剛玉（corundum）又稱“剛石”一種主要成分為氧化鋁的礦物，硬度僅次于金剛石。純剛玉是無色或灰色的、黃灰色。因為含有不同的微量元素，所以呈現(xiàn)不同的顏色，有玻璃光澤到準(zhǔn)鉆石光澤，莫氏硬度9，密度高3.95～4.10g/Cm3，無解理，化學(xué)性質(zhì)相當(dāng)穩(wěn)定。剛玉屬于立方晶系，晶體呈立方桶狀、柱狀、板狀晶形。

剛玉

巖漿或原巖含有足夠的AI2O3由于巖漿脫硅或巖石中的活性成分被熱液帶走，AI2O3更加豐富，在高溫下變得更加豐富、富鋁、在特定的貧硅條件下結(jié)晶成剛玉。剛玉主要分布在俄羅斯的烏拉爾山脈、南非的德蘭士瓦、加拿大的安大略、土耳其的士麥那、希臘的納克索斯。寶石級砂剛玉主要產(chǎn)于緬甸、斯里蘭卡、泰國、坦桑尼亞、美國蒙大拿州。

因為剛玉具有高硬度、熔點高、耐腐蝕性等特性，以多相材料的形式廣泛應(yīng)用于工業(yè)的各個領(lǐng)域，如耐火材料、磨料、玻璃、陶瓷（含精密陶瓷）石化、石油開采、精密鑄造、蓄電池、電子等行業(yè)上。

礦物組成

剛玉的化學(xué)成分主要是al2O3，其中Al占53.2%，O占46.8%天然剛玉一般含有微量雜質(zhì)，主要是鉻（Cr）鈦（Ti）鐵（Fe）錳（Mn）鈷（Co）鎳（Ni）釩（V）硅（Si）鎵（Ga）以此類推，純剛玉是無色的，被雜質(zhì)著色。

物理特性

顏色：純剛玉是無色或灰色的、黃灰色。因為含有不同的微量元素，所以呈現(xiàn)不同的顏色。含鐵的是黑色，含鉻的是紅色，含鈦的是藍(lán)色詳見下圖。晶體顏色不均勻，多邊形色帶發(fā)達(dá)。硬度：莫氏硬度9，僅次于鉆石，也是自然界中非常堅硬的物質(zhì)；和鉆石一樣，它的硬度也是各向異性的。

密度：密度較大，為3.95～4.10g/cm3，平均4.00g/Cm3，所以剛玉常形成砂礦。

解理與裂理：沒有卵裂，但是有四個卵裂方向。因為乳溝，所以是紅色的、藍(lán)寶石也怕撞擊。

光澤：玻璃光澤到準(zhǔn)鉆石光澤，弱于鉆石。

折射率和雙折射：剛玉是一種雙折射礦物，也稱為光學(xué)非各向同性體：最大折射率1.770，最小1.762，雙折射不大，只有0.008。

二色性：剛玉是一種異質(zhì)礦物“二色性”也稱多色性）剛玉是中度多色，紅寶石是紫紅色/橘紅色，藍(lán)寶石是紫藍(lán)色/綠藍(lán)。用偏光顯微鏡或簡單的“二色鏡”小儀器可以看出色差。

熒光性：紅寶石在紫外光下能發(fā)出紅色熒光，從而可以分辨出紅色石榴石（無熒光）藍(lán)寶石通常不會t發(fā)光。

熱導(dǎo)性：鉆石是導(dǎo)熱性最高的物質(zhì)。紅、藍(lán)寶石也是一種非金屬礦物，熱導(dǎo)率很高，熱導(dǎo)率是尖晶石的2.6倍，大概是玻璃的25倍。所以鑒別鉆石的熱導(dǎo)儀也可以用來輔助鑒別紅色、藍(lán)寶石。

化學(xué)性質(zhì)：剛玉的化學(xué)性質(zhì)也相當(dāng)穩(wěn)定，在空氣中長期不變，常溫下不溶于酸、堿，溶于800 ~ 1000℃的酸性溶液，溶于沸騰的300℃硝酸溶液。

晶體結(jié)構(gòu)

剛玉屬于三方晶系。a0=0.477 nm, c0=1.304 nm, Z=6。O2-它是六邊形的，沿垂直立方軸排列得最密，Al3在兩個O2中-在層之間，八面體間隙被填充（2/3）八面體在平行{0001}方向上共棱成層。在平行于C軸的方向上，共面連接形成兩個實體[AlO6]八面體和由O2制成的空心體-由交替排列的八面體包圍的圓柱體。AlO6]八面體對沿C軸呈立方螺旋對稱。AI是第六配位，O是第四配位。原子間距：Al-O6=0.186～0.197nm；最近的Al-AI=0.265 nm,   Euro-O=0.252~0.287nm。由于AI——O鍵具有離子鍵向共價鍵過渡的性質(zhì)，剛玉具有共價鍵化合物的特征。

晶體形態(tài)

復(fù)雜的立方菱形晶體，呈立方桶形、柱狀、板狀晶形。主要單形有：六方柱、六方雙錐、菱面體、平行雙面。在{0001}晶面上具有平行{0001}和{1011}交叉棱紋圖案和三角形或六邊形蝕刻圖像。在{1011}晶面上具有平行{1011}2243}交棱的晶面花紋。底面上發(fā)育的板狀晶體多產(chǎn)于富硅中、貧堿的巖石中。沿C軸延伸的六角雙錐、六方柱、菱面體等柱狀、桶狀晶體大多產(chǎn)自劣質(zhì)硅、在富含堿的巖石中，有許多深色的腐蝕殼。

巖漿或原巖含有足夠的AI2O3由于巖漿脫硅或巖石中的活性成分被熱液帶走，AI2O3更加豐富，在高溫下變得更加豐富、富鋁、在特定的貧硅條件下結(jié)晶成剛玉。因此，剛玉礦床主要與巖漿作用有關(guān)、接觸交代與區(qū)域變質(zhì)作用有關(guān)。

巖漿巖中剛玉的形成

一般認(rèn)為玄武巖中的剛玉是堿性玄武巖漿在一定溫度和壓力下形成于地殼深部這些在上地幔形成的剛玉被玄武巖漿捕獲并帶到地表。

脫硅偉晶巖中剛玉的形成

花崗偉晶巖巖漿侵入到碳酸鹽或超基性巖等圍巖中，由于圍巖貧硅，偉晶巖脫硅，所以偉晶巖中的斜長石增加鈣長石分子，而游離的AI2O3結(jié)晶形成剛玉。

基性、堿性巖體中剛玉的形成

貧硅巖漿侵入頁巖等富鋁巖石后，脫硅可形成剛玉。斜長巖、正長巖、輝長巖和偉晶巖中剛玉的形成與巖漿脫硅作用有關(guān)。

氣化-熱液交代巖中剛玉的形成

蛇紋石橄欖巖中的剛玉斜長石-金云母(蛭石)巖石斜長石脈及其邊緣金云母是由花崗巖侵入超基性巖和雙重交代作用形成的（橄欖石等鐵鎂礦物容易發(fā)生金云母化）次生石英巖是火山氣體和液體對中酸性火山巖作用的產(chǎn)物。火山巖中的性成分A1O結(jié)晶成剛玉，形成剛玉礦床。

變質(zhì)巖中剛玉的形成

緬甸古墨地區(qū)的紅寶石礦床.C.凱勒認(rèn)為其成礦母巖為大理巖與片麻巖互層，但沒有導(dǎo)致大理巖變質(zhì)的侵入體，所以其中的大理巖和紅寶石是低壓區(qū)域變質(zhì)的產(chǎn)物。

剛玉常產(chǎn)于偉晶巖中，夾雜超基性巖和高鋁低硅變質(zhì)巖，在沖積砂礦中也很常見。世界聞名的產(chǎn)地是俄羅斯的烏拉爾山脈、南非的德蘭士瓦、加拿大的安大略、土耳其的士麥那、希臘的納克索斯。寶石級砂剛玉主要產(chǎn)于緬甸、斯里蘭卡、泰國、坦桑尼亞、美國蒙大拿州。

因為剛玉具有高硬度、熔點高、耐腐蝕性等特性，以多相材料的形式廣泛應(yīng)用于工業(yè)的各個領(lǐng)域，如耐火材料、磨料、玻璃、陶瓷（含精密陶瓷）石化、石油開采、精密鑄造、蓄電池、電子等行業(yè)上。

工業(yè)用途

由于有耐高溫、耐腐蝕、高強(qiáng)度等性能，因此可用于制造鑄鋼滑動水口和冶煉稀貴金屬的各種高溫爐、特種合金、高純金屬、玻璃拉絲、陶瓷等。

機(jī)械用途

在化學(xué)系統(tǒng)中，用作各種反應(yīng)器的血液和管道、化工泵零件機(jī)械零件、各種模具手表和精密機(jī)械的軸承材料。由于具有硬度大、耐磨性好、強(qiáng)度高，可用于制作刀具、磨具磨料、防彈材料、人體關(guān)節(jié)、拔絲模、密封磨環(huán)等。

軍工用途

導(dǎo)彈雷達(dá)天線等的保護(hù)罩。

首飾用途

彩色透明或半透明的晶體可以作為寶石。紅寶石和藍(lán)寶石屬于剛玉類礦物，除了星光效應(yīng)外，只是半透明-透明且顏色鮮艷的剛玉可以作為寶石使用。紅色的稱為紅寶石，其他顏色的剛玉在商業(yè)上統(tǒng)稱為藍(lán)寶石。

采選工藝與技術(shù)

外生沉積剛玉礦床多為露天開采，開采方式為機(jī)械式、半機(jī)械化。原生剛玉礦床根據(jù)礦體形態(tài)和產(chǎn)狀采用露天開采或洞穴開采，開采手段為人工、半機(jī)械、機(jī)械化。河北靈壽剛玉礦床是手工開采的、半機(jī)械化平硐采礦法，平硐采礦的形狀多為囊狀、扁豆的形狀與礦體的形狀一致。靜態(tài)爆破技術(shù)主要用于開采寶石級剛玉礦床。

剛玉選礦一般采用篩分、還采用跳汰磁選搖床浮選等聯(lián)合處理方法，然后分階段對產(chǎn)品進(jìn)行干燥和包裝。寶石等級主要是通過手工或其他技術(shù)手段進(jìn)行分選。

在制造高級耐火材料節(jié)能材料等特殊產(chǎn)品時，需要對剛玉精礦進(jìn)行靜電分離、通過空氣分離或水沉降進(jìn)行分類、熱處理、包裝等工序。

世界選礦工藝

1) 加拿大剛玉選礦

加拿大剛玉選礦工藝是混合剛玉含10.5%原礦經(jīng)過跳汰機(jī)和搖床處理，得到剛玉55%干燥后進(jìn)行磁選，然后用Wilfee搖床或空氣跳汰機(jī)精選精礦，回收剛玉90%～95%的最終精礦。此外，對該選礦廠的廢石進(jìn)行再加工，回收剛玉精礦。

2) 南非剛玉的選礦

在南非，沉積剛玉的選礦工藝是將礦石通過篩孔為18mm的固定篩進(jìn)行篩選，篩上的物料在搖動的手動篩上手工挑選，挑選聚集在中央部分的礦物晶體；篩子下的材料進(jìn)入帶有3毫米多孔篩的搖動罐；振動篩篩下的產(chǎn)品被丟棄，篩上的產(chǎn)品被送到手動轉(zhuǎn)盤進(jìn)行洗礦，這就是精礦。對于塊礦，將礦石放入桶中，除去附著在礦石上的脈石礦物，然后進(jìn)行篩分、浮選獲得剛玉精礦。