锆英砂、锆英粉、硅酸锆、化学锆、锆陶瓷结构件.doc

锆英砂、锆英粉、硅酸锆、化学锆、
锆陶瓷结构件浅析

随着科技的发展，锆产品逐渐揭开其神秘的面纱，正在进入人们的日常生活中，被人们所熟知。近日，笔者从山东金澳科技新材料有限公司等多家研究、生产锆产品的科研企业中做了细致的调研与分析，获取了大量的原始数据，归纳总结了在锆行业中涉及的多种原料和产品的主要特点和性能，以飨读者。

我们所说的锆族产品是指由天然锆族矿物经由物理法或化学法制造加工而成的用于陶瓷行业的工业和民用产品。
1、天然锆族矿物
锆在地壳的含量为0.2%，铪为3.2×10-2%。由于锆和铪的化学性质非常相似，其离子半径和原子半径也非常相近，所以在自然界中锆和铪都是在一起共生的。铪没有独立矿物，而往往是在锆矿中与锆成类质同象存在。已发现的含锆矿物大约有30种左右，具有工业价值的含锆、铪矿物主要有锆英石、斜锆石、异性石三种详见表1

锆的重要矿物
表1
矿物分子式ZrO2的理论含量%比重硬度HfO2含量%锆英石ZrSiO4或ZrO2SiO267.14-4.97-80.5-2.0斜锆石ZrO21005.5-66-71.0-1.88异性石（Zr、Ca、Na的硅酸盐）(Na,Ca)6ZrSi6O17
(O,OH,Cl)12-14.52.8-35-5.50.17-0.7
锆英石：为正方晶系，常呈短小柱状出现，颜色有白色、黄色、暗褐色到黑色等，具有金刚光泽。锆英石为正硅酸锆，一般分子式为ZrSiO4，但在锆英石中，总含有百分之零点几到百分之几的铪，所以正确的应当写成（Zr、Hf）SiO4。锆英石一般为非磁性，非导体，但也有些含铁质多一些的变种锆英石呈弱磁性。
斜锆石：为单斜晶系，常呈板状晶体，其颜色有白色、褐色、黄色和黑色等。具有玻璃和油脂光泽，呈非磁性。斜锆石的分子式为ZrO2，有时含有铪、铁、钛等杂质，在最纯的斜锆石中含ZrO2可达98%，一般的含ZrO2为75%—83%。
异性石：为复杂的锆硅酸盐，晶系为三方晶系，常呈厚板状晶体，颜色为玫瑰红色、粉红色、红褐色等，具有玻璃光泽，无磁性。异性石产于霞石正长岩有关的伟晶岩中，如苏联的克拉半岛上有巨大的异性石矿床。但因含锆低，很少被应用。
除上述矿物之外含锆的矿物还有水锆石、钠锆石等，但目前工业上应用的主要含锆矿物只有锆英石一种，斜锆石虽然含锆高，但因分布较少，所以开采的也不多。
锆的矿床类型，根据形成锆矿的地质条件和矿物共生组分可划分如下几种类型：
早期岩浆矿床（与钽、铌、稀土等元素的富集有关）此矿床主要是与碱性岩有关的矿床。碱性岩可分成不同的岩相带，与霞石正长岩有关的是富含异性石的锆矿床，一般常含有斜锆石和锆英石等矿物，这种矿床的规模一般不大，但含其它成分很多，技术加工困难，所以开采价值不太大。
晚期岩浆矿床（与钛钒的富集有关）此矿床是霞石正长岩受到强烈的钠长石化作用后，则变成钠长岩，主要有两种矿物，即黄绿石和锆英石。晚期岩浆矿床较富，比早期岩浆矿床开采价值大。
花岗伟晶岩矿床（与锂、铍、钽、铌、钇族稀土上类的富集有关）此矿床中含锆的矿物有锆英石、异性石、橙黄石、钙锆石和铌锆石等。这些矿物主要存在于伟晶岩的粗、中粒或块体长石带中。伴生的矿物有锂云母、钠长石、磁铁矿、钛铁矿和榍石等。
碱性伟晶岩矿床，这类矿床在成因上与碱性火成岩有关，多成脉状或透镜状。在碱性伟晶岩中主要含锆矿物有锆英石、异性石、单斜锆矿和斜锆钠石等。
次生风化壳矿床（与钽铌和稀土元素的富集有关）次矿床中许多含锆矿物广泛地分布于花岗岩、闪长岩、花岗伟晶岩、正长岩、花岗片麻岩等岩体上，是经过长期的风化作用形成的矿床。
砂矿矿床锆英石砂矿矿床是分布最广、开采最经济、储量大、有用矿物组成含量高、最有工业价值的矿床类型之一。通常在锆英石矿床中常伴生有钛铁矿、独居石等矿物，成为综合矿床，也是当前提取锆矿物的最主要矿床。
根据其成因砂矿矿床又可分为冲积砂矿、残坡积砂矿和海滨砂矿三种类型。其中又以海滨砂矿为最重要，根据矿物成分又可将海滨砂矿分为三种：1）锆英石、钛铁矿、金红石和独居石矿床。这类砂矿床与酸性火成岩和变质岩风化有关，矿物粒度不超过1毫米，而粒度分异是由水流的长期作用生成的，重砂含量最高可达50%—70%，而锆英石在重砂中含量达20%—40%。此矿床分布广，是世界上主要含锆矿床类型。如印度、澳大利亚、美国、苏联等国都有此矿床。2）斜锆石砂矿床。主要来源以附近的原生矿经过风化而流到海滨，这种矿物含ZrO2较高，从经济上来说是有意义的，但储量少。巴西有这类砂矿。
含锆英石，黄绿石砂矿床。此类矿床多为残坡积砂矿。如苏联乌拉尔、乌克兰的碱性正长岩体经风化后而形成的砂矿。
现在工业上对锆英石砂矿的要求为含ZrO2＞0.5%（矿物量为＞3公斤/米3）。国外锆英石的储量为3.282万吨。主要在美国、印度、澳大利亚、巴西等国。锆英石