中国粉体网9月5日讯 锆英石 ( 亦称锆石 、 锆砂) 分子式为 Zr Si O4 ,属四方晶系 , 晶体通常呈四方双锥状 、 柱状和板状,其理论组成为 67 . 2 %的 Zr O2 和 32 . 8 %的S i O2。 因其具有较高的热分解温度 、 较好的化学稳定性 、 较小的热膨胀系数 、 优良的抗热震性能和抗渣性等物化性能而被广泛应用于耐火材料 、铸造 、 陶瓷 、 电子工业及核废物矿物固化等相关领域。
近年来由于金属冶炼加工温度的不断提高 ,进而对耐火材料提出了更高的要求 , 而锆英石因其具有良好的耐热性能而被越来越广泛地应用于耐火材料领域 , 到 2000 年 , 在耐火材料领域锆英石的使用量已达到 158 kt 。 在过去的 20 a 中 ,锆英石在墙地砖 、 卫生洁具瓷和餐具瓷等方面的用量也呈现出迅速增长的态势 , 其消耗量已占锆英石消耗总量的近 50 %。在铸造领域所使用锆英石的消耗量一直稳定在 168 kt 左右 。 此外 , 锆英石的另一个高速增长的用途是作为电视机和计算机显示器面板玻璃的成分 , 用以吸收产生的电磁辐射 , 目前这一用途的年用量已达 80 kt。中国的锆英石资源并不丰富 ,仅在广东 、 海南 、 山东 、台湾等地方有少量锆英石矿 。 随着锆英石需求量的逐渐增加 ,这就要求必须采用人工合成的方法来满足这一日益增长的需求 。
早期利用高温固相法制备锆英石通常是采用Zr O2 和 Si O2 ( 石英 、 方石英或磷石英) 为原料直接 进 行 。Bo we n 和 Gr ei g 发 现 在 1460 ℃有Zr S i O4 合成 , Ba r l et 以及 Sco t t 和 Hil lia r d 发现在1 500 ℃ 有 Zr Si O4 合成 ,而 G el l e r 和 Y o va t sk y 认为在 1 700 ℃ 有 Zr S i O4 合成 , Cur t i s 和 S o w ma n的结果表明 Zr Si O4 是在 1 315～1 430 ℃ 间合成 。由于受原料及制备方法的限制 , 他们都没有确定其合成的最高和最低温度。
通过对多种温度条件下采用高温固相法制备锆英石微粉做了大量研究工作 , 综合考虑制备成本等相关因素 , 经研究发现 , 在 1500 ℃ 条件下进行锆英石微粉体的制备比较适当。结论如下：
a . 以 Si O2 和 Zr O2 粉体为原料 , 采用高温固相法制备锆英石微粉 , 在 1500 ℃ 条件下保温 1 . 5h , 3 h , 4 . 5 h 和 6 h 均可制备出锆英石微粉 。
b . 在 1500 ℃ 条件下保温 4 . 5 h 和 6 h 所制备微粉的纯度最好 。
c . 如将此技术用于锆英石微粉的工业化生产 , 综 合 考 虑 生 产 成 本 等 相 关 因 素 , 建 议 在500 ℃ 条件下保温 4 . 5 h 进行锆英石微粉的生产 ,所制备微粉的粒度主要集中在 0 . 2～1 . 5 μ m之间 。 其合成微粉的晶胞参数与标准晶胞参数非常接近 。
近年来由于金属冶炼加工温度的不断提高 ,进而对耐火材料提出了更高的要求 , 而锆英石因其具有良好的耐热性能而被越来越广泛地应用于耐火材料领域 , 到 2000 年 , 在耐火材料领域锆英石的使用量已达到 158 kt 。 在过去的 20 a 中 ,锆英石在墙地砖 、 卫生洁具瓷和餐具瓷等方面的用量也呈现出迅速增长的态势 , 其消耗量已占锆英石消耗总量的近 50 %。在铸造领域所使用锆英石的消耗量一直稳定在 168 kt 左右 。 此外 , 锆英石的另一个高速增长的用途是作为电视机和计算机显示器面板玻璃的成分 , 用以吸收产生的电磁辐射 , 目前这一用途的年用量已达 80 kt。中国的锆英石资源并不丰富 ,仅在广东 、 海南 、 山东 、台湾等地方有少量锆英石矿 。 随着锆英石需求量的逐渐增加 ,这就要求必须采用人工合成的方法来满足这一日益增长的需求 。
早期利用高温固相法制备锆英石通常是采用Zr O2 和 Si O2 ( 石英 、 方石英或磷石英) 为原料直接 进 行 。Bo we n 和 Gr ei g 发 现 在 1460 ℃有Zr S i O4 合成 , Ba r l et 以及 Sco t t 和 Hil lia r d 发现在1 500 ℃ 有 Zr Si O4 合成 ,而 G el l e r 和 Y o va t sk y 认为在 1 700 ℃ 有 Zr S i O4 合成 , Cur t i s 和 S o w ma n的结果表明 Zr Si O4 是在 1 315～1 430 ℃ 间合成 。由于受原料及制备方法的限制 , 他们都没有确定其合成的最高和最低温度。
通过对多种温度条件下采用高温固相法制备锆英石微粉做了大量研究工作 , 综合考虑制备成本等相关因素 , 经研究发现 , 在 1500 ℃ 条件下进行锆英石微粉体的制备比较适当。结论如下：
a . 以 Si O2 和 Zr O2 粉体为原料 , 采用高温固相法制备锆英石微粉 , 在 1500 ℃ 条件下保温 1 . 5h , 3 h , 4 . 5 h 和 6 h 均可制备出锆英石微粉 。
b . 在 1500 ℃ 条件下保温 4 . 5 h 和 6 h 所制备微粉的纯度最好 。
c . 如将此技术用于锆英石微粉的工业化生产 , 综 合 考 虑 生 产 成 本 等 相 关 因 素 , 建 议 在500 ℃ 条件下保温 4 . 5 h 进行锆英石微粉的生产 ,所制备微粉的粒度主要集中在 0 . 2～1 . 5 μ m之间 。 其合成微粉的晶胞参数与标准晶胞参数非常接近 。
