鋯作為一種戰略性新興礦產，廣泛應用于陶瓷、玻璃、核工業、電子、建材、醫藥、紡織以及日用品等領域。鋯資源選礦產品統稱為鋯英砂。鋯英砂不僅是提煉鋯、鉿金屬的重要礦產，同時也大量直接使用于陶瓷、鑄造等行業中。它是我國重要的礦產資源，是關系到安全與民生建設的基礎材料，是我國原材料工業中不可或缺的一部分。隨著我國經濟的快速發展，對于鋯英砂礦產資源的需求也在逐步提升。砂磨機

　　鋯英砂原礦主要存在于偉晶巖、花崗巖、片麻巖中，通常與鈦鐵礦、金紅石共生。原礦經過跳汰、重選、磁選和電選而得到鋯英砂精礦，稱為鋯英砂，其礦物組成以鋯的正硅酸鹽（ZrSiO4）為主，按其中ZrO2的含量分為不同等級，通常有65度砂、64度砂和63度砂，鋯英砂具有分子結構，有金屬光澤和高折光率及雙折射性。其晶體結構屬四方晶系，復四方錐柱形，常見晶形有雙錐柱體、柱狀、棱狀和錐狀等，是化學性質穩定的化合物之一。鋯英砂極耐高溫，在高溫下可分解為ZrO2和SiO2，緩慢冷卻時又重新化合，而快速驟冷則生成單斜ZrO2和玻璃態SiO2的混合物，并耐酸腐燭。純的鋯英砂為無色，一般工業上使用的鋯英砂呈棕色、黃褐色或淡黃色，是因存在鐵的化合物[1]。

　　鋯英砂的化學性能穩定，對難溶的金屬、酸性試劑抗燭能力很強。在高溫下，鋯英砂可與氫氧化鈉反應生成鋯酸鈉等化合物，與氧化鈣或碳酸鈣、氯化鈣反應生成鋯酸鈣等化合物。

　　目前全球開釆的鋯礦，主要是賦存于海濱砂礦中的鋯鈦共生礦，也有殘坡積砂礦。已知的鋯礦開采達30余個，其中居前幾位的是澳大利亞、南非、美國、烏克蘭、印度等國。

　　澳大利亞和南非也是全球鋯英砂的主要生產國，合計產量約占全球66%。澳大利亞的鋯鈦砂礦床沿東海岸至西南海岸分布，主要在尤卡拉、帕斯和默瑞三大盆地；南非鈦鋯砂礦床主要分布在夸祖魯 - 納塔爾省、東開普省、西開普省和北開普省。

　　全球鋯英砂供應集中度較高，全球鋯英砂供應商 Iluka、RBM和Tronox的鋯英砂產能全球占比高達78%，特別是Iluka，對鋯英砂市場具有一定的掌控能力。

　　中國鋯英砂礦產資源雖然儲存量較為豐富，但人均占有量卻很低，甚至堪比一些資源匱乏的人均水平，并且開采頗有難度。多年來以砂礦采選為主，所以業內的關注度主要集中在砂礦方面。中國的砂礦主要集中在海南、廣東、廣西、山東，而四川和云南主要是巖礦。

　　鋯英砂作為鋯鉿的主要礦物原料，其物理性質和化學性質都十分穩定。目前提取鋯化合物常用的方法是鋯英砂分解法，分解鋯英砂精礦的目的主要是分離鋯和硅，獲得品位較高的鋯鉿化合物。分解鋯英砂制氧氯化鋯也是制各種鋯化合物和金屬鋯的步，主要有燒結法、氯化法，其中燒結法為國內各大氧氯化鋯生產企業所采用[4]。

　　根據加入堿的種類，燒結法還可進一步分為氫氧化鈉燒結法、碳酸鈉燒結法、碳酸鈣燒結法和氧化鈣燒結法。

　　熔融NaOH分解鋯英砂制鋯化合物是在工業中常見的一種方法，是我國早使用的氧氯化鋯生產方法。它更先是用氫氧化鈉分解鋯英砂，再用硫酸浸出，用氨水沉淀，洗硫酸根，后再用鹽酸浸出，蒸發結晶獲得ZrOCl2·8H2O。因此，又稱為二酸二堿法。因多了硫酸根洗滌、氨水沉淀兩道工序，導致其工藝流程長、除雜難度大、鋯回收率低、制造成本高。

　　1985 年北京有色金屬研究總院和淄博化工總聯合攻關對二酸二堿法進行改進，僅用鹽酸和氫氧化鈉兩種主要原料生產氧氯化鋯，形成了現在的一酸一堿法。該方法具有工藝流程短，反應控制科學，回收率高，產品質量穩定，雜質含量低等優點，是目前我國大型鋯化學制品生產企業普遍采用的方法[6]。

　　除了NaOH燒結法，還有Na2CO3燒結法、碳酸鈣燒結法、氧化鈣燒結法等。采用Na2CO3燒結法分解鋯英砂，雖然Na2CO3價格比NaOH低，但燒結溫度過高，能耗大，故現在生產中己不采用此法；碳酸鈣燒結法的燒結過程是在固態下進行的，反應速率會受到擴散因素的限制，且燒結溫度高、效率低、產物處理較為困難。目前工業上制氧氯化鋯已經很少用到此方法。氧化鈣燒結法的燒結過程和后續工序與碳酸鈣燒結法基本相同，也是在固態下進行的，反應速率受擴散因素限制，燒結溫度高，反應周期更長，效率低，產物處理困難。目前工業上也很少采用該方法生產氧氯化鋯[7]。

　　氯化法可以制中間原料ZrCl4，為鋯、鉿分離做準，與生產海綿鋯配套。對于鋯、鉿的分離，法國塞佐司即將含的HfCl4的ZrCl4直接進行分離；中國、美國的則先將ZrCl4轉化成氧氯化鋯后，再用萃取法進行分離。氯化法包括碳化-氯化法和沸騰氯化法，其主要反應過程為：

　　沸騰氯化法即直接氯化法，又稱流態化氯化法，是利用流體的作用將固體顆粒懸浮起來，使固體顆粒具有流體的某些表觀特征，強化了氣－固、液－固、氣－液－固間的接觸，在特定的條件下使鋯英砂轉化成ZrCl4。

　　沸騰氯化法制氧氯化鋯具有如下特點：①生產連續、流程短，能耗相對低；②生產易于規模化和自動化，操作環境相對較好；③產品質量高且穩定；④技術含量高，設復雜。目前主要為海綿鋯生產企業所采用。

　　鋯英砂的碳化氯化工藝需增加混捏、制團和焦化工序。而且該工藝所采用的豎式電弧爐結構較復雜，物料反應不完全，產能低，電極周圍氯氣泄露嚴重，爐體壽命短，勞動條件大，整個成本較高。因此應用受到限制，目前已很少使用。

　　從1965年起，不少研究者用直流電弧等離子和高頻感應等離子裝置進行了分解鋯英砂的實驗，突出的是美國離子弧熔煉。該方法的優點是流程緊湊，工藝過程連續化，生產成本較低，“三廢”較少，ZrO2產品質量好等。美國已實現了產業化，轉化率達96%以上。

　　此方法類似于鋁土礦的高壓溶出工藝。在溫度為250~300℃時，以10mol/L的NaOH分解ZrSiO4，可以制得工業ZrO2，分解率可達95%以上，但此法工業上很少應用。

　　使用機械力法時，優先選擇氧化物而不是氫氧化物并且整個球磨環境中不能有水的存在。盡管反應是在常溫下進行，但是僅是簡單的將鋯英砂與堿金屬氧化物混合，不會發生任何反應。雖然在熱力學上可行，但是在動力學上，反應速率極慢。

　　由于鋯英砂具有高折射率、低熱膨脹、化學穩定性好、高耐磨性等特性，所以直接研磨成粉大量應用于陶瓷、鑄造、耐火材料行業，同時，鋯英砂也被加工成氯氧化鋯、化學氧化鋯、碳酸鋯、碳酸鋯銨等鋯化學制品，應用于石化、醫藥、紡織以及日用品等眾多領域。

　　目前，全球鋯英砂消費量的一半左右研磨成超細鋯英石粉用于陶瓷行業，約25%加工成鋯英石砂粉用于耐火材料和精密鑄造，砂磨機約30%用于生產鋯化學品和電熔氧化鋯及海綿鋯[8]。

　　隨著國民經濟，特別是衛生陶瓷、電子、核電、汽車制造等行業的高速發展，對鋯化學制品的需求日益增加。

　　硅酸鋯是指鋯英砂經過超細粉磨工藝加工而成的超細粉體，主要用于生產建筑陶瓷磚及衛生陶瓷。近幾年，中國房地產行業黃金發展期的結束，陶瓷產業增速開始下滑，并且陶瓷行業不斷出現新的問題，如國外出口對象反傾銷，國內相關環保法律約束收緊等，陶瓷行業進入轉型升級陣痛期，未來將進入低速增長期。2015年需求在15萬t左右，到2025年下降到8萬t左右[9]。

　　鋯的化學制品包括氧氯化鋯、化學氧化鋯、硫酸鋯、碳酸鋯等，其中我國生產的氧氯化鋯一部分用于出口，另一部分用來生產化學氧化鋯、硫酸鋯、碳酸鋯等下游產品。

　　硫酸鋯用于生產金紅石型鈦白粉，近年來我國金紅石型鈦白粉產量已達到較高水平，未來將保持穩定；碳酸鋯主要用來生產汽車尾氣催化劑。從我國汽車產量的增速以及尾氣排放標準的提升，可判斷此未來碳酸鋯需求將呈較快速度上升。2015年鋯化學制品對鋯英砂需求可能在12萬t左右，2025年將可能達36萬t左右。

　　電熔鋯指利用電弧爐來生產的氧化鋯。在耐火材料、玻璃材料、工業級海綿鋯行業中已經完全采用電熔鋯。由于電熔鋯中雜質含量高，用途受到限制，在陶瓷色料鋯鐵紅主要用化學氧化鋯。

　　據測，到2015年我國精密鑄造對鋯英砂需求保持在 7.5 萬 t左右，而在2015-2025年對鋯英砂需求量呈上升趨勢，到2025年鋯英砂需求量在17萬t左右。我國未來玻璃產量趨于平穩，在耐火材料再次利用影響下鋯英砂需求將減少。高端制造行業對于鋯產品需求將逐步增長，比如金屬鋯，復合鋯，核級海綿鋯等市場的需求量逐年上升。

　　我國鋯英石需求量占世界的一半左右，由于我國可供開發的鋯英石砂礦資源嚴重短缺，鋯英砂供應主要依靠進口。而5G時代的來臨、高新技術發展的趨勢都意味著鋯英石需求再一次大幅提升。若國外擁有大量優質鋯礦資源的宣布漲價，其他企業必然跟風漲價，我國進口鋯英砂的成本將增加。對此，我國必須加強鋯英砂礦產資源綜合利用的投入。并對鋯英砂礦產資源綜合利用的科技水平進行創新，努力提高鋯英砂礦產資源綜合利用的科技水平。

　　[1]張亞增.Ca(OH)2-NaOH復合分解鋯英砂精礦制氧氯化鋯的生產工藝研究[D].內蒙古：內蒙古工業大學,2014.

　　[2]尹麗文.全球鋯英砂生產能力遠大于需求[J].國土資源情報,2017(09).

　　[3]朱露.混合堿分解鋯英砂工藝研究[D].北京:北京有色金屬研宄總院,2012.

　　[4]劉敬崇.堿法分解鋯英砂新工藝探索及機理研究[D].山東：山東大學,2015.

　　[5]黃淑梅等.中國氧氯化鋯產業現狀及發展對策[J].鈦工業進展,2014(02).

　　[6]羅六保等.氧氯化鋯濕法生產工藝及其廢渣處理研究進展[J].化學研究,2016(06).

　　[7]吳江.氧氯化鋯生產技術中酸解與絮凝脫硅過程的研究[D].南京：中南大學,2013.

　　[8]薛翻琴等.全球鋯英砂資源供需格局分析[J].中國礦業,2016(08).

　　2017年和2018年分別成功組織了更屆與更二屆“石英精細加工及應用技術交流會”，該交流會已經成為石英行業特別關注的會議，在各方面業界同仁的支持下越辦越好。2018年11月東海召開的更二屆“石英精細加工及應用技術交流會”出席人數達到了700人的空前規模，得到了業界的普遍好評。響應石英行業專家及企業界同仁的號召，2019年會議升格為“全國石英大會”“2019 National Quartz Congress”，大會組委會力爭在規模和交流效果上實現更大的提升，更好地通過這個平臺助推石英行業發展。

　　應業界同仁要求，中國粉體網定于2019年10月29日-30日在徐州舉辦“2019全國石英大會”。本次會議旨在為國內石英產業界人士提供石英提純、精細加工技術以及高端應用方面的溝通平臺，強化行業信息交流，為企業產品轉型提供優質解決方案。

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