锆英砂

用于冶金铸造

锆砂亦称锆英砂、锆英石，是一种以锆的硅酸盐为主要组成的矿物。纯净的锆英砂为无色透明晶体，常因产地不同、含杂质的种类与数量不同而染成黄、橙、红、褐等色，结晶构造属四方晶系，呈四方锥柱形，比重4.6～4.71，比重的变化有时与成分和蚀变状态有关锆英石解理不完全，均匀莫氏硬度为7～8级，折射率1.93－2.01，熔点随所含杂质的不同在2190~2420℃内波动。

结构

锆英砂（锆英石）在各种火成岩中作为副矿物产出。在碱性岩和碱性伟晶岩中可富集成矿，著名的产地有挪威南部和俄罗斯乌拉尔。锆石也常富集于砂矿中。世界上重要的宝石级的锆石产于老挝、柬埔寨、缅甸、泰国等地。中国东部的碱性玄武岩中也有宝石级的锆石。锆石是提取锆和铪的最重要的矿物原料，也用于国防和航天工业。锆英砂（锆英石）是硅酸盐类矿物，按其物理性质和化学成份可分为高型和低型两个变种。结晶完整的晶体多为“高型”；晶体极差或无晶者为“低型”。也有分为高、中、低三种的。但就宝石价值来说，高型锆石价值较高。

锆英砂（锆英石）是天然宝石中折射率仅次于钻石、色散值很高的宝石，无色透明的锆石酷似钻石，是钻石很好的代用品。常用的锆石多呈无色、红褐色、褐红色、绿色等。但最流行的颜色是蓝色和无色两种，其中以蓝色价值较高，且一般都经过人工热处理。市场上的许多锆石，都是经过热处理之后再拿出来销售。这是因为处理后的宝石比原来的宝石更漂亮、更好销。锆英砂（锆英石）的晶体属四方晶系，a0=0.662nm，c0=0.602nm；Z=4。结构中Zr与Si沿c轴相间排列成四方体心晶胞。晶体结构可视为由[SiO4]四面体和[ZrO8]三角十二面体联结而成。[ZrO8]三角十二面体在b轴方向以共棱方式紧密连接。复四方双锥晶类，D4h-4/mmm（L44L25PC）。晶体呈四方双锥状、柱状、板状，且形态与成分密切有关。主要单形：四方柱m、a，四方双锥p、u，复四方双锥x。可依成膝状双晶。可与磷钇矿成规则连生。

物理性质

晶体呈短柱状，通常为四方柱、四方双锥或复四方双锥的聚形。由于形成条件的不同，晶体形态不同。如碱性火成岩中的锆石四方双锥发育呈双锥状；酸性火成岩中的锆石柱面和锥面均发育，呈柱状；中性火成岩中的锆石柱

面发育，并有复四方双锥出现，故锆英石的晶形可作标型特征。锆英砂（锆英石）的颜色多样，有紫红、黄褐、淡黄、淡红、绿、灰、无色等,金刚光泽。摩斯硬度7.5～8,比重4.4～4.8。色泽美丽而透明的锆石可作宝石。

X射线照射下发黄色，阴极射线下发弱的黄色光，紫外线下发明亮的橙黄色光。

偏光镜下：无色至淡黄色，色散强，折射率大。No=1.91~1.96，Ne=1.957~2.04。均质体折射率降低，N=1.60~1.83。

熔点2340~2550℃。氧化条件下，在1300~1500℃稳定；1550~1750℃分解，生成ZrO2SiO2。线性热膨胀系数5.010-6/℃（200~1000℃），且耐热震动，稳定性良好。高温下不与CaO、SiO2、C、Al2O3等反应，抗渣蚀能力强，不粘钢水。

分布状况

锆英砂（锆英石）在各种火成岩中作为副矿物产出，其中在酸性岩和碱性岩中分布广泛。在碱性岩和碱性伟晶岩中有时可富集。挪威南部霞石正长岩和俄罗斯乌拉尔的正长伟晶岩中产有大量锆石。由于天然锆石（氧化锆）的物理化学性质稳定，常富集于砂矿中。世界上重要的宝石级锆石，产于老挝、柬埔寨、泰国、缅甸等。

中国宝石级锆石产于华东、华南、华北等地的碱性玄武岩中。锆石是提取锆和铪的最重要矿物原料，又是国防尖端工业中重要的矿物材料。锆石熔点高达3000℃以上，可作航天器高温绝热瓦的材料。

锆石饰品

锆英砂（锆英石）的深加工产品锆石（氧化锆）的成分中含有放射性元素铀（U）和钍（Th）。但含量很低，远低于安全系数。所以大家可以放心地佩戴锆石装饰品。锆石是一种性质特殊的宝石。它有较高的折光率和较强的色散，无色或淡蓝色的品种加工后，象钻石一样有较强的出火现象。由于它在外观上与钻石很相似，因而被誉为可与钻石媲美的宝石。

早在古希腊时，这种美丽的宝石就已被人们所钟情。相传，犹太主教胸前佩戴的十二种宝石中就有锆石，称为“夏信斯”。据说，锆石的别名“风信子石”，就是由“夏信斯”转言而来，流行于今天的日本，我国的香港及内地。

锆石一名源于阿拉伯语的朱之意和金色之意，而古印度曾称锆石为“月食石”。这也说明这种宝石的颜色常见于红色、金黄色、无色。同时从另一个侧面说明，锆石在古时的阿拉伯、波斯和印度地区就十分受欢迎。

大家知道，许多东西经过热处理就可以变性，锆石也是如此。如果对低型的锆石加热到一定程度时，其就会变成无色透明晶体。比如：斯里兰卡的锆石多为绿色低型的，经过热处理后，颜色明显变淡，成为高型的锆石宝石。中国海南省产的红色、棕色锆石，经过热处理，可以变成无色的。

宝石界把锆石、绿松石、青金石同列为十二月生辰石，象征胜利，好运，是成功的保证。

加工处理

锆石

中国有部分红色或棕红色的锆石，不经改色处理，也可直接研磨成美丽的宝石。但应该注意，中国红低型锆石也是二色性较强的宝石。如果从红锆石某一方向上看是红色，而从另一方向看，又是淡色或接近无色。所以，加工时，必须按一定方向研磨，让红色出现在磨型正面。

评价与选购

主要依据因素是颜色、净度、切磨的款式和重量。锆石的最为流行的颜色为无色和蓝色，以蓝色者价值较高。无色锆石：是宝石级锆石的最优质品种，因其色散度高，透明无色，常用做钻石的代用品。蓝色锆石：是锆石的优质品种，价值最高，以鲜艳的蓝色，透明无暇和高的色散倍受人喜爱。锆石性脆，硬度比钻石低的多，当做饰品佩带时必须小心。锆石 - 误区　我们在商场里看到的一些钻石的替代品——营业员声称的锆石（Zircon），并不是前文所说的天然锆石（Zircon），而且一种人工合成的立方氧化锆（Cubic Zirconia），简称CZ,价格远低于天然锆石（Zircon），是钻石的一种最常见的替代品，请勿将它与天然锆石（Zircon）混淆。

供给格局

锆矿储量地域分布高度集中，锆矿储量主要分布在澳大利亚、南非等国，分布高度集中。从资源地域分布上来看，世界锆矿资源储量主要掌握在澳大利亚、南非、乌克兰、印度和巴西的手中，五个国家占据了全球86%的锆矿资源，资源垄断十分明显。根据美国地质勘探局统计，中国锆矿储量仅50万吨，占世界锆矿资源不足1%。

产量增速走向平稳，供给结构变动

从总量来看，锆矿产量在经历快速增长后逐步走向平稳。2003年至2007年，全球锆矿石产量经历了一轮高速发展。全球锆矿石产量从2003年的100.8万吨增长至2007年的154.6万吨，复合增长率达11.3%。此后，由于金融危机的影响，2008年和2009年锆矿产量迅速减少。2010年和2011年锆矿供给随着经济复苏出现了反弹，但仍未恢复到2007年水平。n从产量结构来看，锆矿供给出现小幅度的结构变动。从供给结构来看，由于具有资源优势，澳大利亚和南非历来是锆矿供给的主要国家。美国作为最早将锆资源工业化的国家，近年来在锆矿的供给上呈现出逐年下降的趋势。与此同时，随着勘探工作的进一步深入，莫桑比亚和印度尼西亚的锆矿产量呈增长态势，为全球锆矿供给作出边际贡献。

锆矿供给呈寡头垄断格局

澳大利亚与南非两国实现了全球70%锆矿生产。从地域分布来看，全球锆矿供给的地域结构与锆矿储量结构相似，主要集中在澳大利亚和南非两国。根据Iluka统计，2010年澳大利亚和南非两国实现了全球70%锆矿供给，是全球最大的锆矿生产地区。三巨头控制全球70%的锆矿供给，寡头垄断格局明显。从公司层面来看，全球锆矿供给主要由澳大利亚的Iluka、Rio Tinto和南非的Exxaro所控制。2010年，三大巨头控制全球70%的锆矿供给，行业寡头垄断格局明显。

我国锆英砂年产量约在全球总产量的7%，海南是国内锆英砂的主要生产地。我国的锆资源储量居世界第九位，2011年全国锆英砂产量约为10万吨，全球总产量的7%。国内锆资源主要分布在广东、海南、广西等东南沿海省份及西南的四川、云南。海南是我国最大的、最重要的锆钛矿物的采选和销售市场，其产量占据了国内锆钛产量的90%以上。据不完全统计，海南现有的锆钛矿采选能力为20万吨/年，但由于开采无序和开采条件等的限制，现在的产能发挥仅仅不足50%。

工业用途

锆英砂（锆英石）极耐高温，其熔点达2750摄氏度。并耐酸腐蚀。世界上有80%的直接用于铸造工业、陶瓷、玻璃工业以及制造耐火材料。少量的用于铁合金、医药、油漆、制革、磨料、化工及核工业。极少量的用于冶炼金属锆。

含ZrO265～66%的锆英石砂因其耐熔性(熔点2500℃以上)而直接用作铸造厂铁金属的铸型材料。锆英石砂具有较低的热膨胀性、较高的导热性，而且较其他普通耐熔材料有较强的化学稳定性，因此优质锆英石和其他各种粘合剂一起有良好的粘结性而用于铸造业。锆英石砂也用作玻璃窑的砖块。而锆英石砂和锆英石粉与其他耐熔材料混合还有其他用途。

锆英砂（锆英石）用于耐火材料（称锆质耐火材料，如锆刚玉砖，锆质耐火纤维），铸造行业铸型用砂（精密铸件型砂），精密搪瓷器具，此外也用于玻璃、金属（海绵锆）以及锆化合物（二氧化锆、氯氧化锆、锆酸钠、氟锆酸钾、硫酸锆等）的生产中。可制作玻璃窑的锆英石砖，盛钢桶用锆英石砖、捣打料和浇注料；添加到其它材料中可改善其性能，如合成堇青石中添加锆英砂，可拓宽堇青石的烧结范围，而又不影响其热震稳定性；在高铝砖中添加锆英砂，制造抗剥落高铝砖，热震稳定性大大提高；还可用于提取ZrO2。锆英砂可做铸造用优质原砂，锆英砂粉是铸造用涂料主要成分。

锆英砂（锆英石）和白云石一起在高温下反应生成二氧化锆或锆氧(ZrO2)。锆氧也是一种优质耐熔材料，虽然其晶形随温度而变。稳定的锆氧还含有少量的镁、钙、钪或钇的氧化物，稳定的锆氧熔点接近2700,它抗热震，在一些冶金应用中比锆英石反应差。稳定的锆氧导热性低，在工业锆氧中，二氧化铪作耐熔物使用是无害的。

金属形式存在的锆，主要用于化学工业和核反应堆工业，以及用于要求耐蚀、耐高温、特殊熔合性能或吸收特殊中子的其他工业，在美国，锆总消耗量中约有8%用于这些工业，而铪金属的唯一有意义的应用是用在军舰的核反应堆。

锆金属，用多段提炼法获得，最初锆英石在电炉中和焦炭反应产生碳氢化锆，然后氯化生成四氯化锆。镁还原四氯化锆法（Thekrollprocess）包括四氯化物的还原，它把镁金属放在一种惰性的气体中，用来获得海绵状锆金属。可以用碘化物热离解法精炼高纯度锆金属，在这一过程中，依靠金属和碘蒸气在200℃的温度下发生反应，并将易挥发的碘送往连接器中，使锆成为易挥发碘的形态，从而与大多数杂质分离。大约在1300℃的温度下，碘化物在加热的灯丝上被分离。灯丝上附着高纯度的锆。释放出来的碘从灯丝中转移，这种产物称为锆晶棒。

发展前景

我国经济持续平稳增长，预计到2015年中国的锆英砂需求量将达到或超过65万吨，而且硅酸锆和其它化学锆仍将是中国最大、最稳定的锆英砂终端市场。

目前，中国自采自选的锆英砂量仅占进口总量的10%左右，加工的中、尾矿折合成精矿平均约为8万吨，也只占进口总量的10%左右。因此，中国的锆英砂约80%依赖进口。进口国家的多元化以及国内公司走出国门与境外企业、矿山国合作开采，无疑会对锆英砂的进口渠道和评议价格产生一定的积极影响。受中国锆矿资源品种、地理环境以及生产规模的制约，在相当一段时期，中国锆英砂依赖进口的格局不会改变。近来海南泰鑫矿业公司获准开采海南锆英砂，其自采自选产量将超过30万吨。

虽然两三年后我国自产的锆英砂会有所增加，但数量不会很大。

1、硅酸锆产业对锆英砂需求

硅酸锆生产是我国锆英砂消耗最大的行业。硅酸锆是我国第一大锆英砂消费产业，占进口锆英砂的比例高达70%以上；2007年和2008年受金融危机影响，我国硅酸锆生产消耗锆英砂的量有所减少，到2009年已开始恢复。

我国现有近50家规模不等的硅酸锆生产企业，产能接近40万吨，主要分布在我国的陶瓷产区。其中福建省产能占全国产能的50%左右，排位第一；接下来是山东、广东、河南、江苏、浙江等。且该产业仍处在不断增加的势头。最近，海南省新批准的近海开采及深加工方案也是生产硅酸锆。今后五年，中国的硅酸锆产业仍然是锆英砂的最大用户，年用量将会达到45万吨左右。

2、氧氯化锆行业对锆英砂的需求

近十年来由于环保、成本、价格等方面的原因，原来生产氧氯化锆的美国、日本目前已不再生产。

全世界除南非、印度还有少量的氧氯化锆生产外，几乎全部集中在中国。中国目前已经成为世界上最大的氧氯化锆的生产国、消费国和出口国。这也是中国锆英砂消耗的又一大用户。

3、核级锆材生产对锆原料的需求

为了满足我国对能源的需求，国家鼓励发展核电事业。中国目前已经成为在建核电站最多的国家。

由于核级锆材是核电站运行的关键材料之一，因此发展核电就会需要大量的核级锆材，核级海绵锆生产也就成为国家重点扶持项目。国内掀起了一股核级海绵锆生产建设的热潮。如维科、百盛、晶安、金成等，设计年总产能将达到5000t左右。核级海绵锆制取主要是锆铪分离。目前除了法国用火法分离锆铪以外，美国、日本均采用湿法分离锆铪生产核级海绵锆。中国新建的核级海绵锆厂也是采用湿法分离锆铪。湿法分离锆铪的主要原料为氧氯化锆。如果以我国核电站运行需要4000t海绵锆来计算，那么我国核电行业将需要锆英砂20000t。

4、钢铁和玻璃面板行业对锆英砂的需求

我国的钢铁、玻璃制造工业发展迅速，锆英砂的消耗量曾达到40万吨左右。近年来，随着钢铁和平板玻璃产业的兼并、调控和限制，特别是研制出了廉价铸造型砂作为锆英砂的替代品，使锆英砂的用量在逐渐减少，年用量不会超过35万吨。

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