Mullit
# Mullit

Mullit ist ein eher selten vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der „Silikate und Germanate“ mit der komplexen chemischen Zusammensetzung Al$^{[6]}$Al$_{1+x}$$^{[4]}$[O|Si$_{1-x}$O$_{4-x/2}$], wobei x ≈ 0,2 entspricht. Strukturell gehört Mullit zu den Inselsilikaten.
Mullit kristallisiert im orthorhombischen Kristallsystem und entwickelt meist kleine, prismatische bis nadelige Kristalle mit einem glasähnlichen Glanz auf den Oberflächen. In reiner Form ist Mullit farblos und durchsichtig. Durch vielfache Lichtbrechung aufgrund von Gitterbaufehlern oder polykristalliner Ausbildung kann er aber auch weiß erscheinen und durch Fremdbeimengungen eine graue, hellrosa bis rote oder violette Farbe annehmen, wobei die Transparenz entsprechend abnimmt.

## Etymologie und Geschichte

Erstmals entdeckt wurde Mullit nahe der Seabank Villa auf der Isle of Mull vor der Nordwestküste Schottlands. Die Erstbeschreibung erfolgte 1924 durch N. L. Bowen, J. W. Greig und E. G. Zies, die das Mineral nach dessen Typlokalität benannten.
Typmaterial des Minerals wird im Natural History Museum in London unter den Katalog-Nr. 1925,432–437 aufbewahrt.
Weitere Unterscheidungen in der Namensgebung hängen mit den Bildungsbedingungen des Mullits zusammen. So wird in fester Phase gebildeter körniger Mullit als Schuppenmullit bezeichnet, während sich in Gegenwart einer Schmelze Nadelmullit bildet. Bei niedrigen Temperaturen gebildeter Mullit wird auch als Primärmullit und den aus diesem bei hohen Temperaturen neugebildeten bzw. rekristallisierten Mullit als Sekundärmullit bezeichnet.

## Klassifikation

Bereits in der veralteten, aber teilweise noch gebräuchlichen 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte der Mullit zur Mineralklasse der „Silikate und Germanate“ und dort zur Abteilung der „Inselsilikate mit tetraederfremden Anionen (Neso-Subsilikate)“, wo er zusammen mit Andalusit, Kanonait, Krieselit, Kyanit, Sillimanit, Topas und Yoderit die „Topasgruppe“ mit der System-Nr. VIII/B.02 bildete.
Die seit 2001 gültige und von der International Mineralogical Association (IMA) verwendete 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Mullit ebenfalls in die Abteilung der „Inselsilikate (Nesosilikate)“ ein. Diese ist allerdings weiter unterteilt nach der möglichen Anwesenheit weiterer Anionen sowie der Koordination der beteiligten Kationen, so dass das Mineral entsprechend seiner Zusammensetzung und seinem Aufbau in der Unterabteilung der „Inselsilikate mit zusätzlichen Anionen; Kationen in [4]er-, [5]er- und/oder nur [6]er-Koordination“ zu finden ist, wo es als einziges Mitglied die unbenannte Gruppe 9.AF.20 bildet.
Auch die vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchliche Systematik der Minerale nach Dana ordnet den Mullit in die Klasse der „Silikate und Germanate“ und dort in die Abteilung „Inselsilikate: SiO4-Gruppen und O, OH, F und H2O“ ein. Hier ist er als zusammen mit Boromullit und Sillimanit in der „Al$_2$SiO$_5$ (Sillimanit-Untergruppe)“ mit der System-Nr. 52.02.02a innerhalb der Unterabteilung „Inselsilikate: SiO$_4$-Gruppen und O, OH, F und H$_2$O mit Kationen in [4] und >[4]-Koordination“ zu finden.

## Kristallstruktur

Mullit kristallisiert orthorhombisch in der Raumgruppe Pbam (Raumgruppen-Nr. 55)Vorlage:Raumgruppe/55 mit den Gitterparametern a = 7,58 Å, b = 7,68 Å und c = 2,89 Å sowie zwei Formeleinheit pro Elementarzelle.
Die Kristallstruktur besteht aus Ketten von kantenverknüpften AlO$_6$-Oktaedern parallel der c-Achse [001]. Diese sind über Doppelketten aus SiO$_4$- und AlO$_4$-Tetraedern miteinander vernetzt. Struktur und Anordnung ähneln der von Sillimanit, wobei das Verhältnis von Al : Si allerdings größer als 1 : 1 ist und der Ladungsausgleich von einigen freien Sauerstoffatomen aufrechterhalten wird.

## Eigenschaften

Die Wärmeausdehnung von Mullit mit hohem Reinheitsgrad zeigt bei etwa 1100 °C eine Änderung des Wärmeausdehnungskoeffizienten, die auf eine Phasenumwandlung und das Ausheilen von Fehlstellen zurückzuführen ist. Ab 1830 °C findet die peritektische Zersetzung statt. Mullit ist aufgrund dieser Wärmedehnung ein die feuerfeste Struktur zerstörender Anteil, der beim Brennen der Schamotteziegel aus dem Bindemittelanteil an Ton entsteht.
Bei Temperaturen über 250 bis 300 °C hat Mullit eine höhere Mikrohärte als Korund.
Kommerziell erhältlicher Mullit hat einen Glasphasenanteil (in REM-Aufnahmen durch feine Linien in einem 120° Winkel zueinander erkennbar), durch den der Schmelzpunkt herabgesetzt wird. Nach dem Herstellungsverfahren bezeichnet man synthetischen Mullit der Zusammensetzung 3Al$_2$O$_3$ • 2SiO$_2$ als Sintermullit und Mullit der Zusammensetzung 2Al$_2$O$_3$·1SiO$_2$ als Schmelzmullit.
Mullit und Sillimanit ähneln sich chemisch und in allen physikalischen und optischen Eigenschaften.

## Modifikationen und Varietäten

Von Mullit gibt es eine metastabile, pseudotetragonale Modifikation, die auf die Bildung von Domänen und/oder Verzwillingung zurückgeführt wird. Diese geht oberhalb 1000 °C in die orthorhombische Modifikation über.

## Bildung und Fundorte

Mullit entsteht durch Metamorphose aus Kaolinit bei Normaldruck und etwa 1200 °C oder als Zerfallsprodukt von Sillimanit bzw. seinen Polymorphen Disthen oder Andalusit bei über 1000 °C (Sillimanit→Mullit+SiO$_2$). Da diese Bedingungen der metamorphen Sanidinit-Fazies entsprechen, die in der Natur nur selten und in beschränkten Gesteinsvolumina erreicht wird (etwa im Nebengestein basaltischer Vulkanschlote), tritt Mullit dort meist nur in sehr geringen Mengen auf.
Als seltene Mineralbildung konnte Mullit nur an wenigen Fundorten nachgewiesen werden, wobei bisher etwas mehr als 70 Fundorte dokumentiert sind. Auf der Isle of Mull in Schottland konnte das Mineral an mehreren Stellen entdeckt werden. Weitere Fundorte im Vereinigten Königreich sind allerdings nicht bekannt.
In Deutschland trat Mullit bisher vor allem in der Umgebung des Laacher Sees und am Ettringer Bellerberg im Landkreis Mayen-Koblenz sowie an mehreren Stellen im Landkreis Vulkaneifel in Rheinland-Pfalz auf. Daneben fand sich das Mineral unter anderem am Katzenbuckel in Baden-Württemberg, am Großen Teichelberg und am Schloßberg bei Waldeck (Gemeinde Kemnath) in Bayern, bei Georgsmarienhütte in Niedersachsen und in der Grube Anna in Nordrhein-Westfalen.
In Österreich konnte Mullit bisher nur in einem Basalt-Steinbruch am Pauliberg im Burgenland sowie bei Klöch und am Stradner Kogel in der Steiermark gefunden werden.
Weitere Fundorte liegen unter anderem in Ägypten, Australien, China, Frankreich, Indien, Italien, Japan, Kenia, den Niederlanden, Neuseeland, Polen, Russland, der Slowakei, Spanien, Tadschikistan, Tschechien, Ungarn und den Vereinigten Staaten.
Aufgrund seiner Seltenheit kann Mullit üblicherweise nicht direkt durch Abbau solcher Vorkommen gewonnen werden. Eine kommerziell genutzte Lagerstätte mit einer jährlichen Produktion von 5000 t wird aus dem nördlichen Transvaal in der Republik Südafrika genannt.

## Synthetischer Mullit

Technisch wird Mullit durch Schmelzen einer Mischung von Kaolinit und Aluminiumoxid im Lichtbogenofen oder durch Sinterung einer brikettierten Mischung von Kaolinit, Aluminiumhydroxid und Wasser im Tunnelofen hergestellt.

## Verwendung

Durch das Ausgangsmineral Kaolinit entsteht Mullit als wesentlicher Bestandteil bei der Herstellung von Porzellan und Ziegeln sowie Schamottesteinen. Auch zur Herstellung von Filterelementen für die Heißgasfiltration wird Mullit eingesetzt. Ebenso findet es Verwendung als inertes Trägermaterial für beschichtete Katalysatoren. Ein weiteres Einsatzgebiet von Mullit ist die Hochtemperaturwärmedämmung.
Reaktionsgebundener Mullit (RBM) wird unter Verwendung von Aluminium und Silicium, Siliciumcarbid, Zirkon (Zirkoniumsilikat) oder Korund hergestellt und dient zur Fertigung von Technischer Keramik und feuerfesten Werkstoffen. Durch die Volumenzunahme beim Brennen kann die Sinterschrumpfung kompensiert werden.