石榴子石（Garnet）
壹、概述
石榴子石是石榴子石族礦物的總稱。其壹般化學通式為：A3B2[SiO4]3，其中A代表二價陽離子鈣、鎂、鐵、錳等；B代表三價陽離子鋁、鐵、鉻、錳等。石榴子石有很多種屬，常見的見表3-9-1。石榴子石壹般呈大小不等的結晶顆粒，具有硬度適中（6.5～7.5）、熔點高（1170～1280℃）、化學穩定性好等特點。
石榴子石礦床有原生礦床和砂礦床兩種類型。我國原生石榴子石礦床類型有：榴輝巖型、蛇紋巖型、斜長角閃巖型、榴閃巖型、絹雲母石英片巖型、片巖型、黑雲母石英片巖型、黑雲母夕線石片麻巖型、夕線石石英片巖型、紅柱石片巖型、夕卡巖型等。
表3-9-1 石榴子石族礦物的典型性質
根據石榴子石礦床的成因類型及伴生礦物的種類，可將石榴子石礦石分為三種類型：伴有其他非金屬礦物的區域變質巖型石榴子石礦石，伴生在金屬礦物內接觸帶的變質巖型石榴子石礦石，伴有其他重砂礦物的砂礦。
目前我國對石榴子石礦床還沒有統壹規定的工業要求。現將不同礦區的壹般工業要求，舉例如下。
（1）四川茂汶石榴子石砂礦床 邊界品位礦物含量4000g/m3，工業品位礦物含量6000g/m3，可采厚度0.5m。
（2）吉林通化光華石榴子石原生礦床 工業品位礦物含量大於14%。
我國石榴子石礦產主要分布在四川阿壩，湖北棗陽、大冶，湖南嶽陽、華容，吉林延邊，江蘇東海，黑龍江呼瑪，山西和順，河北邢臺，陜西安康以及安徽、浙江、內蒙古等地。
二、石榴子石的主要用途及技術指標
由於石榴子石具有硬度大、熔點高、化學性質穩定等性質，主要用作研磨材料，制成各種砂輪、砂布、砂紙及研磨砂或噴砂，以磨光或拋光金屬、玻璃和木制品。粒狀石榴子石作為砂濾材料，用以凈化飲用水或處理汙水。石榴子石也可作石油鉆井泥漿的加重劑和鋪飛機場跑道的材料。石榴子石微粉可作橡膠和油漆塗料的填料。優質的石榴子石可作鐘表、精密儀表的軸承。透明色艷大粒石榴子石可作寶石。人工合成釔榴石用作激光材料，合成鎵釓榴石作計算機的存儲元件。
由於石榴子石的用途不同，對其要求的技術指標亦不同。石榴子石的幾種主要用途的壹般質量要求分述如下。
1.研磨材料
作磨料用的石榴子石通常是鐵鋁榴石，壹般要求作磨料的石榴子石硬度不小於7.5，石榴子石含量大於93%，破碎和篩分後的產品應是大小不壹、棱角分明的顆粒，石榴子石新鮮無蝕變，解理不完全。不同部門對石榴子石磨料的工業要求見表3-9-2。
表3-9-2 不同部門的工業要求
機械電子工業部頒布的石榴子石磨料標準（ZBJ43006-88）中包括了對粒度、粒度組成、化學成分、顆粒密度、磁性物允許含量、雜質含量及其允許最大的顆粒等要求。
按石榴子石磨料顆粒大小分為41個號，記作：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、W3.5、W2.5、W1.5、W1.0、W0.5。
4#至W5各號粒度組成應符合國標GB2477-83磨料粒度及其組成的規定。4#至240#檢查用篩見表3-9-3（GB2477-83）。4#至240#各號粒度組成見表3-9-4（GB2477-83）。W63至W50各號粒度組成見表3-9-5（GB2477-83）。W40至W0.5各號粒度組成見表3-9-6（ZBJ43006-88）。
表3-9-3 4#至240#檢查用篩（GB2477-83）
表3-9-4 4#至240#粒度組成（GB2477-83）
表3-9-5 W63至W50各號粒度組成（GB2477-83）
表3-9-6 W40至W0.5各號粒度組成（ZBJ43006-88）
4#至W0.5各號粒度的化學成分要求見表3-9-7。磁性物允許含量見表3-9-8。礦物雜質含量及其允許最大顆粒見表3-9-9。
顆粒密度以46#粒度為代表號，不小於3.95g/cm3。
石榴子石磨料材料除制成各種砂輪、砂布、砂紙外，還可作噴砂原料。工業上常用噴砂來清除各種材料表面的各類汙垢，尤以去除鋼鐵銹蝕層最為廣泛。各國對金屬表面的清除都有各自的標準，但多數國家分為四級，如美國噴砂除銹標準SSPC分為出白級、接近出白級、工業級、清掃級。目前工業生產中采用的噴砂原料有矽質河砂、石英砂、石榴子石、激冷鐵砂、可煆鐵丸、鋼線粒等。在相同的噴砂作業條件下，石榴子石比石英砂、河砂、海砂使用壽命長；與其他噴砂原料相比，石榴子石噴砂每使用壹次的相對成本較低；表面清理質量可達到出白級。
2.過濾介質
壹般要求是鐵鋁榴石，純度應大於98%，粒徑範圍是0.25～5mm。要求石榴子石結構相當壹致，顆粒遇水不崩解且溶於鹽酸的物質不超過2%，顆粒的形狀可以從圓形到棱角，扁平的或細長的則不適用。商品上用來控制其質量的標準是有效粒度和壹致性系數。
有效粒度是指要求粒度的最大和最小的平均數。具體指標是小於有效粒度的砂（以重量計）不超過10%。通常有效粒度的範圍為0.35～0.65mm。
表3-9-7 4#至W0.5各號粒度的化學成分（ZBJ43006-88）
表3-9-8 磁性物允許含量（ZBJ43006-88）
表3-9-9 礦物雜質含量及其允許最大顆粒（ZBJ43006-88）
壹致性系數是指占60%以上的砂的粒度中，大的顆粒對有效粒度的比例。壹般壹致性系數為1.25～1.80，平均是1.55～1.60。
世界主要的石榴子石生產國是美國、澳大利亞、印度和中國。世界上石榴子石最大消費國是美國，每年消耗5×104～6×104t，其中用於噴砂和水力切割的占60%，用於水過濾砂的占20%，供塗敷磨料用的占10%，作精密介質拋光電子部件的占7%，拋光陶瓷玻璃的占3%。日本和西歐各國主要靠進口來滿足對石榴子石的需求。
目前我國石榴子石產品的應用範圍較窄，主要用於大理石加工、玻璃制品的研磨，少量用於顯像管、印刷膠板的研磨。我國產的石榴子石主要出口到日本和東南亞。我國主要石榴子石生產企業有：四川樂山斑竹灣金剛砂廠、河北邢臺天然金剛砂廠、陜西山陽石榴子石廠、內蒙古明星礦業公司、江蘇東海安峰磨料廠等。
三、石榴子石礦石的選礦
用於石榴子石礦石選礦加工的方法見表3-9-10。在確定選礦工藝流程時，這些方法如何組合使用，視礦石性質而定。
表3-9-10 石榴子石礦石的選礦方法
石榴子石礦石磁選—重選—磁選聯合選礦原則工藝流程見圖3-9-1，重選—磁選—重選聯合選礦原則工藝流程見圖3-9-2，石榴子石精礦深加工原則工藝流程見圖3-9-3（丹鳳石榴子石礦選礦的精礦）。石榴子石精礦深加工是通過振動磨等超細磨礦設備進行超細磨，再經化學浸出、水洗，使石榴子石含量達到93.7%以上。利用不同粒徑的石榴子石在介質中沈降速度的差異，采用水力淘析法分級，最終可獲得45μm到5μm，以及更窄粒級的磨料。
圖3-9-1 石榴子石磁選—重選—磁選聯合選礦原則工藝流程
圖3-9-2 石榴子石重選—磁選—重選聯合選礦原則工藝流程
圖3-9-3 石榴子石精礦細磨和超細分級工藝流程
內蒙古烏拉特後旗明星礦礦石類型為絹雲母石榴子石石英片巖。礦石呈鱗片狀變晶結構，片狀結構。礦石的礦物組成為：絹雲母45%～50%，鐵鋁榴石15%，石英35%，蝕變鐵礦物、電氣石、十字石5%。采用浮選—磁選聯合工藝流程（圖3-9-4）。獲得的絹雲母精礦含絹雲母90.13%，石榴子石精礦的石榴子石含量92.22%，石英精礦的石英含量97.47%。
圖3-9-4 明星礦石榴子石浮選—磁選聯合試驗流程
主要參考文獻
[1] 《非金屬礦工業手冊》編輯委員會，非金屬礦工業手冊（上、下冊），冶金工業出版社，1992.12。
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