第一节 产品定义及发展历程

一、产品定义

石榴石的英文名称Garnet，来自拉丁文granatum，意思是像种子或有许多种子。也就是说，石榴子石的形态和颜色很像石榴中的种子。石榴子石是晶体属等轴晶系的一族岛状结构硅酸盐矿物的总称。化学通式为A3B2[SiO4]3，其中，A代表二价阳离子，主要有镁、铁、锰和钙等。B代表三价阳离子，主要有铝、铁、铬、钛等。石榴子石晶体形态特征明显，多呈菱形十二面体、四角三八面体或二者的聚形集合体呈粒状。石榴子石的颜色随成分而异，玻璃光泽，其色彩美丽而透明者是珍贵的宝石。如镁铝榴石、翠榴石，后者是钙铁榴石。

石榴子石矿物是个大家族，根据石榴子石族矿物的理论化学组成可分为两个系列，即铝系石榴子石和钙系石榴子石。一类是二价阳离子不同，三价阳离子均为Al3+，称为铝系石榴子石；另一类是二价阳离子均为Ca2+，三价阳离子不同，称为钙系石榴子石。铝系石榴子石和钙系石榴子石又可细分为六个品种。

钙铁石榴石（Andradite）：含钛和锰的石榴石都属于钙铁榴石。因含杂质Ti和Cr，使得钙铁榴石产生不同的颜色。形成的变种有：

1、黑榴石、钛榴石：因含Ti而呈黑色。

2、黄榴石：呈黄绿色，一般颗粒较小，大于2-3ct的琢型宝石也很珍贵。

3、翠榴石：因含铬而呈鲜艳绿色，是石榴石中最贵重的品种。

翠榴石是石榴石族宝石中钙铁石榴石中的非常珍贵的品种。于1868年在俄罗斯的乌拉尔山脉Uralmountains被发现，以后断断续续出产了很少的一点，而乌拉尔山脉也几乎是其唯一的出产地。到了二十世纪九十年代中期在非洲纳米比亚也发现了一些。大部分的翠榴石都小于1克拉，达到2克拉的优质翠榴石非常罕见。俄罗斯乌拉尔山产的翠榴石可含有典型的"马尾丝状"（纤维状石棉）包裹体具有特征的鉴定意义。纳米比亚产的翠榴石无此特征，但具有有较为明显的生长纹和碎裂状的黑色包裹体。滤色镜下：翠榴石滤色镜下变红。翠榴石的翠绿色，含Cr而具典型铬的吸收光谱，红光区有一双线（701nm），693nm吸收线，橙黄区伴有两条横糊带，紫区强吸收形成443nm截止边。

二、发展历程

石榴子石的生产发展大致可从十九世纪中叶分为前后二个阶段。前一阶段，人们主要是把它作为半珍贵宝石来从事生产，其生产规模和产量均较有限，发展也十分缓慢，自十八世纪中叶到十九世纪中叶随着世界产业革命的发生，经济竞争加剧和科学技术的发展，人们开始利用石榴子石的硬度制作磨料，这一新的用途出现使石榴子石的生产由零星、分散、小量变为集中、批量生产而进入一个新的阶段。从此，自1878年开始到1923年，由年产不足百吨到年产11300吨的高峰。在此期间世界上出现不少国家相继开采，从1923年的报导数字年主要是美国和日本，它们分别占世界总产量的72%和26%。此后生产处于低潮，产量逐年下降。到1932年降至谷底年产仅有2500吨，大约每年以17%的速率下降，分析这种现象出现的原因主要是由于人们在工农业生产中所采用的高强度、高硬度的材料越来越多，作为中等硬度的石榴子石磨料在加工这些高硬度材料时难以满足要求，迫使人们努力探求新的高质量、高硬度的研磨材料。这种探求研究工作自1891年由爱德华·恰德逊首次在电炉中合成碳化硅后，到本世纪二十年代经过不断的改进，人工合成磨料已进入实际应用阶段。新的更高硬度的熔解铝合成磨料也有批量生产，多数工业发达国家则以人工合成磨料取代天然磨料。从而导致石榴子石的生产迅速萎缩。与此同时人们在石榴子石的生产中一面努力提高质量，一面改进加工工艺，再加上在某些应用领域内使用石榴子石的磨料并不比用人工合成磨料差，而成本相对要低，因此在石榴子石产量降到最低点后又逐渐复苏。在整个三十年代和二次世界大战期间其回升的速度大致以7.5~8.5%的速率进行增长，到五十年代初恢复到1923年的最高水平后，其后增长速度变缓，大致波动在3~4.5%之间，最高年增长率达6.4%。进入八十年代后年增长率上升到5%，年产量达30000~35000吨，随着这种生产的变化，世界生产石榴子石的地区和国家也有变迁，在石榴子石主要用于半珍贵宝石原料时期它的生产重点在欧洲，主要国家是捷克、其次有苏联的乌拉尔地区和意大利、以及亚洲的印度、缅甸等国。从石榴子石开始用于制作磨料时，主要生产地区则转移到北美，主要生产国为美国。自此以后美国在石榴子石的生产和消费中一直占居着世界首位。世界其余地区在不同时期先后曾有30多个国家进行开采，其中有些国家如西班牙、日本、阿根廷、斯里兰卡、南非、意大利、津巴布韦、马达加斯加等国家分别在不同时期曾对石榴子石的产量具有一定的影响。进入八十年代，世界主要生产国除美国外，还有印度、苏联、澳大利亚等，其次有南非、马达加斯加、斯里兰卡等。

需补充的是自七十年代以来，由于人们为了能充分的利用矿产资源这一目的，在利用中不断努力探求其新的用途，使石榴子石成为水的过滤介质，扩大了应用范围，从而促进世界不少国家开始重视对它的开发利用，近年的报导中，英国、意大利、南非、马拉维、坦桑利亚、缅甸、巴西、阿根廷、挪威等许多国家，以砂吹级和水过滤介质为目的进行扩大生产。总之不管从生产国和生产量来年，石榴子石的生产发展总的增长趋势是可以肯定的，并预计短期内这种增长趋势不会消失。世界各地区生产比例将会有较大的变化。

由于我国工业发展较为落后，利用石榴子石加工成磨料的时间较晚，最初从事生产的厂家是四川乐山金刚磁盘厂。该厂1943年利用汶川县龙溪沟所产的铁铝榴石精矿，在乐山以手工操作生产磨料级产品，当时年产量仅数吨，到解放前夕产量也仅数十吨。

解放后，在国民经济恢复时期，该厂经过技术改造，使产量上升到百吨以上。由于石榴子石磨料硬度不大，产品难以满足各项建设的需求，为皮此国家对磨料工业的发展，将重点放在人工合成上。自此我国的磨料工业开始沿着人造磨料道路进行发展，几十年来，国内除建立了一批规模不等的生产厂外，先后还建立了专门的研究所和七个主要骨干工厂，各种用途的磨料制品均为人工合成材料，石榴子石产品则仅限于在光学镜头研磨的狭窄领域内。

到目前为止国内生产石榴子石产品的主要厂家有四川乐山金刚砂厂和河北邢台矿砂总厂、湖北兴山、江苏东海等厂家。年产石榴子石精矿近两万吨。每年约有4000—5000吨用来出口创汇，主要销往日本、美国、德国、香港和新加坡。

第二节 产品特点及应用领域分析

1、砂喷

将石榴子石加工成砂喷级磨料用于造船厂、采油设备、管道及各种工厂设备的砂喷,以除去油漆、油污、船舶外壳的贝壳类海生生物等,利用的是石榴子石的硬度、角粒性及相应的压力促进。过去使用硅砂较为廉价,但因游离二氧化硅的危害,用量已大大减少,尤其是砂喷除去设备表面的干油漆时,已很少使用硅砂。金属熔炼渣,尤其是炼铜渣,虽然常用于砂喷作业,但因这些渣中也含有砷、锡、铅等危害健康的重金属,也一定程度上促使石榴子石的应用得到推广。砂喷对石榴子石的要求,除下表所列的粒度范围外,还对硬度（一般要大于7.5）和角粒程度有相应规定,其余性能要求则宽松得多。

不同应用部门的石榴石粒度范围

石榴子石含量75%-80%即可,有时甚至可用含量更低的产品。由于砂喷作业中石榴子石属一次性应用,从成本角度看实属不利,为此最近设计了一种可返回使用的砂喷石榴子石一海绵石榴子石砂喷介质,可以克服这类缺点、提高使用效益。美国新罕布什尔州丹佛的sponge-jet公司将石榴子石颗粒粘结到氨基甲酸乙醋上,形成夹持于氨基甲酸乙醋海绵体上的不规则石榴子石颗粒,其外形象废铅笔橡皮擦一样,砂喷时石榴子石可有更多的角粒起磨削作用,吸附尘埃少,可连续返回使用5次。该公司生产的三个类似系列产品中,有一类称“黄色和高聚合体”磨料的,其中就是夹枯石榴子石(0.4mm-0.8mm)的,已用于除去油漆、涂料、铁锈、热轧钢锭表面的氧化皮。这种砂喷料有尖锐角形,在钢上砂喷厚度0.075mm,在水泥基上达0.125mm。这种产品对标准砂喷工艺起补充作用,已成功地用于清除设备上的铅基油漆,清洗钢和混凝土,在北海石油平台上也有应用。目前,砂喷是石榴子石应用的主要部门,以美国为例,约占石榴子石消耗量的50%。我国对砂喷石榴子石要求以铁铝榴石端元分子为主,也允许钙质系列的端元分子参与,最低石榴子石含量仅60%即有应用,粒度则有多种,如0.05-0.15、0.1-0.25、0.3-0.4mm。

2、敷涂磨料

石榴子石敷涂磨料是将细磨到不同粒度的石榴子石用粘结剂枯结到纸或布面上制成的,用以磨乎多种基质表面。过去常用作敷涂磨料的还有氧化铝、碳化硅、石英、金刚石砂等。就石榴子石而言,要求的粒度已示于上表。目前敷涂石榴子石的纸质和布质磨料多用于木制品表面打磨。例如美国马萨诸塞州的诺顿公司生产两类敷涂石榴子石的磨料,一类是布面的,共3个系列产品,所用石榴子石粒度0.34-0.06mm。一类是纸面的,共4个系列产品,所用石榴子石粒度0.53-0.03mm。此外,敷涂石榴子石还可以制成砂轮、磨砂器等。用石榴子石制成的磨料磨出的磨件光洁度高、砂痕浅而少、磨面细腻均匀、加工质量好,被认为是优于碳化硅和熔融氧化铝的磨料,且操作条件比氧化铝优越,价格也较低廉,所以应用较多,以美国为例,已占石榴子石消耗量的约10%。

3、抛光和精磨

除了敷涂磨料外,石榴子石更精细的用途是作为砂磨介质用于抛光和精磨电子部件、特种玻璃及其他高技术产品,起高价值磨料粉的作用。例如英国电视荧光屏玻璃就用石榴子石精磨抛光,开始用0.03mm粒度的石榴子石细磨,然后用0.014mm的石榴子石粉抛光,最终玻壳表面平滑光整。我国江苏一玻壳厂使用0-0.010mm占15%以下、0.010-0.016mm占30%以下、0.016-0.020mm占25%以上、0.020-0.025mm占20%以上、0.025-0.032mm占5%以上、大于0.032mm占1%以下这一严格粒级的、且纯度达98%以上的石榴子石产品作显象管磨料,生产的显象管光洁度达到规定要求。陕西山阳石榴子石厂和四川乐山石榴子石厂也供应了荧光屏精磨和抛光应用石榴子石。我国不少眼镜片厂使用纯度90%的石榴子石磨制镜片玻璃,粗磨用60-80目,中细磨用200-220目。

4、水力射流切割

这是利用高压水力射流将石榴子石夹带传输到物体表面,使物体受到切割的一种方法。它是近年发展的一种石榴子石应用项目,发展速度快,例如美国年增长速度15%,欧洲则高达30%。美国此市场每年消耗4000-8000吨石榴子石,占美国每年消耗石榴子石总量的8%-16%。水力射流切割与砂喷有某些相似,砂喷作业中是用高压空气或水流输送石榴子石到被喷洗的物件表面,清洗沽污物层!而水力射流切割是在高压水力射流自身切割力的基础上,加进一定粒度和角棱形的石榴子石,增大切割能力。可以在钢、混凝土、聚合物、橡胶、木材、塑料等硬基质物件上作业。水力射流切割需要硬度很大的石榴子石如铁铝榴石,且要具有锋利带角的边缘,圆形石溜子石不理想,但在切割时经连续破碎可以形成锐利的碎片,可以起二次切割的作用,但效率终究受到影响。实践证明,对于较深度的切割,或切割钢铁,最好使用粒度达1.0mm的粗大石榴子石颗粒,因为细颗粒产生的切割力较小。水力射流切割中石榴子石粒度要求见前表,重要的是需根据最终应用实际确定。水力射流切割时,有两种方式输送石榴子石,一种是石榴子石从邻近的给料喷嘴吸入水射流中,一种是石榴子石先已制成磨料浆液,通过特制的喷嘴导向喷出。后一种方式较好,克服了需要超高压的苛刻要求。据称,水力射流切割成功的关键是喷嘴和压力阀门工程,其他重要参数还有压力、硬度、磨料的角粒度、切割角、通过次数、基质物件的性质等。水力射流切割产生的尘埃很小甚至没有尘埃产生,切割速度高,可多方向切割,无火灾危险,特别适于石油管道和夭然气管道中的切割,因为这些地方需要安全作业,而使用金刚石锯时则有火花危险。

5、水过滤

石榴子石在水过滤领域的应用是继前述四类应用磨料性质之后一项重要的石榴子石应用领域，是石榴子石非磨料应用领域中目前最大的一项。主要是采用粒状石榴子石作过滤器的底层介质,净化饮水或废水。最常用的是铁铝榴石,纯度在98%以上,粒径范围如前表所示,此外,还要求石榴子石结构要一致,遇水不崩解,可溶盐含量低。我国对石榴子石粒径要求较宽,只定出0.25-5.0mm，近年来已较多地使用多介质过滤器,其中细过滤介质为石榴子石,这里用石榴子石作致密层,与大颗粒物料的疏松层配合使用,注重的是密度大、呈粒状和粒度细的特征,不是使用石榴子石的磨蚀能力,当然,石榴子石硬度大无疑会延长其使用寿命。在多介质过滤器中,三介质过滤较为有利和实用,效益也好。例如在压力下工作的、滤床深度达1m的三介质过滤器,各层的分配如下：

其中对石榴子石的要求是洁净程度和粒度,粒度要求又与过滤的水有关,一般0.2-0.6mm最好,据称这种过滤床可使用25年而无需更换。

6、钟表及精密仪器轴承

要求石榴子石质优、粒大、结晶完好、硬度大、耐热性强。

7、宝石

石榴子石是中低档宝石的重要原料之一。要求石榴子石色泽艳丽,纯净透明,结晶完好、粗大（粒度大于5mm），颜色以红色、玫瑰色、紫色、翡翠绿最好,例如我国江苏东海生产的镁铝榴石已加工成红宝石,另一些地区的某些铁铝榴石则为深紫色透明宝石!新疆阿勒泰开采0.5-80mm的石榴子石,其中部分已用于宝石生产。在国外,巴西的米纳斯杰拉斯、印度的拉贾斯坦邦也生产宝石级石榴子石!捷克则在北波希米亚一带的石榴子石一云母岩及混合岩中生产镁铝榴石(红榴石)宝石。

石榴石纯结晶被用作宝石。石榴子石折光率高，光泽强，颜色美丽，价格便宜，是许多人喜爱的宝石品种。传说，旅行者佩戴石榴子石宝石旅游，可以确保旅途平安。数千年来，各色石榴子石被认为是坚贞信仰和纯朴的象征，被誉为一月生辰石，象征忠实和友爱。它也是代表纽约的宝石。

8、建筑、交通领域

石榴子石的颜色艳、角粒度好、硬度大、耐磨等特性,使之在加工成彩色石米、彩砂或涂料填充料用于建筑物表面的装饰,使色彩新鲜均匀,耐冲刷,不易风化退色,在一些高档建筑中已有应用。而石榴子石耐磨性强、韧性好、不产生游离二氧化硅,使得在高速公路和机场跑道的建设中代替硅砂有很大的潜力和吸引力。

9、其他应用

包括作重介质和石油钻井泥浆加重剂。作塑料和油漆功能填料,但这些应用皆因石榴子石价格较高而未能推广。石榴子石也是人工合成忆榴石和稼礼榴石的原料,但用量不大。略……

第三节 产品所属行业总体评价

一、行业所处生命周期及成长性分析

石榴子石行业生命周期判断

石榴子石行业所处成长性分析

二、行业活力系数评价

行业活力系数分析

                                                                                                        单位：%

三、行业总结（CMRN）

目前，我国石榴子石行业还处于发展期。虽然受到世界性经济危机的影响，2009年我国石榴子石行业的多项指标都处于下滑的状况，但预计随着世界经济的逐步复苏，石榴子石下游行业产量将逐步增加，必将带动石榴子石矿行业的继续发展。略……

第四节 发展问题

石榴子石是一种应用量不大、但应用领域宽、应用效益高的非金属矿产。我国是世界上非金属资源总量丰富、矿产种类较齐全、但人均资源拥有量少的国家之一。

近年来，我国非金属矿产资源的开发利用，无论从品种、产量、产品质量以及技术水平等方面均有巨大的进步。但是，与国外发达的国家相比，我国在非金属矿产开发方面，还存在有一定的差距。主要表现在以下几个方面：

1、非金属矿产品生产企业数量多，但规模较小。这些生产厂家以小规模的乡镇和私营企业为主，在全国范围内尚未形成占有较大市场分额、能抵御市场风险、参与国际市场竞争的、对国民经济和出口创汇有重要影响的非金属矿产品或制品生产企业和生产集团，远不能适应现代市场经济和社会发展要求的规模化和集约化生产。这些企业往往受利益驱动，对矿产资源进行掠夺性开采，采富弃贫，资源利用率低，浪费严重；不重视矿山生态环境的保护，对排放的“三废”治理率低，诱发的地质灾害和生态环境问题时有发生。

2、非金属矿产品中深加工产品比重低，产品结构有待调整。我国非金属矿产品在国际市场上占有相当大的份额，在国际市场上占有重要的地位，其贸易额具世界首位。但应该看到，我国非金属矿行业的竞争能力多来源于资源、成本和区位等方面的自然优势，这种优势随着新技术革新的发展正在逐渐失去。我国非金属矿生产主要为原矿和初加工产品，技术含量高、附加值高的深加工产品所占的比重比较低，不能完全满足国内及国际市场对高新技术和新材料的要求。

3、非金属矿深加工技术及设备有待提高。近年来，我国非金属矿深加工设备发展较快，超细粉碎和精细分级设备的制造厂家已有几十家，可生产气流磨、机械冲击式磨机、搅拌球磨机、振动球磨机、旋转筒式球蘑机、连续式行星球蘑机、塔式磨、旋磨机、自粉磨机、高压射流粉磨机等各种超细粉碎设备和各种干式、湿式精细分级设备。但与国外发达国家相比，我国的非金属矿深加工技术及设备有待进一步提高，主要表现在深加工所需要的大型设备较少，自动控制和调节水平较低，一些超细粉碎工艺设备及生产线基本上依赖人工并凭经验进行操作或控制，从而使产品质量不稳定，单位产品能耗偏高，环境污染严重；装备制造商虽然多，但规模较小，工艺配套技术较低，缺乏具有能参与国际竞争的集设备制造、工艺设计、工程建设的大型企业。因此，分级设备尤其是干式分级设备还存在着单机处理能力低、分级细度和精度低的问题。

4、非金属矿选矿提纯技术，尤其是高纯加工技术相对落后。非金属矿选矿工艺和设备还难以满足现代高新技术和新材料产业对非金属矿物原料的高纯度要求，微细粒选矿提纯技术研究开发和实际应用滞后。选矿回收率和资源综合利用率较低。

第五节 应对策略

随着人类环保意识的增强，环保产业也将成为21世纪的新兴产业，这为我国非金属矿的开发利用提供了难得的机遇。制定适合我国非金属矿开发利用对策，对我国非金属矿业的健康发展，实现矿产资源的可持续发展，具有十分重要的现实意义。

1、对现有非金属矿开采开发企业进行现代企业制度改造，实现中小企业的联合和协作，从而重新构造企业规模，优化企业结构。从国内外工业企业的发展趋势来看，重工业和原材料工业必须适应大规模生产。非金属矿企业作为一个原材料工业企业，拥有得天独厚得资源优势，应在国家现有产业政策的指导下，由行业主管部门，在现有大型企业中选择出资源雄厚、技术较强的骨干企业，并以其为主体，按照资源产品系列，对主体企业内部及协作的中小乡镇企业和私人企业进行股份制改造，建立松散、半紧密、紧密的企业集团。鼓励企业之间的合并、重组，淘汰能耗高、资源利用率低、污染严重的小型企业，逐步建立占有较大市场分额、对国民经济和出口创汇有重要影响的非金属矿产品或制品生产企业或企业集团，以适应现代市场经济和社会发展要求的规模化和集约化生产方式。

2、调整产业结构，大力发展非金属矿深加工产品。现阶段，要根据国家产业政策，稳定协调原矿和初级加工产品，减少能耗高、对环境污染严重的粗加工产品的生产规模。制定优惠政策，鼓励非金属矿生产企业大力发展非金属矿深加工产品，重点发展与当前国家新兴产业相配套的非金属矿深加工产品。

3、增加科技投入，提高产品的开发能力。加强国内科研院所对非金属矿的开发研制工作和横向联合，鼓励企业参与新产品的开发，促进科研成果转化为生产力，积极引进国外先进非金属矿深加工技术，提高非金属矿的粉碎、选矿技术装备水平和采选回收率。加强非金属矿物物化性能的研究工作，拓宽非金属矿产品的应用领域。

4、搞好矿山环境治理，坚决取缔非法乱采滥挖现象。健全和加强国家矿产资源管理职能，依法保护矿产资源的国有性，坚决取缔非法开采和乱采滥挖现象。加强环境保护，维护生态平衡，提高对矿山三废的处理水平，避免走西方发达国家走过的“先污染，后治理”，“先开发，后保护”的老路。略……

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