剛玉，英文名：Corundum，在礦物學(xué)上屬剛玉族。“剛玉”顧名思義它的硬度很高，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(jié)構(gòu)。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(jù)來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(rèn)的兩大珍貴彩色寶石品種。剛玉屬他色礦物，純凈時無色，當(dāng)晶格中含有微量元素時可致色，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(dǎo)致了紅色。剛玉中含有不同的微量元素導(dǎo)致會不同的顏色，除去紅色之外的所有剛玉寶石都稱作藍寶石，藍剛玉寶石的顏色十分豐富，它幾乎包括了可見光光譜中的橙、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(xiàn)大量人造寶石工廠，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。可含有微量的雜質(zhì)元素Fe，Ti，Cr，Mn，V等。雜質(zhì)元素可以等價離子或異價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(jù)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(yīng)(色素離子V)。

剛玉系造巖礦物，天然剛玉與區(qū)域巖漿及接觸巖漿的作用有關(guān)系。在堿性巖漿中，如果Al2O3含量過剩，則可以結(jié)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、頁巖受到區(qū)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(wěn)定，因此也可形成沉積的剛玉礦床。可見，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(qū)發(fā)現(xiàn)剛玉礦床。

人造剛玉：

大多數(shù)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)出來的。主要是用拜耳法，少數(shù)采用燒結(jié)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(wěn)定型晶體，其他的在高溫下轉(zhuǎn)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，因此隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用范圍越來越大。

人造剛玉分類

按生產(chǎn)方法將剛玉分為：輕燒(1350～1550℃)剛玉(亦稱輕燒 a-Al-O)，燒結(jié)(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(yīng)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(shù)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(xiàn)在剛玉磨料不但供應(yīng)國內(nèi)，還供應(yīng)國際市場。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)部門供應(yīng)。

人造剛玉的陶瓷用途

含α-Al2O3超過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，其他陶瓷也開始應(yīng)用，并推廣到各類電工陶瓷上。現(xiàn)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(jié)得到板狀氧化鋁，1935年進行了中間試驗并進入商品化生產(chǎn)燒結(jié)剛玉，大量用做耐火材料骨料始于 50 年代中期。日本 1967年前后開始使用電熔剛玉，1970 年前后開始使用燒結(jié)剛玉，同時開始生產(chǎn)燒結(jié)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巖電熔棕剛玉，這種棕剛玉因價格便宜被廣泛用于耐火原料。我國在 20 世紀(jì) 50 年代就開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)展過程中又逐漸發(fā)現(xiàn)它的高溫性質(zhì)及機械強度等優(yōu)良性能，因而被廣泛應(yīng)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

改革開放以來，我國剛玉材料得到迅速發(fā)展，自 20 世紀(jì) 80 年代初期建起了剛玉原料基地—三門峽電熔剛玉廠以來，生產(chǎn)剛玉材料的廠家不斷增多，僅河南就有上百家生產(chǎn)電熔剛玉、燒結(jié)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。剛玉剛才不但用國內(nèi)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(jié)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(jié)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足本國市場需求，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)品長期靠國外公司壟斷供應(yīng)的局面。

生產(chǎn)剛玉的耐火材料廠家由過去東北及上海的幾家，現(xiàn)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(nèi)不但能生產(chǎn)普通燒結(jié)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。