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石榴石的生产消费和国际贸易

石榴石的生產消費和國際貿易彶紲掛恅祫ㄩ•關鍵詞︰石榴石生產消費國際貿易•信息整理︰慧典市場研究報告網 /•信息來源︰慧典市場研究報告網整理•發表時間︰2011年12月09日慧典市場研究報告網訊1. 石榴石(Garnet)概述︰天然石榴石(garnet)是一組具有等軸晶體結構,物理性質和化學成分相似的復雜鋁(鈣)酸鹽礦物的總稱;石榴石礦物通常化學式為X3Y2(SiO4)3,這里X可能是二價鈣、鐵、鎂或錳等,而Y代表三價鋁、鉻、鐵或鈦(少有);石榴石的英文名字是garnet,這一名稱源自中古英文garnet,意思是深紅色;或由拉丁字“granatus”演變而來,其意是晶粒狀;還可能是參照Punica granatum (石榴pomegranate), 因這種礦物與石榴的種子相似,故名石榴石。

石榴石屬于島狀酸鹽礦物;它的物理性質隨其成分的差異亦有變化;通常,石榴石外觀為結晶顆粒;顏色有多種多樣,幾乎佔了所有顏色,包括紅色︰紫紅、血紅、深紅、桔紅、玫瑰紅、褐紅、橙紅、棕紅、暗紅、桃紅、紅褐等;黃色︰桔黃色、黃褐等;綠色︰黃綠、鮮綠、暗綠等;以及藍色、紫色、黑色、棕色和無色等,最稀缺的是上世紀90年代發現的藍色石榴石;上述顏色中,有的在不同條件下,有時發生變化,如有的在白天陽光下呈藍綠色,在白熾燈光下,則呈紫色,這是因為石榴石含釩的緣故;其它變色的石榴石不一一列舉,有時,人們把這些石榴石誤認為是紫翠玉。

石榴石有玻璃光澤;岩礦具有角裂隙、介殼狀斷口,邊角鋒利,有玻璃或樹脂光澤;莫氏硬度6.5—7.5,比重3.1—4.3;熔點為1170-1315攝氏度;常呈完好晶形,如菱形十二面體、四角三八面體、或立方晶形;另外,在X3Y2(SiO4)3化學式中,當鈣位于X位置時,有以下幾種少見的石榴石組礦物生成︰● Goldmanite: Ca3V2(SiO4)3釩鈣榴石● Kimzeyite: Ca3(Zr,Ti)2[(Si,Al,Fe3+)O4]3 鋯榴石● Morimotoite: Ca3Ti4+Fe2+(SiO4)3鈦鐵榴石● Schorlomite: Ca3(Ti4+,Fe3+)2[(Si,Ti)O4]3鈦榴石含氫氧化物-鈣處于X 位置時,有以下幾種石榴石礦物︰● Hydrogrossular: Ca3Al2(SiO4)3-x(OH)4x水綠榴石;Hibschite: Ca3Al2(SiO4)3-x(OH)4x (x 為 0.2 至1.5)Katoite: Ca3Al2(SiO4)3-x(OH)4x (x 大于1.5)鎂或錳位于X 位置時,則生成以下石榴石礦物︰● Knorringite: Mg3Cr2(SiO4)3鎂鉻榴石● Majorite: Mg3(Fe,Al,Si)2(SiO4)3鎂榴石● Calderite: Mn3Fe3+2(SiO4)3鐵錳榴石;總之,石榴石組礦物由于化學組成的差異,構成不同石榴石礦物︰另外,除了天然石榴石外,還可以根據需要,人工合成石榴石,其通常化學式是 A3B2(C O4)3,在C()的位置上,可有許多元素替換,其中包括釔、釓、鍺、鎵、鋁、釩和鐵等;如用于激光媒介的釔榴石Y3Al2(AlO4)3和計算機存儲材料的釓榴石Gd3Ga2(GaO4)3等。

在世界範圍內,天然石榴石的生成,大致可分為原生礦床和次生礦床兩大類︰原生礦又分為榴輝岩型、片麻岩和片岩型、火山岩型、偉晶岩型(pegmatite)和接觸交代矽卡岩型等類型;大量存在于片麻岩(gneisses)、片岩(schists)、接觸變質岩(contact metamorphic rock)和變質晶體石灰石﹝metamorphosed crystalline limestone﹞中;次生礦床就是砂礦石榴石(alluvial garnet),按產出位置可分為風化的殘坡積砂礦、河湖沉積砂礦和濱海砂礦三種類型,在世界許多地方存在于重礦砂和礫石礦床中;概括說來,石榴石礦床分布廣泛,但具有商業開采價值的礦藏發現較少;目前國際貿易中主要石榴石交易品種是鐵鋁榴石和鈣鐵榴石,這兩種石榴石質硬而重,工業用途較廣。

石榴石的用途︰石榴石的使用始于銅器時代,主要用作寶石和磨料,所以根據石榴石的用途,又分寶石級石榴石和工業級石榴石,本文談及的是工業級石榴石;石榴石化學惰性強,熔點高,韌性好,不溶于水,酸中溶解度只有1%,基本不含自由,具有較高的抗物理撞擊性能;以及較高的硬度、邊角鋒利度、磨削力和比重,加上它的再循環使用能力,使它對許多工業部門來說,是一種理想的多用途材料;從作為滲濾介質到噴水切割,噴砂研磨等方面,均可使用石榴石;目前已經用于許多重要工業部門,比如光學工業、電子工業、機械工業、儀器儀表、印刷工業、建築建材、以及地礦等部門;作為研磨級石榴石,可細分為兩類︰噴砂級和噴水級;將開采或收集的石榴石粉碎成小顆粒;大于60目的通常用于噴砂;20目至60目的石榴石用于噴水切割;其它小于20目的,用于拋光玻璃和精研;總之,較大顆粒用于快速加工工序,而較小顆粒石榴石用于精細修整;噴砂研磨介質︰有三大用途︰一是噴砂級石榴石可用于噴砂除銹,噴砂去污,磨削鋼鐵等材料,用于造船及大型成套設備制造的金屬表面準備,船舶維護等;二是制造型砂、燒結磨具和涂覆粘接磨料,如砂紙、砂輪、砂布和研磨膏等,用于木材、皮革等的加工︰在樹脂磨具中,石榴石可作填充劑替代碳化、棕剛玉,由于無游離二氧化,石榴石是環保型噴砂材料;石榴石也可制成固結砂輪,用以磨削鏡頭和鏡片;石榴石對木材、玻璃、陶瓷制品、皮革、石料等的加工,均可獲得良好的效果。

三是用作拋光材料︰高等級的石榴石粉可用于拋光光學儀器、光學玻璃、電視機顯像管、LCD熒光屏、示波管、鏡頭、眼鏡、鏡片,磨砂玻璃、工藝玻璃杯瓶等,以及片、單晶、鍺、鋰等電子和半導體材料;在機械儀表工業中,拋光零部件、工具、刃具和量具等;在印刷工業中,用于研磨金屬印版等;它在磨削拋光上述材料時,很少產生擦傷和劃痕。

在建築工業部門,用于打磨高級地面,玻璃、陶瓷制品;加工天然和人造石材;制造高鐵水泥;加工石米彩砂,涂料填充料等;在礦冶部門,用于研磨金相樣品等;在珠寶首飾行業,石榴石用于加工打磨寶石;由于目前噴砂研磨市場,大量使用砂、礦渣和煤焦等材料,有不可克服的缺點,容易造成塵,嚴重污染環境;而石榴石,基本沒有上述缺點,而且供應穩定,材質清潔,適合用作噴砂研磨材料,現在已經部分地代替砂,將來有可能完全取而代之;噴水切割︰由于其邊角鋒利,切割速度快,粒度穩定,耐用持久等優點,石榴石使用廣泛,成效好;石榴石漿液通過高壓噴嘴,依靠高壓水流進行水刀切割,用于切割石油(天然氣)管道、鋼鐵、鋁型材、玻璃、塑料等;這種切割方法精確無塵而且安全環保,沒有火花產生,切割速度快,粒度穩定,耐用持久,廣泛用于航空航天和國防大型船舶制造等。

過濾介質︰石榴石用作多重水過濾介質,用于工業廢水和民用飲水的淨化過濾,特別是純淨水的生產;用于游泳池水淨化等;交通運輸︰利用其抗風化和磨擦時不產生游離SiO2的特性,低品級的石榴石顆粒可用于建造機場跑道和防滑高速路面;制造高鐵水泥,加工成彩石米、彩砂等;儀表工業︰結晶好的石榴石可作儀器儀表的軸承;石化工業︰由于石榴石密度高,可用作石油鑽井泥漿加重劑,以及利用其化學惰性和韌性,用作橡膠、塑料和油漆涂料的填料;現代科技︰用于人工合成釔榴石,以生產激光材料;合成鎵釓榴石,用來制造計算機存儲元件等。

由于石榴石主要用于研磨材料,石榴石的粒度和結構應力,特別是結構應力非常重要,它可決定產生塵埃的數量,回收的能力及其綜合成本。

2.世界工業級石榴石儲量和生產︰2.1世界工業級石榴石儲量︰美國︰美國石榴石資源主要集中于紐約州靠近North Creek 的粗晶粒片麻岩中,其它較大礦床分布于愛達荷州,緬因州,蒙大拿州,新罕布什爾州,北卡羅來納州、奧勒岡州等。

中國︰根據中國國土資源部資料,截止2009年底,中國石榴石礦物查明資源儲量約為5400萬噸,主要礦床(按礦石儲量排序)分布在湖北(25984萬噸);山東(4945萬噸);四川(1398萬噸);河北(1172萬噸);內蒙(605萬噸);陝西(378萬噸);吉林(260萬噸);山西(139萬噸)等;印度︰研磨級石榴石礦床主要分布在Andhra Pradesh, Chhattisgarh, Jharkhand, Kerala, Orissa, Rajasthan 和 Tamil Nadu各州;石榴石砂礦主要分布在Kerala, Orissa and Tamil Nadu等州的濱海海砂與鈦鐵礦、金紅石和線石等共生。

除上述外,其它國家如澳大利亞、加拿大、俄羅斯和土耳其等也有較大石榴石礦床;排在上述國家之後,還有智利、捷克、巴基斯坦、南非、西班牙、泰國和烏克蘭等國家,也較富有石榴石資源。

2.2 世界石榴石生產︰世界工業石榴石的生產,據USGS的統計,2010年為141萬噸。

從2010年生產統計來看,澳大利亞、加拿大、中國、印度和美國是世界上主要生產國家,面向國內外市場;近年來,俄國和土耳其也開始進行石榴石的商業開采,主要是面向國內市場。

另外,有一些小的生產國家如智利、捷克、巴基斯坦、南非、西班牙、泰國和烏克蘭等,產量較少,主要用來供應國內用戶。

目前,印度、中國等亞洲國家石榴石生產佔世界總產的55%,而且成本最低;澳大利亞2010年生產約15萬噸,北美生產為5萬噸,非洲地區約2萬噸。

澳大利亞、印度、中國和美國等國家生產的石榴石,除了供應國內需求外,還要出口供應世界石榴石市場。

目前,根據石榴石產地不同可分為砂礦和岩礦;砂礦分濱海砂礦和河床砂礦,濱海砂礦主要位于印度和澳大利亞海濱,所以世界部分主要石榴石生產廠家均位于印度和澳大利亞;河床石榴石礦床(River garnet)主要富集在澳大利亞,屬于砂積礦床(placer deposit)。

岩礦石榴石的應用歷史最久,主要產于美國、中國和西印度;岩礦石榴石晶體加工包括︰在選礦廠破碎,然後風選純化,磁選過篩,必要時再進行水洗;破碎後的石榴石,有鋒利的邊角,因之比砂礦石榴石的功能要好得多,因砂礦石榴石經過千萬年的滾磨,邊角已經變得圓滑;根據美國USGS的資料,世界主要生產石榴石國家產量統計︰2.3 國別生產概況︰美國︰2010年,美國石榴石精礦生產54000噸,比2009年的45600噸,增加18%,幅度較大;2010年,北美地區有4家主要公司開采工業用石榴石,兩家在紐約,一家在蒙大拿,一家在愛達荷州,估計石榴石原礦總產值為831萬美元,據美國地勘局,美國2010年精選石榴石售出和使用金額估計達738萬美元;美國有Barton Mines Co., LLC公司,位于紐約州沃倫(Warren)縣︰在紐約和西澳大利亞從事石榴石開采和加工業。

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