增长,其销路也会更广,尤其是小于2mm的刚玉,镶成组合首饰(群镶),价格相当惊人。综合回收的刚玉可制成高档磨料,强度较高的刚玉是钢铁和陶瓷工业中的一种优质耐火材料。因此,综合利用刚玉,提高刚玉利用率和宝石出成率都会使本区蓝宝石的资源量增加,将蓝宝石改色,或对切割加工工艺的研究,使其颜色美丽,会使本区蓝宝石矿价值倍增。
7.昌乐蓝宝石市场建设和发展
近年来,昌乐县委县政府十分重视县蓝宝石为依托兴起的珠宝业的发展,出台了一系列政策,促进昌乐县珠宝业不断发展壮大。
硬件建设:1989年以来,昌乐县建立了五图宝石街和昌乐珠宝街,为促进昌乐县蓝宝石产业的发展提供了交易平台。1993年,为了规范整个蓝宝石产业市场,筹建了中国宝石城。中国宝石城位于县城东北部,包括市场贸易区、综合配套区、宝石加工区3个功能区。随着昌乐县蓝宝石产业的发展,原来的宝石城已远远不能满足市场需求,县委县政府决定建立了国际珠宝大厦、立伟国际珠宝广场、明珠大厦、亿克拉国际宝石之都、尚和国际宝石城等,到目前国际珠宝大厦、立伟国际珠宝广场、明珠大厦、亿克拉国际宝石之都已建成,并投入使用,为昌乐县珠宝产业提供了更好的平台,大大促进了昌乐县珠宝产业的发展。
软件建设:为了促进蓝宝石产业的发展,县委县政府制定出台了《关于进一步加快全县珠宝业发展的意见》,成立了宝玉石协会、宝玉石鉴定中心、专项管理队伍,使昌乐县珠宝业得到进一步规范发展。
扩大宣传:为提高昌乐县蓝宝石的知名度和品牌效应,从1996年开始,昌乐县已成功举办12届珠宝展销订货会和10届中国(昌乐)国际宝石节。中国(昌乐)国际宝石节荣获全国节庆活动50强称号。交易额从1996年的3590万美元,到2011年的133亿元。
现在昌乐县珠宝业从业人员达5万余人,珠宝饰品加工、销售企业2000多家,年加工宝石数千万克拉、饰品数亿枚、黄金上百吨,2010年交易额达360亿元,是江北最大的珠宝玉石首饰、旅游纪念品集散地、全国最大的蓝宝石交易中心。其中最具代表性的中国宝石城,是国家工商总局批准命名的国内**冠以“中国”字号的国家大型珠宝首饰专业批发市场,市场内汇集了蓝宝石、钻石、黄金、白银、玉器、翡翠、水晶、珍珠、玛瑙等上百种珠宝产品,拥有蓝天珠宝首饰等几十家驰名商标和著名品牌,多次被评为“全国竞争力百强市场”、“中国珠宝艺术品十大品牌市场”,2010年9月份被评为“国家AAAA级旅游景区”。昌乐县也先后被授予“中国珠宝玉石首饰特色产业基地”、“中国珠宝产业基地”称号。
随着国民经济的快速发展和人们生活水平的提高,蓝宝石越来越成为人们收藏和佩戴的时尚产品,蓝宝石的价值也越来越得到人们的认可,中央电视台曾以“疯狂的石头”报道了昌乐县的蓝宝石的升值奇迹。昌乐县处于胶东半岛高端产业聚集区和山东半岛蓝色经济区,区位优越,资源丰富,为昌乐县更好更快发展提供了战略支持,昌乐县以蓝宝石为依托的珠宝业必将会有更大的发展前景,必将会促进昌乐县经济社会更好更快发展。
(二)铜
位于鄌郚镇南1.5km处,青上南侧的青上铜矿曾规模开采过,有3个矿体,探明储量48691t,属小型矿床,该铜矿1978年已闭坑,但尚有970t保有储量。
(三)膨润土
膨润土也称为膨土岩、斑脱岩,可配制钻井泥浆和做冶金球团与铸造型砂的黏合剂、润滑脂稠化剂,以及造纸与橡胶等工业的填料。膨润土的性能主要取决于蒙脱石的质型、分散性和含量。昌乐县的膨润土系造浆膨润土,主要产地是在宝都街道南肖、五图街道亓家庄和官地,两产地的膨润土为灰绿色,不显层理,块状构造,其储量为23060万t。此外,红河、鄌郚、乔官等镇也产膨润土。
曾有五图膨润土经加工后外销油田做泥浆原料等。
(四)建筑用砂
主要分布在昌乐县汶河流域、白浪河流域及高崖水库和马宋水库库区。
白浪河、汶河和红河的砂层是县内建筑用砂主要的开采目标物。白浪河、汶河和红河的砂层发育,是和其汇水区主要是片麻岩出露有关。以平均采挖深度2m推算,白浪河的砂总量约400万m3,汶河的砂总量约1800万m3,红河的砂总量为80万m3,全县砂资源总储量约2405万m3。
建筑用砂主要是高崖水库清淤,作为副产品开采的建筑用砂。
目前已禁采。
(五)花岗岩
境内出露的可作建筑石材的花岗岩是古元古代黑云二长片麻岩,岩石具片麻状构造。岩石的矿物成分有斜长石、钾长石、石英、黑云母。县内花岗岩总量约1亿m3。目前,昌乐县只在红河镇将军堂有开采。开采的花岗岩可生产水刷石、水磨石,也可用来修路基、墙基、道路、桥梁、港口和堤坝等。
(六)建筑用玄武岩
县内玄武岩分布范围广,主要产于方山、乔山、卧虎山等地,矿层为橄榄玄武岩,主要矿物是拉长石—培长石、橄榄石、普通辉绿石等。玄武岩主要用作铸石原料、生产岩棉、建筑和筑路工程材料。昌乐县储量巨大,总保有储量为7.59亿t。县内开采区主要集中在北岩,用于加工成筑路石子和作为加工岩棉原料。
目前已禁采。
(七)钾长石、脉石英
县内的钾长石、脉石英系花岗伟晶岩脉和石英脉型,发育花岗伟晶岩脉和石英脉群,单脉宽几米,长几十米,属陶瓷用钾长石、脉石英,在营丘镇任家宅科有少量开发,作优质陶瓷原料,钾长石保有储量53万t,脉石英保有储量100万t。
(八)花岗片麻岩(岩砂)
主要分布在鄌郚—朱汉一带,储量约为1亿t,厚度从不足1m到十几米,可代替河砂用于建筑工程。
(九)砖瓦黏土
全县各地均有。县内砖瓦黏土总量达12.9亿t,采挖点分散在县内5大水系,13个镇,35个村庄,多在海拔100m以下近河床的台地上。砖瓦用黏土的开采主要用于砖瓦窑厂的生产。由于国家已明令禁止利用可耕地黏土烧砖,2010年,昌乐县开展了针对砖瓦窑厂的清理整顿工作,全部关停全县64家砖瓦窑、70家石灰窑口,近100处非法采矿加工点,拆除生产加工设备,目前县内无砖瓦窑厂。土地已全部复垦。
(十)矿泉水
县内矿泉水系玄武岩孔隙-裂隙水,属含锶和偏硅酸的重碳酸钙镁型矿泉水。该矿泉水无色、无嗅、透明、无味和无悬浮物,水温16.5～17.5℃,氟、氰化物、砷、汞、镉、镍、银、硝酸盐和氮等含量合乎国家标准,对人体有益的偏硅酸和锶的含量较高,并含有锂、锌等微量元素,TDS低且未受到污染,口感好,县内矿泉水涌水量为350m3/d,有少量开发。
(十一)玻璃石英砂岩
县内玻璃用石英砂岩的化学成分有SiO2、Al2O3、Fe2O3、TiO2等,在下部是中粒石英砂岩,中上部是粉砂岩、页岩和泥晶灰岩,厚十几米至几十米,高崖小寨里矿矿层大致呈背斜弯曲,两翼产状;徐家河矿矿层有5层,每层厚1～2m,夹有页岩和砾岩。主要用于制造平板玻璃和器皿玻璃,保有量为35万t,曾有小规模开采。
棕刚玉现在的发展趋势从国际方面来说，欧、美、日、韩等一些发达国家对我国棕刚玉产品的进口量与日俱增。美国对我国棕刚玉产品的结构性反倾销，就充分说明了棕刚玉精加工产品在美国经济中的战略地位。一方面美国离不开中国的棕刚玉资源，一方面又害怕中国棕刚玉精加工产品品质提高后，带动国内相关领域产品质量的提升，从而威胁美国在国际市场的竞争地位。
从国内方面来看。从国家“一五”期间对磨料磨具生产基地的战略布局和棕刚玉磨料磨具行业规模、产品品种及近几年的迅猛发展来看，棕刚玉在国内仍有一定规模的市场需求。随着我国经济社会的发展和科技的进步，棕刚玉的应用也会更加广泛，其作用也直接关系到工业、农业、国防和民众生活的方方面面，与国计民生、国家安全息息相关，它已成为国民经济中不可缺少的重要组成部分。
1.磨料用途及需求量。磨料属于基础工业原材料，被称为“工业的牙齿”，以其尖锐边角的颗粒和硬度高等特性广泛用于机械、电子、轻工业、化工、建材、冶金、陶瓷、航天、军事及IT产业等领域，人造刚玉属于普通磨料，是应用最广，用量最大，生命力最强的磨料产品。
目前，我国磨料行业每年使用棕刚玉的总量为45万吨(粒度砂)，其中树脂和橡胶结合剂磨具用量16万吨，陶瓷磨具用量17万吨，涂附磨具用量12万吨。
2.耐火材料用途及需求量。棕刚玉良好的耐火性能和耐压性能使其广泛用于高档耐火材料。我国是全球最大的钢铁生产国。大型炼钢炉所用耐火材料均缺不了棕刚玉，我国耐火材料行业每年使用棕刚玉75万吨。随着钢铁冶炼技术的发展，棕刚玉在耐火材料方面的用量会不断增长。
3.出口。我国棕刚玉每年出口约60万吨，每年自用棕刚玉约120万吨，合计约为80万吨。
黑刚石是什么东西？一、 矿产名称：刚玉（Corundum）
二、 矿床类型及其分布
刚玉矿床类型主要有三类，现分述如下。
1、岩浆岩矿床
本类型矿床中又可分为两种。
（1）霞石正长岩刚玉矿床
该类型矿床是在岩浆分异作用过程中形成的，刚玉集中于岩体的边缘部位。如加拿大安大略阿斯庭斯刚玉矿床。刚玉为柱状晶体，长达50cm，Al2O3含量在95%以上。
（2）去硅伟晶岩刚玉矿床
该类型矿床见于南非德兰士瓦附近。围岩为太古代杂岩，刚玉产于伟晶岩中，品位变化很大，低者仅5%，而富集部位品位达80%左右。该矿床除伟晶岩外，还有一种粗结晶岩石，称为珠云刚玉岩，其中刚玉成层状，出现于珍珠云母的集合体中。
2、变质岩刚玉矿床
主要为在碱性热液作用下，由次生石英岩中的高铝矿物如红柱石、蓝晶石等，经变质作用形成。这种矿床的矿体多为透镜状，长度可达数百米。刚玉常与红柱石共生。富矿中刚玉的含量可达95%。
3、刚玉砂矿床
刚玉砂矿床为原生矿床风化产物，矿石中常伴生有红柱石，蓝晶石，有时还伴生有红、蓝宝石。
资源分布
中国刚玉矿床分砂矿和原生矿两种，主要产地有：江苏六合，福利明溪，海南蓬莱，湖北英山，云南麻粟坡，河南灵宝，西藏曲水等地。此外，河南登封及陕西佛坪新见有矿产地。
三、 矿床的一般工业指标
砂矿：
工业品位：含矿率（矿物）≥7.7千克/米3。
刚玉矿物：含Al2O394%。
有害组分：Fe2O3 3.53~4.35%。
灼失量： 0.06~0.23%。
可采厚度：0.5米。
原生矿：
工业品位：矿物30%。
四、 矿石性质
刚玉是一种纯的结晶氧化铝，莫氏硬度为9，在天然矿物中，硬度仅次于金刚石。，刚玉虽是铝的氧化物，但密度是4g/cm3左右。比金属铝大。刚玉的外观有强烈的玻璃光泽，颜色多样，常见黄灰、蓝灰。含钛的刚玉呈碧蓝一青蓝色，称蓝宝石，含铬呈红色透明者则称红宝石，绿色的为绿玉，黄色的为黄玉，都是名贵的宝石。
刚玉的主要性质列于表1。
表1 刚玉的矿物性质
化学式
化学组成%
密度g/cm3
莫氏硬度
晶系
晶形
颜色
Al2O3
Al52.9 O47.1
3.39~4.10
9
三方晶系
板、柱、锥
无色、白、灰、黄、褐、绿、蓝色
刚玉的结晶中，当含有磁铁矿，赤铁矿、石英等杂质，并呈铁矿一样外观的粒状集合块时，称为刚玉砂或称金刚砂（但金刚砂这一名称有时亦指碳化硅）。金刚砂在一般情况下约含60%的刚玉（参见表2），多呈锖灰色和黑色。密度2.7~4.3 g/cm3，莫氏硬度为7~9。
表2 金刚砂的化学组成（%）
产 地
Al2O3
SiO2
Fe2O3
CaO
MgO
H2O
希腊纳克斯刚砂
62.62
4.90
31.41
0.45
0.06
1.04
土耳其刚砂
60.10
1.80
33.20
0.80
5.62
日本新木浦刚砂
48.42
8.40
19.90
4.76
湖北英山甲河刚砂
94
3.53~4.35
五、 工艺特性及主要用途
刚玉主要用作研磨材料。可制成砂轮、研磨盘、研磨纸及研磨粉等，也可作仪器快速转动轴承。刚玉粉还能磨修精密仪器的光学玻璃。透明色鲜的刚玉则是天然宝石。
由于人造磨料（包括人造刚玉和碳化硅）具有成型自由、质量均匀、能大批生产等优点，因而大量取代了天然刚玉作各种研磨材料。人造刚玉是将铝矾土在电弧炉中熔化，提高氧化铝的成分，然后将凝固块粉碎、整粒而成。日本工业规格规定，由棕色刚玉结晶组成者称“棕刚玉磨料”，用符号A表示。高纯度的氧化铝用同样方法制成的产品中，由纯白色刚玉结晶组成者称“白刚玉磨料”，用符号WA表示。在整粒的制品中，由刚玉结晶和莫来石结晶组成者，称为“人造刚砂磨料”（AE）。
此外，用刚玉磨料制成的砂布、砂纸，用符号AA表示，用刚玉砂制成的砂布和砂纸，用符号E表示。
在刚玉磨料内加入结合剂，可制成砂轮。用粘结剂使刚玉磨料固定在棉布和纸的表面，可制成砂布和砂纸。刚玉磨料除上述用途外，还可作高铝耐火材料的原料。
用刚玉磨料作原料制成的砂轮（A、WA砂轮）用于软钢、高速钢、特殊钢的磨削加工。砂布、砂纸用于木材、钢材的研磨加工。尤其是1级砂纸（AA）适合作木工和不锈钢的研磨用。
（金）刚砂布、（金）刚砂纸在电镀自行车时，可用于研磨基底，还用于其他理化仪器的加工和精加工等方面。
在人造刚玉磨料的微粉中，混入脂肪、脂肪酸或树脂等油脂类，经加热、冷却、固化后，可制成油脂性研磨材料。在油脂性研磨材料中，用刚砂和人造刚玉作原料制成棒状抛光膏，用于硬金属表面粗加工的研磨。用烧成刚玉作材料制成的“白棒”，广泛用于合成树脂和木制品的研磨加工。
由于刚玉强韧和耐久性好，和水泥、沥青等有良好的调和性，可用于公路止滑、化工厂板铺装以及堰堤护床的表装材料、耐火材料及生产人造刚玉（假宝石）的原料等方面。
六、 产品质量要求（标准）
（一） 目前国内尚无统一指标要求，根据用途参考我国已开发利用的矿床实例，列出如下标准：
1、湖北英山甲河刚玉矿床
工业品位：含矿率矿物7.7kg/m3, 刚玉矿物含Al2O394%。
有害组分：Fe2O33.53~4.35%；烧失量0.06~0.23%。
可采厚度：0.5m。
2、西藏曲水宗娘规原生刚玉矿床
工业品位：矿物30%。
3、据原苏联资料：当刚玉的Al2O3大于75%时，矿石含刚玉达55%者，不须选矿；含10~15%时须选矿后才能利用；在选矿条件好的情况下，甚至可降低到5%。
刚玉粉一般含刚玉12~15%；含刚玉20%以上为好矿；含8%的有时也可用。工业利用的刚玉矿石中氧化铁（FeO）加三氧化二铁（Fe2O3）的含量不应大于2~3%。刚玉粉常是一些细粒的暗色岩石，其成分除刚玉外，还含有铁矿物，因此为次要产品，主要是作研磨用的砂纸和砂布。
4、国际市场上刚玉的规格是按Al2O3含量及颗粒大小划分的。
南非刚玉分级标准见表3。
表3 南非刚玉分级标准
级 别
Al2O3, %
颗粒直径，cm
1级
95
1.23
2级
90~95
0.615~1.23
3级
90
0.313~0.615
4级
80
0.313
(二)中国五金矿产进出口公司山东省分公司对人造刚玉要求
(1)白刚玉
用铝氧粉在电弧炉中经高温熔炼而成.
白刚玉主要化学成分见表4.
表4 白刚玉主要化学成分
粒 度
Al2O3
Na2O
24~28目
98.5%
0.6%
100~280目
98.5%
0.8%
63~14μm
98%
0.8%
10~5μm
97%
0.8%
物理性能：
显微硬度（维氏）：2200~2300kg/cm2；
密度：3.98g/cm3；
比热：1.1kj/(kg·k) (20~900℃)；
熔点：2050℃；
热膨胀系数：6.4（20~400℃）；7.6(20~800℃)；
韧性（单颗粒抗压）：0.72kg。
用途：用其制造的磨具适合磨削硬度较高的钢材，如高碳钢、高速钢、淬火钢和薄壁零件，此外还可作超精研磨、抛光材料，精密铸造型砂、喷涂材料、化工触媒载体、特种陶瓷、高级耐火材料、高级建筑材料等。
（2）棕刚玉
由铝矾土，园钢、煤和铁屑在电弧炉中高温冶炼而成。
棕刚玉主要化学成分见表5。
表5 棕刚玉主要化学成分
粒 度
Al2O3
TiO2
12-80目
94.5-97%
1.5-3.8%
100-180目
93.5%
1.5-3.8%
240-280目
92.5%
1.5-3.8%
物理性能：
显微硬度（维氏）：1800~2200kg/cm2；
密度：3.97g/cm3；
比热：1.1kj/(kg·k) (20~900℃)；
熔点：2050℃；
热膨胀系数：6.4（20~400℃）；7.6(20~800℃)；
韧性（单颗粒抗压）：1.14kg。
用途：用其制造的磨具适用于磨削各种抗张强度较高的金属，如碳钢、合金钢、可煅铸铁、硬青铜等，此外还广泛用于耐火材料、化工、填料及精密铸造方面。
七、 综合利用工艺技术
（一） 刚玉的选矿一般采用筛分，跳汰以及磁选等联合处理方法。根据试验，刚玉与伴生矿物的分离可采用浮选法。
1、南非刚玉选矿
南非刚玉选原矿是赋存于冲层中含5%刚玉结晶的矿石。首先，原矿通过筛孔为18mm的固定筛进行筛分，筛上物料在摇动的手筛上采用手选，选出聚集于中央部分的结晶；筛下物料进入装有3 mm孔眼筛的摇动槽；摇动槽的筛下产品丢弃，而筛上产品送手动的旋转圆盘中进行洗矿后，即为精矿。对于块矿的选矿是将矿石给入木桶中，使其脱去矿石上面附着的脉石，然后进行筛分。
2、加拿大刚玉选矿
加拿大所产刚玉的选矿流程是将含Al2O310.5%的原矿用跳汰和摇床处理，得到含Al2O355%的精矿，再将其干燥后磁选，进而通过威尔弗来摇床或空气跳汰机进行精选，回收含Al2O390~95%的最终精矿。此外，还将此种选矿厂的废石进行再处理，回收刚玉精矿。
3、美国刚玉选矿
美国在第二次世界大战中，曾对国内产出的刚玉矿进行了开发，其中对蒙塔纳州加勒廷盖特维地方所产的矿石进行了选矿试验。该矿石以长石和云母为主，伴生有相当数量的刚玉，以及比刚玉少的矽线石、少量的电气石和金红石。其中云母为黑云母和白云母，长石为斜长石，铁硅钪矿、斜微长石等。刚玉和矽线石大部分分别在0.4mm和0.2 mm的条件下单体分离。原矿石含有刚玉11~15%，将矿石粉碎至1.7~18 mm并进行筛分后，以硅铁作介质，进行重介质选矿。如分离密度采用3.10g/cm3时，所得刚玉精矿品位为91.6%，其回收率为34.6%。
未进行重选的-1.7 mm粒级的重选尾矿（浮物），经破碎、分级，然后按不同粒度在摇床上进行选别。由于刚玉的品位只能提高到19.5%，须要进一步采用磁选和浮选进行精选。
对-0.15 mm的摇床精矿经过磨矿，在磁性过滤机中磁选后，非磁性产品进一步用氟化钠和油酸进行浮选，通过四次精选，刚玉精矿的品位达87%，回收率为64%。
（二）开发生产实例
1、刚玉用于研磨材料
刚玉其莫氏硬度为9，在天然矿物中，硬度仅次于金刚石，主要用于研磨材料。
制法及工艺：刚玉经破碎、分级，制得不同粒级产品。加入结合剂，可制成不同型号的砂轮；用粘结剂使刚玉磨料固定在棉布和纸的表面，可制成不同型号的砂布和砂纸。
2、刚玉用于耐火材料
刚玉耐火材料在Al2O3—SiO2二元系内形成的所有不同组成的耐高温的物相中具有最高熔点，并且还有极优良的力学性质、热性质、电性质和化学性质。因而，它在各个工业部门中的用途很广。例如高强度高密度的烧结刚玉砖，在近代大型高炉腰部位使用，使高炉寿命长达7~8年，并持续承受负荷在高温情况下正常工作。
制法及工艺：刚玉经粉碎，分级制得合适粒度产品，加入其它辅料后充分混练；加入结合剂成型；成型产品一般要经过1650~1800℃（有时达到1850℃）高温烧成，冷却后出窖即得成品。
八、 开发利用现状及发展趋势
刚玉主要用作高级研磨材料，制成砂轮、砂布和砂纸，刚玉粉还能用于磨修精密仪器的光学玻璃；利用人造刚玉磨料微粉，加入油脂类物质中，经加工制成油脂性研磨材料。另外刚玉具有耐火度可达2000~2050℃的高熔点特性，在耐火材料工业得以广泛应用。由于刚玉强韧和耐久性好，已被人们应用于公路、机场、化工厂等部门做为止滑、耐磨、耐碱腐蚀等制品。
我国开发利用刚玉资源起步较晚，应用领域有限，产品品种简单、档次低。因此，加大技术投入，提高刚玉产品技术附加值和产品种类，扩大应用范围是刚玉开发利用的关键。
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