红柱石的组成和结构，在加热过程中的变化和典型应用

红柱石(Al2O3·SiO2)是一种导热系数低、体积稳定、机械强度高、抗蠕变和抗CO侵蚀性能优异的天然矿物。可直接用于制作耐火材料，不需煅烧。用于冶金、建材等行业。与焦宝石、高铝矾土、烧结莫来石、棕刚玉等高铝耐火材料相比，红柱石在高温下可转变为具有毛细孔的网状莫来石和充满富硅玻璃相的独特复合结构。具有优良的抗渣性和抗热震性。研究表明，红柱石的莫来石反应受化学成分、温度、粒度等因素的影响，这些因素在很大程度上决定了红柱石产品的性能。本文介绍了红柱石的组成、结构、加热过程中的变化及典型应用。

红柱石的组成与结构

红柱石通常是横截面接近正方形的柱状晶体。红柱石相含量一般为90% ~ 95%，杂质组分沿晶体取向排列，横截面呈十字形。它叫空心晶石，通常含有碳质、氧化铁、云母(绢云母和黑云母)、钛铁矿和石英，红柱石的晶格中也会出现一些杂质。红柱石在世界范围内储量丰富，主要产自南非和法国，含量通常为8% ~ 25% (w)，市售红柱石粒度在2μm ~ 8mm之间，Al2O3含量在55% ~ 61% (w)之间。

红柱石晶体结构为正交晶系，a=0.778nm, b=0.792nm, c=0.557nm, z=4。Al-O八面体以共边方式连接，并沿c轴方向成链连接。链与Al和Si-O四面体连接，配位数为5。阴离子有两种配位情况:一是参与Si- o四面体，与1si和2al连接;二是不参与Si-O四面体，只与3个Al相连。红柱石晶体为菱形柱，与Al- o八面体链的延伸方向一致。Al-O八面体中的Al3+被Fe3+取代变成红色，被Mn3+取代变成绿色。

2.红柱石的加热变化

红柱石具有明显的各向异性。M.Ghassemi等沿着红柱石不同结晶方向取样(见图1)，测量并比较其在900℃以下的膨胀行为。此时样品未发生相变，仍处于红柱石相。结果如图2所示:a轴方向的热膨胀系数最大，c轴方向的热膨胀系数最小。