剛玉（Corundum）是一種氧化物礦物，主要成分為氧化鋁（Al?O?），顏色有無色或灰色、黃灰色、藍色等，莫氏硬度九級，透明或半透明，具有玻璃光澤。剛玉屬于三方晶系，晶體呈三方桶狀、柱狀、錐狀、板狀晶形。
巖漿或原巖中含有充分的AI2O3，由于巖漿脫硅或巖石中的活動組分被熱液帶走而導致AI2O3更加富集，并在高溫、富鋁、貧硅的特定條件下結晶為剛玉。剛玉產于變質巖的接觸面（硅卡巖等）麻粒巖和其沖積層，主要分布在俄國的烏拉爾山脈、南非的德蘭士瓦省、加拿大的安大略省、土耳其的士麥那、希臘的納克索斯。而寶石級的砂礦剛玉主要產于緬甸、斯里蘭卡、泰國、坦桑尼亞、美國蒙大拿州。
由于剛玉具有硬度大、熔點高、耐侵蝕等特性，以復相材料的形式廣泛應用于工業各個領域，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、電子等行業上，也具有一定的觀賞價值。
定義
剛玉是一種主要成分為氧化鋁的礦物，硬度僅次于金剛石。因含有多種微量元素，它的顏色也十分豐富，紅、黃、藍、綠、青、紫、橙，幾乎包含可見光譜中的所有顏色。
主要特性
礦物組成
剛玉的主要化學組成為Al2O3（氧化鋁），其自然條件下穩定的變體為α-Al?O?。其中鋁元素的質量分數約53.2%，氧元素的質量分數約46.8%。可含Cr3+、Ti4+、Fe3+、Fe2+、Mn2+、V3+等離子，這些離子通過等價或異價類質同象形式替代Al3+。
物理特性
顏色：純凈的剛玉是無色或灰、黃灰色。因含有不同的微量元素而呈現不同顏色。含Fe者呈黑色，含Cr者呈紅色者，含Ti呈藍色，詳見下圖。晶體顏色不均勻，多邊形色帶較發育。
硬度：莫氏硬度9，僅次于鉆石，也是自然界中相當硬的物質；和鉆石一樣，它的硬度同樣有異向性。
密度：密度較大，為3.95～4.10g/cm3，平均4.00g/cm3，所以剛玉也常形成砂礦。
解理與裂理：無解理，但是有四個不同方向的裂理。由于常有裂理，所以紅、藍寶石也怕撞擊。
光澤：玻璃光澤到準金剛光澤，比鉆石弱。
折射率和雙折射率：剛玉是雙折射礦物，也叫光性非均質體：最大折射率1.770，最小1.762，雙折射率不大，僅0.008。
二色性：剛玉是非均質礦物，具有“二色性”（也稱多色性）。剛玉的多色性中等，其中紅寶石表現為紫紅/橙紅，藍寶石表現為紫藍/綠藍。用偏光顯微鏡或者簡單的“二色鏡”的小型儀器可以看出顏色的差異。
熒光性：紅寶石在紫外燈下可以發紅色熒光，借此可以區分開紅色石榴石（無熒光）。藍寶石通常不發光。
熱導性：鉆石是熱導性最高的物質。紅、藍寶石也是非金屬礦物中熱導率較高的，其熱導率是尖晶石的2.6倍，是玻璃的25倍左右。因而也可以用鑒定鉆石的熱導儀輔助鑒定紅、藍寶石。
化學性質：剛玉的化學性質也相當穩定，在空氣中經久不變，常溫下不溶于酸、堿，在800～1000℃的研酸液中可溶，溶于沸的300℃的硝酸液。
結構特征
晶體結構
剛玉屬于三方晶系。a0=0.477nm，c0=1.304nm，Z=6。主要粉晶譜線：2.085（100）、2.555（92）、1.60（81）、3.479（74）、1.374（48）、2.379（42）。O2-沿垂直三次軸方向呈六方最緊密堆積，Al3+在兩O2-層之間，充填八面體空隙（2/3）。八面體在平行{0001}方向上共棱成層。在平行c軸方向上，共面聯結構成兩個實心的[AlO6]八面體和一空心由O2-圍成的八面體相間排列的柱體。[AlO6]八面體成對沿c軸呈三次螺旋對稱。Al為6次配位。O為4次配位。原子間距：Al-O6=0.186-0.197nm；最近的Al-Al=0.265nm,O-O=0.252-0.287nm。由于Al——O鍵具離子鍵向共價鍵過渡的性質，從而使剛玉具共價鍵化合物的特征。
晶體形態
復三方偏三角面體晶類，晶體呈三方桶狀、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}交棱的花紋及三角形或六邊形蝕像。在{1011}晶面上具有平行{1011}、{2243}交棱的晶面花紋。底面發育的板狀晶體多產于富硅、貧堿的巖石中。沿c軸延長的六方雙錐、六方柱、菱面體等柱狀、桶狀晶體多產于貧硅、富堿的巖石中，且多具深色溶蝕殼。
形成原因
巖漿或原巖中含有充分的AI2O3，由于巖漿脫硅或巖石中的活動組分被熱液帶走而導致AI2O3更加富集，并在高溫、富鋁、貧硅的特定條件下結晶為剛玉。因此剛玉礦床主要與巖漿作用、接觸交代作用和區域變質作用有關。
巖漿巖中剛玉的形成
一般認為，玄武巖中的剛玉是堿性玄武巖漿在一定溫度和壓力下的地殼深部形成的，這些形成于上地幔的剛玉，后被玄武巖漿捕獲而帶到地表。
去硅偉晶巖中剛玉的形成
花崗偉晶巖熔漿侵人到碳酸根或超基性巖等圍巖中，由于圍巖貧硅而導致偉晶巖脫硅，于是偉晶巖中的斜長石增加鈣長石分子，而游離的AI2O3則結晶形成剛玉。
基性、堿性巖體中剛玉的形成
貧硅的巖漿侵入到頁巖等富含鋁的巖石后，可因脫硅而形成剛玉。斜長巖、正長巖、輝長巖及其偉晶巖中剛玉的形成，都與巖漿脫硅有關。
氣化-熱液交代巖中剛玉的形成
對于蛇紋石化橄欖巖中的剛玉培長石金云母(蛭石)巖，斜長巖脈及其邊部的金云母巖，是花崗石侵入超基性巖，發生雙交代作用形成的（橄欖石等鐵鎂礦物易發生金云母化）。次生石英巖是在火山氣液對中酸性火山石作用的產物。火山巖中的性組分A1O結晶為剛玉，形成剛玉礦床。
變質巖中剛玉的形成
緬甸抹谷地區的紅寶石礦床，P.C.凱勒認為其成礦母巖是與片麻巖互層的大理石，但是并不存在導致大理巖變質的侵入體，所以大理巖及其中的紅寶石是低壓區域變質作用的產物。
分布區域
剛玉常產于穿插于超基性巖內的偉晶巖中以及高鋁低硅的變質巖中，并常見于沖積砂礦中。剛玉礦床多賦存于中生代酸性火山巖建造以及各個地縫合帶附近區域變質或混合巖化作用發育區，只有在高溫、富鋁與貧硅的特殊地質條件下才能形成剛玉礦物，當其含量達到一定的要求時才形成剛玉礦床，因此在自然界中剛玉資源分布較少，中國達到一定規模和品質的剛玉礦床分布也較少。2013年全國礦產資源儲量表上只記載了1個礦床，即西藏曲水縣娘規剛玉礦床，查明資源儲量16898×104噸。世界著名產地有俄羅斯的烏拉爾山脈、南非的德蘭士瓦省、加拿大的安大略省、土耳其的士麥那、希臘的納克索斯。而寶石級的砂礦剛玉主要產于緬甸、斯里蘭卡、泰國、坦桑尼亞、美國蒙大拿州。
應用領域
由于剛玉具有硬度大、熔點高、耐侵蝕等特性，以復相材料的形式廣泛應用于工業各個領域，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、電子等行業上。
工業用途
由于有耐高溫、耐腐蝕、高強度等性能，故可制作澆鋼滑動水口，各種高溫爐窯，用于冶煉稀貴金屬、特種合金、高純金屬、玻璃拔絲、陶瓷等。
機械用途
在化工系統中，用作各種反應器血和管道、化工泵的部件，機械零部件、各種模具，手表和精密機械的軸承材料。由于具有硬度大、耐磨性好、強度高的特點，可用于制作刀具、磨具磨料、防彈材料、人體關節、拔絲模、密封磨環等。
軍工用途
用于導彈雷達天線保護罩等。
首飾用途
色彩絢麗而透明或半透明的晶體可作為寶石。紅寶石和藍寶石都屬于剛玉礦物，除星光效應外，只有半透明-透明且色彩鮮艷的剛玉才能做寶石。紅色的稱為紅寶石，而其他色調的剛玉在商業上統稱藍寶石。
礦物開采
采選工藝與技術
外生沉積剛玉礦床多為露天開采，采礦手段有機械、半機械化。原生剛玉礦床則據礦體形態和產狀采取露天開采或硐采的方式，開采手段有手工、半機械、機械化。靈壽縣剛玉礦床為手工、半機械化硐采方式，采硐形態多為囊狀、扁豆體狀等與礦體形態一致。對寶石級剛玉礦床開采時主要采用靜態爆破工藝。
剛玉選礦一般采用篩分、跳汰以及磁選等聯合處理方法，也有采用搖床浮選方法，然后對其產品進行烘干，分級包裝。對寶石級主要采用手選或其他技術手段進行分選處理。
當制取高級耐火節能材料等專用產品時，還要對剛玉精礦進行靜電分離、風選或水沉降分級、熱處理、包裝等工序。
世界選礦工藝
(1) 加拿大剛玉選礦
加拿大剛玉選礦流程是將含剛玉10.5%的原礦用跳汰和搖床處理，得到含剛玉55%的精礦，再將其干燥后磁選，進而通過威爾費來搖床或空氣跳汰機進行精選，回收含剛玉90%～95%的最終精礦。此外，還將此種選礦廠的廢石進行再處理，回收剛玉精礦。
(2) 南非剛玉選礦
南非對沉積型剛玉選礦流程是先將礦石通過篩孔為18mm的固定篩進行篩分，篩上物料在搖動手篩上采用手選，選出聚集于中央部分的礦物晶體；篩下物料進入裝有3mm孔眼篩的搖動槽；搖動槽篩下產品丟棄，而篩上產品送手動旋轉園盤進行洗礦后，即為精礦。對于塊礦是將礦石放入木桶中，使其脫去礦石上附著的脈石礦物，然后進行篩分、浮選從而獲得剛玉精礦。
歷史
文化傳說
剛玉礦據古文獻記載，出產于拜城縣，古已開采。世界著名的旅行探險家馬可·波羅（1245—1323）于元帝孛兒只斤·忽必烈時期(1284年)來到中國旅行探險 ，根據他寫的“星巴德航海”故事的記述 ，當時中國（元代）已獲得了藍寶石，這一記述早于緬甸的史料記載 ，但是，該藍寶石產自何地已無從查證，留下了 700多年前中國藍寶石之謎 。
發現與開采歷史
大約在15世紀初，緬甸抹谷當地的居民偶然發現了寶石級剛玉礦物 (紅寶石、藍寶石)，15世紀中期，緬甸撣族人便開始開采河谷中的紅寶石、藍寶石。
1972年左右，中國地質隊員在高壩附近發現了含剛玉的礦石，并開始了開采。
上世紀80年代，安徽省三一三地質隊發現了大別山紅寶石礦，并開始了開采。
分類
按規格分
國際市場上剛玉的規格是按氧化鋁含量及顆粒大小劃分的。南非聯邦分級標準為，1級氧化鋁含量95％以上，顆粒直徑大于1.23厘米，2級含量90—95％，粒度0.615一1.23厘米；3級含量90％，粒度0.313—0.615厘米；4級含量80％，粒度小于0.313厘米。
按晶體形態分
按晶體形態，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、α、β-剛玉。
按顏色分
按外觀顏色分為白剛玉、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。
按含有少量其他物質成分
按含有少量其他物質成分，分為鉻剛玉、鋯剛玉、鈦剛玉、釩剛玉、鎳剛玉、錯針剛玉、錫剛玉、雜剛玉等。
按顏色、透明度和星光效應分
剛玉的分類通常以顏色、透明度和星光效應等因素作為標準，同時兼顧寶石的產地來源不同的商品名稱。
紅寶石
這類紅寶石是紅色透明的剛玉晶體，色彩過淺時叫粉紅色藍寶石。紅寶石的三個主要產地均在亞洲，其中緬甸的紅寶石色調紅如鮮血，俗稱“鴿子血”，是紅寶石中最上的品級，緬甸紅寶石中較次的分別叫作“阿尼姆”、“阿尼基”、“阿沙赫”。其他亞非國家產出的紅寶石都以國名相稱，如泰國紅寶石為暗紅至淺棕紅色，錫蘭紅寶石淺紅、極淺紅色，非洲紅寶石又稱“男性紅寶石”，淺色者稱”女性紅寶石”。
星光紅寶石
經過加工成弧面型后，能放出星彩的紅寶石，半透明，有時只要具星彩效應，紅色太淡或太濃的剛玉也叫星光紅寶石。
藍寶石
除紅寶石之外的所有寶石級剛玉都叫藍寶石，但狹義上可分藍寶石和艷色藍寶石兩類。前者包括緬甸藍寶石（東方藍寶石）、泰國藍寶石（東方海藍寶石）、錫蘭藍寶石、克什米爾藍寶石、蒙大拿藍寶石等；艷色藍寶石包括東方祖母綠（翠綠色）、東方黃寶石、（黃色）、東方橄欖石（黃綠色）、東方紫晶（紫色、紫紅色）、帕德馬藍寶石（深橙、橙紅色）、金色藍寶石（金黃色）、粉紅色藍寶石、白藍寶石（無色）、褐色藍寶石等。
星光藍寶石
切割琢磨后呈現放射狀星光的不太透明的藍寶石，可以是各種顏色的藍寶石。
名稱來源
剛玉一詞源于印度泰米爾語Kurundam和梵語詞Kurivinda、Kurivida，1798年剛玉名稱列入礦物學，以前叫寶石。
品質鑒定
剛玉按顏色、透明度和星光效應等因素分為紅、藍寶石，星光紅、藍寶石四類，根據其不同的分類來介紹各類剛玉的質量評價。
紅藍寶石分類分級
紅、藍寶石的質量評價主要依據顏色、重量、透明度、凈度。在國際市場上應用較多的是緬甸分類。緬甸根據紅、藍寶石的顏色、透明度、包裹體含量、裂隙發育程度將其各自分成4類12級（詳見下表），其中D類紅寶石已接近屬于粉紅色藍寶石的顏色。
紅、藍寶石的評價
一般來說，顏色純正、顆粒大、透明、無或極少瑕、加工精細、各部分比例勻稱的紅、藍寶石應屬上品。以緬甸分類為依據：
（1）紅寶石以A類（鴿血紅色）最佳，其次是B類（鴿血玫瑰紅色），再次是C類（玫瑰紅色），最后是D類（淺玫瑰紅色）。除了A到D類的一般性比較，還應根據各主要產地的特點仔細比較。如緬甸的“鴿血紅”紅寶石在日光下顯熒光效應，因此各刻面均呈鮮艷紅色，增生輝：泰國產紅寶石在日光下無熒光效應，因而只是光線直射的刻面呈鮮紅色，其他刻面則發
黑：斯里蘭卡紅寶石色雖淺，但顆粒一般較大，顏色也很鮮艷，不像泰國紅寶石那樣出現黑色。
紅寶石的最佳顏色在垂直于晶體c軸的方向，習慣上將此方向作為寶石的冠面（桌面、臺面），若加工時出現偏差，使冠面不與c軸垂直，那么就顯不出紅寶石特有的色彩，從而影響其價值。星光也出現在此方向，若切割偏離，則星線不正或者不顯星光。
（2）藍寶石A類的代表是“克什米爾”藍寶石（矢車菊藍色）；其次是以緬甸抹谷產的深藍色優質藍寶石為代表B類：然后是柬埔寨、斯里蘭卡產的相當于C+的優質藍寶石以及與C和C-相當的一般品種。泰國產深藍色優質藍寶石可達B或C類，少數為A類；美國蒙大拿州、澳大利亞以及中國山東昌樂產的藍寶石，多數品級較低，大致是C和D類。（藍色藍寶石品質按產地劃分順序大致是：克什米爾、緬甸抹谷、柬埔寨拜林、斯里蘭卡、泰國、美國蒙大拿、中國山東昌樂、澳大利亞新南威爾士州）。
星光紅、藍寶石的評價
星光寶石的評價：一是星光越亮越好；二是星光光線交點應位于弧面寶石的頂點，一旦磨歪了，交點偏于弧面的一側，寶石的價值就大大降低；三是星光的光線不要有缺、斷、彎曲等情況。星光的明顯與否，與寶石的透明度和顏色有關。當寶石透明度較差，顏色又較深暗時，星光會更明顯。紅、藍寶石當包裹體少或包裹體定向性差時，雖磨成弧面琢型，也不顯星光。所有的剛玉質寶石都可能出現六射星光。
剛玉鑒定
刻劃鑒定：用黃玉（莫氏8級）、水晶（莫氏7級）等標準硬度片刻劃以確定其硬度，鑒定試樣是否是紅、藍寶石。但天然同人造鑒定不用此法。
觀察形態特征：未經加工的天然紅、藍寶石，常呈現六邊形桶狀或柱狀，有與六邊形晶形平行的“六邊形生長線”，又稱“六邊形生產環帶”。凡有六邊形生長線的，就是天然紅、藍寶石。人造紅、藍寶石具有圓弧形生長線或圓環形色帶。
發光性鑒定：緬甸紅寶石發強的熒光，在短、長紫外光、x光中均發紅色熒光；泰國紅寶石在長波紫外光中發弱的紅色熒光，在短波紫外光中不發或發弱的紅色熒光；泰國藍寶石在短波紫外光中發綠白色弱熒光。
人工優化
優化處理
天然紅、藍寶石或多或少常有一些不盡如人意的地方。為使天然寶石透明度更高、色彩更迷人，人們用各種方法對其處理，提高其品質，滿足消費者對稀缺的高品級寶石的需求。常用的紅、藍寶石改善方法是加熱、擴散。
加熱即熱處理或焙燒處理，屬優化方法。在遠低于剛玉熔點的溫度下對其加熱，以改變紅、藍寶石的顏色（去除雜色、邪色，提高、固化優質顏色），增加其凈度（去除瑕疵，提高透明度）。
擴散即表面滲透處理，屬化學處理方法，是通過在寶石表層加上TiO2等不同的著色劑，在堝內加熱以改善寶石表層顏色的方法，擴散處理的紅、藍寶石價格是天然品的1/10～1/5。經過擴散處理的寶石刻面成品可以通過校（深）面（淺）的顏色差異與天然品區別。
人造剛玉
人造剛玉有電熔剛玉和燒結剛玉兩種。
電熔剛玉
電熔剛玉有棕剛玉、白剛玉、單晶剛玉、紅剛玉、微晶剛玉、鋯剛玉等。其物理化學性質是Al2O394%以上，密度為3.65～4.05g/cm3，顯微硬度（HV）為17640～24010MPa。
棕剛玉：棕剛玉俗名又稱金剛砂，是用鋁礬土、碳素材料、鐵屑三種原料在電爐中經過熔化還原而制得的棕褐色人造剛玉，故為此名。棕剛玉主要化學成分是Al2O3，其含量在94.5%～97%之間，另含有少量的Fe、Si、Ti等。
白剛玉：白剛玉以工業氧化鋁粉為原料，于電弧中經2000℃以上高溫熔煉制成，經粉碎、篩分、磁選去鐵，篩分成多種粒度，其質地致密，硬度高，粒形成球狀。白剛玉密度分為兩種，一是白剛玉堆積密度，二是白剛玉真密度。堆積密度為1.53～1.99g/cm3，磨料的堆積密度與磨料的粒度、粒度組成、品種、顆粒形狀等因素都有關。
燒結剛玉
Al2O386%以上，密度為3.75g/cm3，顯微硬度（HV）16660MPa。
板狀剛玉是一種純凈的、不添加如MgO、B2O3等任何添加劑而燒成收縮徹底的燒結剛玉，具有結晶粗大、發育良好的α-Al2O3，晶體結構。板片狀晶體結構，氣孔小且閉氣孔較多而氣孔率與電熔剛玉大體相當，純度高，體積穩定性好，極小的重燒收縮。體積密度≥3.70g/cm3，Al2O3≥99%，Na2O<0.3%。
環境影響
剛玉磨料產品使用后的產物由于混雜了較多的雜質，粒度等物理指標不再滿足剛玉磨料質量的要求，因而失去了原有剛玉磨料的利用價值和功能。這種物品可以用于分級再成為剛玉磨料，但這一過程必然要產生一些沒有利用價值的部分，如果不進行妥善處可能造成環境污染；依據《固體廢物污染環境防治法》關于固體廢物的定義以及《固體廢物鑒別導則行）》的原則，判斷樣品屬于固體廢物。
參考資料 >