剛玉，英文名：Corundum，在礦物學(xué)上屬剛玉族?！皠傆瘛鳖櫭剂x它的硬度很高，莫氏硬度為9，僅次于金剛石，剛玉的比重為3.95-4.10，有六角柱體的晶格結構。剛玉Al2O3的同質(zhì)異像主要有三種變體，分別為α-Al2O3、β-Al2O3、γ-Al2O3。剛玉根據來(lái)源可以分為天然剛玉和人造剛玉，其中天然剛玉即是我們常見(jiàn)的各種顏色的紅寶石和藍寶石，而人造剛玉廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)之中。

天然剛玉：

剛玉礦物的寶石品種有紅寶石、藍寶石，它們是世界上公認的兩大珍貴彩色寶石品種。剛玉屬他色礦物，純凈時(shí)無(wú)色，當晶格中含有微量元素時(shí)可致色，只有透明且色彩鮮艷的剛玉才能做寶石。紅寶石和我們的理解一樣，是紅色的剛玉寶石，剛玉中的Cr主要導致了紅色。剛玉中含有不同的微量元素導致會(huì )不同的顏色，除去紅色之外的所有剛玉寶石都稱(chēng)作藍寶石，藍剛玉寶石的顏色十分豐富，它幾乎包括了可見(jiàn)光光譜中的橙、黃、綠、青、藍、紫的所有顏色。人們對剛玉晶體的興趣是源于它的堅硬、純凈、透明、顏色鮮艷及光彩奪目。剛玉被大量用于制作裝飾品供人佩戴。1902年，法國科學(xué)家維納爾用氧化鋁作原料培育出紅寶石大晶體，隨后出現大量人造寶石工廠(chǎng)，并且寶石被廣泛用做鐘表、各種精密儀器，儀表及機械的軸承或耐磨、耐高溫元件、激光元件等。

剛玉的化學(xué)成分主要是α- Al2O3晶體，屬于離子晶體?？珊形⒘康碾s質(zhì)元素Fe，Ti，Cr，Mn，V等。雜質(zhì)元素可以等價(jià)離子或異價(jià)離子形式代替晶格中的鋁離子，也可以機械混入物形式存在于晶體中。

剛玉Al2O3的同質(zhì)異像主要有三種變體，分別為α-Al2O3、β-Al2O3、γ-Al2O3、，根據X衍射分析確還有η-Al2O3(等軸晶系)、ρ-Al2O3(晶系不確定)、χ-Al2O3(六方晶系)、κ-Al2O3(六方晶系)、δ-Al2O3(四方晶系)、θ-Al2O3(單斜晶系)。剛玉顏色多種，有無(wú)色、白、金黃(色素離子Ni、Cr)、黃(色素離子Ni)、紅(色素離子Cr)、藍(色素離子Ti、Fe)、綠(色素離子Co、Ni、V)、紫(Ti、Fe、Cr)、棕、黑(色素離子Fe)、白熾燈下藍紫、日光燈下紅紫效應(色素離子V)。

剛玉系造巖礦物，天然剛玉與區域巖漿及接觸巖漿的作用有關(guān)系。在堿性巖漿中，如果Al2O3含量過(guò)剩，則可以結晶出剛玉。在偉晶巖漿階段，花崗質(zhì)偉晶巖因去硅作用，亦可形成剛玉礦床。在熱液階段，Al2O3是不活潑的組分，某些近地表的酸性、中性火山噴發(fā)巖受到巖漿后期的溶液作用，發(fā)生次生石英巖化，可形成剛玉、高鋁礦物。富含鋁質(zhì)的粘土巖、頁(yè)巖受到區域變質(zhì)作用后，可形成剛玉礦床，在外生條件下，由于剛玉較穩定，因此也可形成沉積的剛玉礦床?？梢?jiàn)，各種地質(zhì)作用都可以形成剛玉礦床。

世界上產(chǎn)剛玉的國家主要有：哈薩克斯坦，南非、加拿大等。我國的河北、西藏、江蘇、江西、山東等省區發(fā)現剛玉礦床。

人造剛玉：

大多數天然剛玉都含有雜質(zhì)，所以工業(yè)上基本不使用天然剛玉。工業(yè)上使用的剛玉原料都是從含Al2O3礦物的礦石，如鋁土礦、霞石、明礬石等提取的氧化鋁，再由氧化鋁粉制取。目前，世界上95％以上的氧化鋁是用鋁土礦生產(chǎn)出來(lái)的。主要是用拜耳法，少數采用燒結法、聯(lián)合法及其他方法生產(chǎn)氧化鋁。真正的Al2O3，同質(zhì)異晶體有六種，α- Al2O3是高溫穩定型晶體，其他的在高溫下轉化為α型且是不可逆的。人造剛玉可做磨料和耐火材料。純度較高的為白色叫白剛玉，含有少量雜質(zhì)的為棕色叫棕剛玉。由于它具有耐高溫、硬度大、強度高、抗氧化、耐腐蝕、電絕緣、氣密性好等優(yōu)良性能，因此隨著(zhù)現代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，應用范圍越來(lái)越大。

人造剛玉分類(lèi)

按生產(chǎn)方法將剛玉分為：輕燒(1350～1550℃)剛玉(亦稱(chēng)輕燒 a-Al-O)，燒結(1750～1950℃)剛玉、電熔剛玉。

按晶體形態(tài)將剛玉分為：板狀或片狀剛玉、柱狀剛玉、粒狀剛玉、單晶剛玉、微晶剛玉、β剛玉、a、β-剛玉(前者與生產(chǎn)方法有關(guān)，β-剛玉及 a，仔剛玉與 Na，O含量有關(guān)系)。

按外觀(guān)顏色將剛玉分為：白剛玉、棕剛玉、紅剛玉(紅寶石)，藍剛玉(藍寶石)，青剛玉、黑剛玉、白藍剛玉(白藍寶石)、紫剛玉，透明剛玉、黃剛玉。

按雜質(zhì)種類(lèi)將剛玉分為：鉻剛玉、鋯剛玉、鈦剛玉、釩剛玉、鎳剛玉、鐠釹剛玉、錫剛玉，雜剛玉等。

人造剛玉的用途

由于人造剛玉具有優(yōu)良的高溫性質(zhì)及機械強度等性能，因而被廣泛應用到了研磨、拋光、冶金、機械、化工、電子、航空和國防等眾多工業(yè)領(lǐng)域。

人造剛玉的磨料用途

剛玉晶體由于硬度高，耐磨性能好，摩擦系數小，磨耗后還能保持光澤，因此被大量用于磨料工業(yè)。剛玉磨料約占全部磨料的三分之二以上。我國解放后剛玉磨料工業(yè)得到迅速發(fā)展，1951 年試制成功棕剛玉，1955 年又試制成功白剛玉，現在剛玉磨料不但供應國內，還供應國際市場(chǎng)。到目前為止，耐火材料工業(yè)用的棕剛玉、白剛玉等原料還大部分依靠磨料工業(yè)部門(mén)供應。

人造剛玉的陶瓷用途

含α-Al2O3超過(guò)80%的高鋁瓷誕生于 1930 年中期，隨后在火花塞中加入大量α-Al2O3,1940 年中期，高鋁瓷除了火花塞外，其他陶瓷也開(kāi)始應用，并推廣到各類(lèi)電工陶瓷上?，F在，剛玉陶瓷是高溫陶瓷、電子陶瓷、生物陶瓷，工具陶瓷等的重要部分。

人造剛玉的耐火材料用途

電熔剛玉歷史悠久，1909年美國就開(kāi)始制造，并用于耐火材料。1934年，美國托馬斯(Thomas)在其發(fā)明的豎窯中燒結得到板狀氧化鋁，1935年進(jìn)行了中間試驗并進(jìn)入商品化生產(chǎn)燒結剛玉，大量用做耐火材料骨料始于 50 年代中期。日本 1967年前后開(kāi)始使用電熔剛玉，1970 年前后開(kāi)始使用燒結剛玉，同時(shí)開(kāi)始生產(chǎn)燒結剛玉。除了用工業(yè)氧化鋁做原料電熔白剛玉外，還用高鋁礬土和礬土頁(yè)巖電熔棕剛玉，這種棕剛玉因價(jià)格便宜被廣泛用于耐火原料。我國在 20 世紀 50 年代就開(kāi)始了剛玉耐火材料的研制和生產(chǎn)，在發(fā)展之初，主要是制作在特殊場(chǎng)合使用的耐高溫部件和用于冶煉稀貴金屬的坩堝材料，在發(fā)展過(guò)程中又逐漸發(fā)現它的高溫性質(zhì)及機械強度等優(yōu)良性能，因而被廣泛應用到了冶金、機械、化工、電子，航空和國防等許多新的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。

人造剛玉的歷史

改革開(kāi)放以來(lái)，我國剛玉材料得到迅速發(fā)展，自 20 世紀 80 年代初期建起了剛玉原料基地—三門(mén)峽電熔剛玉廠(chǎng)以來(lái)，生產(chǎn)剛玉材料的廠(chǎng)家不斷增多，僅河南就有上百家生產(chǎn)電熔剛玉、燒結剛玉的企業(yè)，其次山東、河北、江蘇、陜西、山西、湖南、貴州等省也有一些生產(chǎn)剛玉的工廠(chǎng)。剛玉剛才不但用國內的高鋁礬土電熔棕剛玉，用工業(yè)氧化鋁電熔白剛玉，還利用我國天然的一等高鋁礬土代替工業(yè)氧化鋁電熔出Al2O3含量98，5%的亞白剛玉，用工業(yè)氧化鋁電熔生產(chǎn)致密剛玉。不但用燒結法生產(chǎn)板狀剛玉，還能用電熔法生產(chǎn)板狀剛玉，并能用一步法生產(chǎn)燒結致密剛玉。不但能用機械粉碎法生產(chǎn)剛玉微粉及超微粉，還能用化學(xué)合成法生產(chǎn) α- Al2O3。的超微粉。

我國生產(chǎn)的剛玉材料不但能滿(mǎn)足本國市場(chǎng)需求，還大量出口國外。2006年成功的生產(chǎn)出含 AlO-99，2%的板狀剛玉，打破了該產(chǎn)品長(cháng)期靠國外公司壟斷供應的局面。

生產(chǎn)剛玉的耐火材料廠(chǎng)家由過(guò)去東北及上海的幾家，現在已發(fā)展到近百家，而且剛玉耐火材料的質(zhì)量和品種也在逐年提高。國內不但能生產(chǎn)普通燒結剛玉制品、電熔剛玉制品、特種剛玉耐火制品，還能生產(chǎn)剛玉空心球及其制品、氧化鋁耐火纖維、不定形剛玉耐火材料。