8、主要的非黏土矿物的结构——结晶化学特性

从上述文中也许能认识到：烧结砖瓦的坯体原材料不是像卫生陶瓷产品坯体原料那样由4~5种主要矿物组成，而是有至少有7种以上或更多的矿物组成。在这些矿物中除了最基本的黏土矿物外，非黏土矿物也起着相当重要的作用。在某些情况下也影响着产品的性能及生产工艺过程。现将烧结砖瓦坯体原料中常见的几中主要非黏土矿物的结晶结构特性分别简述如下：

8.1石英

石英（Quartz）是指同一SiO2成分的一族矿物。包括晶质石英（α—石英、β—石英、鳞石英和方石英）、隐晶石英（玉髓、玛瑙、碧玉和燧石）及非晶质石英（蛋白石或称含水石英）等各种变体。化学名称为二氧化硅。而在狭义上所讲之石英仅是指晶质的SiO2矿物。SiO2是最简单的含硅化合物，它在烧结砖瓦产品中是非常重要的一类矿物。石英的晶体结构是由[SiO4]四面体的三维网架所组成，属架状硅酸盐结构范围。石英是地壳中仅次于长石分布很广的矿物，是花岗岩、片麻岩和砂岩等许多岩石的主要矿物成分。

石英最特殊的性质之一就是它的多晶转化。一般用α，β来表示高温晶形与低温晶形，但表示方法并不一致。现在已逐步趋向用低温型石英和高温型石英等名称，其含义较为清晰。各种变体在结构上的区别在于[SiO4]四面体的连接方式和Si—O—Si键的角度不同。

图45表示出α—方石英，α—鳞石英和β—石英晶体中两个[SiO4]四面体的连接形式。它们之间的区别在于：α—方石英的两个[SiO4]四面体以D点作为对称中心；α—鳞石英则不存在对称中心，只有一个对称面。不论是α—方石英或是α—鳞石英，两个四面体结合后的高度相等，Si—O—Si键连接呈180º；然而β—石英就不同，两个四面体之间以150º连接。由于四面体结合方式的不同，相应地得到石英各种变体的结构。通常情况下，β—石英都已转变为α—石英，而仅保留β—石英的形态。鳞石英和方石英在自然界分布很少，故常见的和工业上使用的多为α—石英，即一般情况下所称的石英。SiO2的多晶转变对烧结砖瓦产品而言，关乎到生产工艺过程控制和产品质量。因在不同温度下的石英晶型转变过程中伴随着体积上的变化，而这种在体积上的变化有的速度很快，这就关系到焙烧过程的升温和冷却的速率。

图45：石英中[SiO4]四面体的的结合方式（上图中：a、α—方石英；b、α—鳞石英；c、β—石英；A、B、C为原子模型）

石英的多晶转变，是一种相同化学组成的物质而形成了不同结构的晶体，为“同质异象”物质。二氧化硅在常压下有7种不同的固态变体，它们在一顶条件下可发生如下相互转变（图46）：

图46：二氧化硅的多晶转变

α晶型称为高温型变体，β、γ晶型称为低温型变体。从图47可见，二氧化硅的多晶转变可分为横向转变和纵向转变两种类型。纵向转变是高低温型的相互转变，没有键的断裂或者是最邻近质点数的变化，只有晶格的扭曲引起相应次生配位作用的变化。也就是原子的位置和Si—O—Si键角的变化。这一类转变通过起始状态原子的位移作用来实现。这一形式的转变发生很快，并在一定的温度下进行，例如573℃（846K）时α—石英与β—石英的相互转变。横向的转变是由于键的断开，次生配位数发生本质变化，形成不同结构的晶格。键的断开和第二次形成要比原子简单位移所消耗的能量大，因此这类转变进行缓慢。也就是说结合键断开后重新排列。纵向转变时较容易，横向转变比较慢。例如α—石英转变成β—石英比较容易，但它要转变为α—鳞石英或α—方石英进行的很缓慢，往往需要持续几个昼夜，甚至几个星期之久。高温型常常可能冷却到比其稳定区域低很多的温度下，而不发生多晶转变。由此可见多晶转变根据其晶格变化特点分为两种基本类型：

图47：多晶型转变构造示意图

（1）偏转式多晶转变

从结构观点来看，这类转变不引起原子起始配位关系的变化。晶格能的变化可以认为是次生配位关系的改变，即周围较为远程的原子分布发生变化所引起的。图47中（a）所示的晶格可以转变成各种晶型，如图47中（b）或（c），但不引起任何键的断裂或基本构形的重建，而是通过基本单位的扭转来实现。扭转后的结构具有起始物质派生的结构。这种类型的结构称为偏转式多晶转变，其特点是过程以很快的速度进行。从能量的观点来看，图47中明显看出它在不发生键的断开情况下由不致密形式（图中（a））转变成较为致密的形式（图中（b）），这样将引起晶格能下降。因为总的看来原子之间的距离是减小的。因此，变形的“歪形”是低温型，并有较低的晶格能。

（2）重建式多晶转变

次生配位数变化的另一方式是完全重建晶格，图47中表示出a型向d型的转变就是这种类型。这一在晶格结构上的变化不可能依靠原子的简单迁移来完成，而是发生了原子间键的断开和重新成键。键断开时要消耗能量，而当形成新晶格是会重新释放出能量。显然，这一过程的活化能应当比晶格偏转式的大很多，因此这一类型的转变通常进行的很慢。此种转变称为重建式多晶转变。

β—石英在常温下是稳定的，于864K（573℃）的温度时，无断键转变成α—石英。在1140K（870℃）时α—石英慢慢变成鳞石英。直到温度达1643K（1370℃）以前鳞石英都保持稳定，然后由于断键和结构的根本改变而转变成为方石英。鳞石英和方石英从高温冷却时观察到无断键转变。α—方石英在473~543K（200~270℃）时无断键转变成β—方石英。α—鳞石英在436K（163℃）时转变成β—鳞石英，随后在378K（105℃）转变成γ—鳞石英。

二氧化硅这7种不同变体的基础是它具有三种主要的晶型结构。这些主要晶型结构之间的转变是很慢的多晶转化，此时结构明显重新排列。与此相反，发生在每一种高温和低温型之间的无断键的晶型转变进行的很快，任何方法都不可能使它不发生。当α—石英转变成β—石英时的这一特性特别重要，因为这一转变关系到体积的巨大变化，并可导致含硅量高的制品遭到破坏。这种转变在烧结砖瓦产品中常会引起在升温或冷却过程中的开裂，致使强度降低，严重时造成废品，如在某些屋面瓦中。

影响石英转化速率的主要因素是温度、颗粒大小和外来杂质。温度升高，晶核形成与生长速率都增大。颗粒大小对晶核形成率和生长速率都有影响。因为缺陷是晶核容易产生的地方，而颗粒半径越小，比表面越大，表面缺陷也越多，晶核形成速率也越快。外来杂质对石英转化的影响有两种情况：一种是能够大大加速其转化——催化剂；另一种是会阻碍其转化——阻化剂。在第一种情况下，又有两种类型的催化剂，第一类是液相催化剂。例如在石英转化过程中加入碱金属氧化物和氧化铁，则它们能在转化温度以下与二氧化硅生成液相，这些液相能迅速地遍布整个物质的表面，从而加速石英的转化。第二类是固相催化剂。加入碱土金属氧化物如CaO、MgO、TiO2等，它们在整个催化过程中以固体形式出现，每个颗粒的催化作用仅被限制在与它相邻接的，比较少的面积上。它们的加入能够促使局部面积的强烈活化。开始时，石英转化速率很快，短时间以后速率迅速下降，最后变得与纯石英转化速率差不多。它们中的催化活性以CaO为最大。除此之外，也有些物质如Al2O3等会明显地减慢石英的转化速度，而且也会降低其它催化剂的活性。这是由于Al3+具有高电荷，小体积，因而电荷密度大，能有效地屛蔽易极化的氧离子O2—，而使它们移动变得困难，也就阻碍了晶核的形成过程，而Al3+比其它阳离子更易通过石英晶格而扩散，因此将会使更多的石英颗粒受到影响。石英在烧结砖瓦产品生产中会出现多晶转变，因此对其主要的晶型结构讨论如下：

（1）α—方石英结构

α—方石英属立方晶系。图48（a）表示出了方石英结构中的三层[SiO4]四面体的水平投影，由此可见同一层四面体构成无限连续的六元环，四面体顶角交替向上（如1，3，5三个四面体）及向下（如2，4，6的三个四面体）的指向，这样就构成了连续的结构网架。将α—方石英冷却到543K（270℃）以下就转化为四方晶系的β—方石英。

（2）α—鳞石英结构

α—鳞石英属六方晶系。由图48（b）可见α—鳞石英的晶格是由[SiO4]四面体构成六方片状网格，组成无限的层状骨架。两个四面体的棱边是在同一方向，这与α—方石英不同。α—鳞石英冷却时得到β—鳞石英，它属于单斜晶系。

（3）α—石英结构

α—石英属六方晶系，而β—石英属三方晶系。α—石英的结构在垂直于c轴平面上的投影如图44中（c）所示。每个硅原子环绕有四个氧原子稍偏下（图中氧原子圈内的数值表示表示出在c轴上的标高）。各四面体层分布成高度不等的三层。最上层用粗线表示Si与O的连接，其次一层用细线表示，最下一层用虚线表示。超出图中的高度范围，各层原子即重复出现。由图中可见，各原子群形成螺旋状，每一螺旋状原子群在同一状态下旋转，如图中箭头所示。图中显示出右旋石英晶体，如原子群按相反方向旋转就得左旋石英晶体。β—石英晶体结构与α—石英相似，只是Si—O原子位置之间略有改变，使对称性下降形成了三方晶体。

图48：石英几种重要晶型的结构图[（a）α—方石英；（b）α—鳞石英；（c）α—石英；A、B、C为相应晶体的原子模型]

图49表示的为高温α—石英与低温β—石英之间结构上的差别。由图中可见四面体原子群间各个环节并未破坏，仅是在键与键之间的角度稍有变动即晶格发生变化，使对称性下降，结果使一组二次对称轴破坏，并将六次对称轴转变为三次对称轴。

图49：高温型α—石英（a）与低温型β—石英（b）

的结构差异示意图

但是石英这种低温与高温的晶型转变，对烧结砖瓦产品在结构上的影响很大。因为石英这类同质异象（异构体），在一定的温度下瞬间转变，同时带来突然的体积改变，在高石英含量的产品内部产生应力，严重者会导致裂纹出现、哑音等，使产品的强度下降。表26给出了石英各种变体的比重和比容。由表26可看出，当产品冷却时，石英在573℃时发生由β型向α型的突然转变，比容缩小4.4%左右。这一转变往往会引起冷却裂纹。

表26：石英变体的密度和比容

8.2长石

长石是长石族矿物的总称。长石是无水的铝硅酸盐，按化学成分不同，长石族矿物可分为三大亚族：即正长石亚族、斜长石亚族与钡长石亚族。钡长石亚族在烧结砖瓦原材料中不常见，故不讨论。正长石亚族是钾长石和钠长石的连续类质同象系列，包括透长石、钠透长石、正长石、钠正长石、钾微斜长石、钠微斜长石。斜长石亚族是钙长石和长石的连续类质同象系列，包括钠长石、更长石、中长石、拉长石、培长石、钙长石。长石族矿物的共同特点是：颜色浅，硬度较高（6~6.5），两个方向的解理交角近于90º，密度较小（2.5~2.7）等。长石在自然界分布很广泛，它比石英分布还要广泛，是最重要的造岩矿物。因此许多烧结砖瓦原材料中或多或少都含有长石类矿物。

虽说在已往的研究文献中称，长石类矿物在烧结砖瓦产品原材料中使以惰性填充材料的形态存在，不参与焙烧的高温反应，但是长石类矿物就其熔融温度而言，有高有低，在某些高档装饰性烧结砖瓦产品中如清水墙装饰砖、铺路砖、高档装饰屋面瓦和薄型的条片装饰砖的生产中，长石无疑是参与到了焙烧时的高温反应中，例如分解、形成液相等，因为这些产品的烧成温度一般都高于普通概念上的砖瓦产品。例如常见的钠长石Na(AlSi3O8)，在1100℃时熔融，并在差热分析曲线上于820℃时就出现了中等程度的吸热峰。钾长石在1170℃分解并熔融，在差热分析曲线上于850℃时就出现了吸热峰。在某些页岩或煤矸石材料中，如长石类矿物相对含量较高时，对原材料的破碎过程会有一定的影响，因长石类矿物硬度普遍较高。此外，长石矿物没有形成可塑性的能力，相对含量较高时原材料的可塑性会受到影响。因此对烧结砖瓦产品来讲，有必要了解长石类矿物的特性。

长石类矿物的特点是在架状结构中某些部分的Si4+离子被Al3+离子替代，这样就引起负电荷出现，为了保持平衡，应有大的离子分布在架状的孔隙或节点之间。钠长石NaAlSi3O8，钙长石CaAl2Si2O8，正长石KAlSi3O8等具有这一类结构。它们的空间结构和鳞石英相似。常见的长石类矿物可以分成正长石系和斜长石系两类。正长石系属单斜晶系，斜长石为三斜晶系。钾长石和钡长石的解理角为90º，故称正长石；钠长石和钙长石的解理角为86º，故称斜长石。这两类长石的代表性矿物有：

正长石系：钾长石 K(AlSi3O8)

钡长石 Ba(Al2Si2O8)

斜长石系：钠长石 Na(AlSi3O8)

钙长石 Ca(Al2Si2O8)

长石结构如图46所示。碱金属和碱土金属离子填充在四面体相连的架状结构的空间内。长石结构中K离子配位数为10，比较特殊。这一结构中四面体内1/4的原子为Al，其余3/4为Si，所以钾长石的结构式为K(AlSi3O8)。其结构单位为4个四面体所组成的环。图46（a）为垂直a轴的二个四节环，（b）为平行于a轴的长石链。由四节环（a）可见环中两个4.2处的氧指向上，0处两个氧指向下，这样四节环中两个四面体就以顶角指向上，另二个指向下。中间2.1处的四个氧为公共氧。右侧所标数字为各个氧原子的位置，至8.4处又发生重复，所以长石的a轴是8.4Å。由于链内结合力很强，所以长石的解理面平行a轴。从四元环可知，在2.1Å及6.3Å处各有4个向左向右外伸的氧。这8个氧中的4个和前后，左右4个四面体连成四节环，其余4个氧连接链与链之间的硅氧四面体或与K+，Na+离子相连。在c轴方向上情况恰好相反，2.1Å处的氧与与K+，Na+离子相连，而6.3Å处的氧连接链与链之间的四面体。因此，在c轴与b轴方向上连接力较a轴弱，所以长石容易沿这两个方向解理。

图46：长石结构链（长石结构的局部）

图47为钠长石结构的投影示意图。由图可以看出，[SiO4]四面体与[AlO4]四面体构成的二个四元环已进一步联成开口的八元环，钠离子位于其中，配位数为6。根据上图可以推测，这一结构在a轴方向结合牢固，即使断裂，也可能出现不规则的断口，而在c轴与b轴方向上链与链之间结合力不大，因部分氧是指向Na+，而不足以形成硅氧桥，所以平行于键的方向有较好的解理。

钾长石的结构与钠长石的同型。[SiO4]四面体与[AlO4]四面体以数量3：1联合组成曲折的链（亦称立体链），链与链之间形成大空穴，其中填置K+离子。总体上形成硅酸盐架状结构。此结构也可看作石英架状结构的衍生物，即在四个硅氧四面体中，有一个Si4+被Al3+置换，所缺电价由K+离子补足，由此得K(AlSi3O8)。图48为钾长石单元晶格的一半在晶面（010）上的投影。

图48：钾长石单元晶格的一半在晶面（010）上的投影

整个长石族矿物的熔点在1000~1550℃之间，据有关研究资料称：在烧结砖瓦的某些产品中，焙烧期间，加热至950℃起，钾长石或钠长石就开始逐渐变成为高粘度的熔体。在钾长石的不一致熔融中，生成富含二氧化硅的熔体，并导致白榴石(KAlSi2O6)的结晶。在砖瓦产品焙烧过程中，作为多组分固相反应的结果，微斜长石可能会作为新结晶相出现。

但是关于长石类矿物在烧结砖瓦产品中对生产工艺过程及制品性能的影响方面的研究还不够深入，有的研究文献称某些长石在砖瓦产品焙烧中参与高温反应；而有的则说长石只有在细分散的状态下，在1200℃以上的温度下才出现熔融，完全是一种惰性填充料。

8.3云母矿物

云母（Micas）不是黏土矿物（Micas are not clay minerals——Stefan Vogt Prof. Dr.）。云母虽属层状硅酸盐类矿物，但从严格意义上讲云母矿物不属于黏土矿物。然而由于云母的水解，云母类型的黏土矿物例如伊利石（也称为含水云母）、海绿石和绿磷石也会出现。云母（白云母）和类似于云母的黏土矿物，在砖瓦原材料中几乎总是含在一起。伊利石（水化云母）与真实的云母（如白云母）比较，其区别在于含水量增大而碱金属含量降低。类似云母的黏土矿物不同于完全的云母（K2O=11%），而类似云母的黏土矿物的钾含量较小，K2O的含量为6~10%。这是由于成矿作用所决定的。云母类矿物存在于大多数烧结砖瓦产品原材料中。白云母是一种抗风化的云母类矿物。黑云母是一种高铁云母，由于它风化很快，所以在自然界的沉积物中很少存在。云母类矿物的化学成分极不一致。白云母（又称钾云母）就是最常见的一种，也是许多原材料中常有的一种副矿物。如图49所示，白云母的结构很像蒙脱石，但是整个晶体结构是靠着两层之间的钾离子来结合的。四面体层中每出现一个Al离子，附近就有一个K离子。K+是在Si—O层的空隙中，而与12个O2—结合，配位数是12。由于层间离子电价低，一般说来结合力相当薄弱，使这种矿物具有完全解理，但是键的强度还是足够大的，能使每层准确地和第二层排在一条直线上，并且可以阻止水分子从层间侵入。云母矿物结构间的阳离子大多数能与结构相适应，并结合牢固，实际上没有离子交换能力，也不存在晶体内的膨胀现象。

图49：白云母的结构

“云母”这一术语是指具有页片构造的云母族矿物的总称。云母的化学成分比较复杂，其化学式表达为：R1+R32+[AlSi3O10](OH)2或R1+R23+[AlSi3O10](OH)2，式中R1+=K1+；R2+=Mg2+、Fe2+、Mn2+；R3+=Al3+、Fe3+、Mn3+；此外Li1+也可加入晶格，还普遍存在类质同象置换和机械混入物F、Rb、V、Sr、Ba、Cr、Ga等。云母为单斜晶系，晶体常呈六方形或菱形的片状或板状，有时呈假六方柱状。玻璃光泽，硬度2~3。按其化学组成可分为三个亚族：（1）钾钠云母亚族（白云母亚族）——含白云母、镁硅白云母、钠云母；（2）铁镁云母亚族（黑云母亚族）——含金云母、黑云母；（3）锂云母亚族——锂云母、铁锂云母等。云母是分布很广的造岩矿物，约占地壳总重量的3.8%，在烧结砖瓦原材料中是最常见的一类矿物。云母属三层型结构，其特点是硅氧双层[Si4O10]4—中的Si4+部分地被Al3+置换，所缺电价由层间阳离子补足。由于层间离子电价低，故云母有沿层解理的特性。图50所示为云母类矿物结构的示意图。

图50：云母类矿物结构的示意图

云母类矿物对烧结砖瓦产品生产工艺过程及产品性能的影响表现在：（1）对塑性是无益的；（2）如果以粗颗粒出现时，容易造成挤出泥条的分层，如螺旋纹或S—形裂纹；（3）干燥抗折强度降低；（4）形成玻璃相早，有利于烧结；（5）可降低干燥敏感性。

8.4 碳酸盐类矿物

在烧结砖瓦产品原材料中发现的碳酸盐类矿物主要有方解石CaCO3，白云石CaMg(CO3)2，菱铁矿Fe(CO3)。

方解石的化学组成为Ca[CO3]，其中CaO=56%，CO2=44%，常有类质同象混入物质如Mg、Fe、Mn、Zn极少量Sr。属三方晶系，晶形很复杂，常见者为菱面体接触双晶和聚片双晶，集合体多呈粗粒状、细粒状、纤维状、叶片状、致密块状、土状和钟乳状。无色或白色，有时因有混入物而被染成各种颜色。玻璃光泽，解理面上稍带珍珠光泽的晕色。透明至半透明，菱面体解理完全，硬度3，密度2.71。在冷盐酸中极易溶解并急剧起泡，发出咝咝声（析出CO2）。方解石异种很多，透明的称冰洲石，页片状的称层解石（argentine）（也称纸石）。结晶呈尖锐偏三角面体之集合体，形状似犬牙者，称犬牙石（dog-tooth spar）。结晶呈柱状而顶端带扁平菱面体形似钉头者，称钉头石(nail-head spar)。呈纤维状并有丝绢光泽的，称纤维石。石灰岩洞穴中沉积之方解石，称为钟乳石、石笋等。方解石为地壳中分布最广泛的矿物之一，是石灰岩、大理岩的主要组成矿物，在各种地质条件下均有方解石的形成。在绝大多数烧结砖瓦原材料中均含有方解石（即行业中常讲的石灰石，但严格说石灰石不是矿物名称，是原材料或是矿物原料的名称，方解石只是其主要矿物成分）。图51为方解石的晶体结构。

图51：方解石（CaCO3）的结构

方解石这类矿物在烧结砖瓦产品的全过程中起着非常重要的作用，而这样的作用有提高成品的强度、改变高温反应进程、改善抗冻性及产品颜色等的正面效应，也有影响产品质量，引发泛霜与泛白以及产生“石灰爆裂”造成大量废品的负面效应。因而，对原材料中是否含有方解石（石灰石、料姜石、特别是煤矸石中）及存在的形态必须高度重视。例如，某种煤矸石的化学分析表明，其中仅存在有5~6%的CaO，就认为烧结后产品没有石灰爆裂的质量问题。但是在实验室中所做的焙烧后试样，在自然环境下放置了一个星期后，结果全部由于石灰爆裂成为碎块。究其原因，是该种煤矸石中的石灰石以1~2厘米大的块状形式存在，由于在煤矸石中的煤粉沾染了表面，肉眼很难分辨，直到烧成后才发现有白色点状石灰。更有甚者，建厂时对所用原材料未做出详尽的分析，直到工厂建成烧出产品后发现存在有严重的石灰爆裂问题。此时再采取其他补救措施，就显得非常被动了。但是在某些情况下，有的原材料中的碳酸盐含量高达30~35%时，仍然可制造出强度和耐久性非常好的烧结砖。再如有的粉煤灰中含的氧化钙高达20%左右，但分散程度很高，页岩为粘结材料，加入该粉煤灰达到60%（重量比）的情况下，仍然做出了质量非常好的烧结砖。这就充分说明：含方解石的物质在原材料中的存在形态（细分散还是块状及块状的尺寸）对烧结砖瓦产品是非常重要的。

白云石的化学组成为CaMg[CO3]2，其中CaO=30.4%，MgO=21.7%，CO2=47.9%，类质同象混入物有Fe、Mn，偶尔有Zn、Ni和Co，属三方晶系，晶体呈弯曲马鞍状之菱面体，常见聚片双晶，集合体呈粒状，致密块状，多孔状和肾状。白色，有时带浅黄、浅褐、浅绿色，玻璃光泽。硬度3.5~4，密度1.8~2.9。加稀盐酸时微起泡。白云石是一种广泛分布的矿物，以外生成因为主。在内生成条件下它可以从热液中直接沉淀出。白云石愈纯，煅烧后对水的稳定性愈差。白云石的硬度比方解石的高，如是块状破碎时比方解石更困难。

钙、镁的碳酸盐与黏土矿物有着强的反应能力，并因它们的存在会使焙烧中的高温反应进入完全不同的方向。这些反应往往会造成有益的结果，但是如果原材料中存在有过量的方解石和白云石，在焙烧后的产品中也可能产生非常不稳定的产物，如产生可能会引发湿膨胀的新物相（如钙黄长石），所以最好能避免不用含有过多的方解石和白云石的原材料。

菱铁矿的化学组成：Fe(CO3)，其中Fe=62.1%，CO2=37.9%，类质同象混入物常见为Mn和Mg，有时为Ca，偶尔含Zn和Co。属六方晶系，晶体呈菱面体，晶面常弯呈马鞍形，集合体呈粒状、结核状、钟乳状、土状、致密块状等。新鲜的菱铁矿呈浅黄褐色，风化后呈深褐色或红色。条痕为白色或浅黄色，玻璃光泽，隐晶质集合体常无光泽，半透明至微透明。硬度3.5~4.5，密度3.9。菱铁矿多见于煤矸石、泥灰质页岩及某些含铁矿石的黏土中。在烧结砖瓦原材料中发现菱铁矿以三种形式存在：（1）以薄膜形式覆盖在其它矿物颗粒只上；（2）以细小的晶体出现在原材料中；（3）以凝固的块状出现，有时可由球状菱铁矿结成大尺寸的块或是黏土质铁矿石。菱铁矿于400~600℃时分解，释放出CO2。菱铁矿于还原环境下形成，在烧结砖瓦原材料中常发现是以从小到大的球核状出现，这也许是来源于黄铁矿的分解而形成。菱铁矿颗粒硬度较大，在原材料中以块状存在时，较难破碎成细粉状，而以较大的颗粒存在于混合料中，例如在某些煤矸石中发现的块状菱铁矿，虽经过三级破碎，但仍会以颗粒状存在，由于铁元素的局部集中且熔点低，在烧后的产品中或表面上形成了可见的熔融（流）状黑色铁斑点，有的则在表面形成流淌的熔孔和凝固的熔融液滴。当这种铁熔斑出现后，不单是影响产品的外观，同时也会造成内在质量方面的缺陷，特别是在屋面瓦产品上，如抗水渗透性及抗冻性。因此菱铁矿在烧结砖瓦工业中被视为一种有害的杂质矿物。