硅酸鋯（化學(xué)式：ZrSiO4），也稱為鋯石（zircon），是一種無(wú)機(jī)化合物，為鋯的硅酸鹽。它在自然界中以鋯石的形式存在，通常為無(wú)色，但雜質(zhì)的存在可能導(dǎo)致其呈現(xiàn)不同顏色。硅酸鋯難溶于水、酸、堿或王水，莫氏硬度為7.5。它是一種優(yōu)質(zhì)、價(jià)廉的乳濁劑，廣泛應(yīng)用于建筑陶瓷、衛(wèi)生陶瓷、日用陶瓷、工藝品陶瓷等的生產(chǎn)中。
名稱
CAS NO. 10101-52-7
EINECS 233-252-7
分子式
分子式ZrSiO4
硅酸鋯Zr(SiO4)
其理論組成為：ZrO2:67.1%；SiO2:32.9%。
分子量為：183.3071
結(jié)構(gòu)和鍵合
硅酸鋯的結(jié)構(gòu)由8-配位的Zr4+中心與四面體正硅酸鹽SiO44-位點(diǎn)相連。氧原子全部三重橋接，每個(gè)氧原子周圍環(huán)境為OZr2Si。由于其高度交叉鏈接的結(jié)構(gòu)，硅酸鋯堅(jiān)硬，因此被用作寶石和磨料。
性質(zhì)
折射率高1.93-2.01，化學(xué)穩(wěn)定性能，是一種優(yōu)質(zhì)、價(jià)廉的乳濁劑，被廣泛用于各種建筑陶瓷、衛(wèi)生陶瓷、日用陶瓷、一級(jí)工藝品陶瓷等的生產(chǎn)中，在陶瓷釉料的加工生產(chǎn)中，使用范圍廣，應(yīng)用量大。硅酸鋯之所以在陶瓷生產(chǎn)中得以廣泛應(yīng)用，還因?yàn)槠浠瘜W(xué)穩(wěn)定性好，因而不受陶瓷燒成氣氛的影響，且能顯著改善陶瓷的坯釉結(jié)合性能，提高陶瓷釉面硬度。硅酸鋯也在電視行業(yè)的彩色顯像管、玻璃行業(yè)的乳化玻璃、搪瓷釉料生產(chǎn)中得到了進(jìn)一步的應(yīng)用。硅酸鋯的熔點(diǎn)高：2500攝氏度，所以在耐火材料、玻璃窯爐鋯搗打料、澆注料、噴涂料中也被廣泛應(yīng)用。
高性能硅酸鋯具備增白和穩(wěn)定兩個(gè)條件時(shí)，在硅酸鋯粉體、粒子形貌、粒徑范圍、介質(zhì)中分散性能以及磚坯或釉面應(yīng)用后乳濁性偏析等性能都優(yōu)于常規(guī)硅酸鋯。
硅酸鋯的增白作用是因其在陶瓷燒成后形成斜鋯石等，從而對(duì)單射光波形成散射，這種散射一般稱之為大粒子散射或米氏散射（MieScattering)。結(jié)合理論計(jì)算及粉體生產(chǎn)實(shí)際情況，將高性能硅酸鋯的d50值控制在1.4um以下、d90控制在4.0um以下（以日本產(chǎn)激光顆粒分析儀測(cè)定值為準(zhǔn)），將會(huì)產(chǎn)生最佳乳濁增白效果。硅酸鋯的增白作用中，集中的粒徑范圍很重要，要求在硅酸鋯的研磨過(guò)程中盡可能做到顆粒的窄分布。
生產(chǎn)
硅酸鋯生產(chǎn)中有許多雜質(zhì)，這些雜質(zhì)可分為：
1、有害雜質(zhì)氧化鐵、TiO2和Al2O3，一般的硅酸鋯生產(chǎn)企業(yè)都有能力將鐵雜質(zhì)去除，但TiO2和Al2O3去除難度較大；
2、基本無(wú)害雜質(zhì)SiO2和HfO2（氧化鉿），這種雜質(zhì)是指在含量范圍內(nèi)基本無(wú)害，而超過(guò)這一范圍不但有害，而且對(duì)陶瓷釉面及坯體產(chǎn)生極大影響，如SiO2越標(biāo)時(shí)釉面易出現(xiàn)后期炸裂，極易達(dá)不到國(guó)家檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)；
3、微量堿雜質(zhì)Na2O、K2O和五氧化二磷，這些雜質(zhì)因?yàn)槠浜亢苌伲覍儆谟兄圩饔玫?a href="/hebeideji/7799604655011301179.html">氧化物，即使有時(shí)超標(biāo)，也不會(huì)對(duì)產(chǎn)品構(gòu)成很大威協(xié)；
4、放射性雜質(zhì)Ra226、Th232、K40，硅酸鋯和螢石是放射性較高的原料，長(zhǎng)石、砂、石粉等次之。
硅酸鋯生產(chǎn)和陶瓷企業(yè)生產(chǎn)一樣“穩(wěn)定壓倒一切”，高檔硅酸鋯的穩(wěn)定應(yīng)包括砂源的穩(wěn)定化處理、生產(chǎn)的穩(wěn)定化處理及成品粉體性能的穩(wěn)定化處理。
硅酸鋯的原砂為鋯英石，我國(guó)高檔硅酸鋯的原砂主要為大洋洲優(yōu)質(zhì)鋯英砂，美國(guó)砂源是否穩(wěn)定尚不明朗，南非砂硬度較大，雜質(zhì)含量稍高，越南砂和我國(guó)南海砂也有優(yōu)質(zhì)砂，砂源的穩(wěn)定性仍是一個(gè)問(wèn)題。在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，要求對(duì)原料進(jìn)行均化，而對(duì)硅酸鋯生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)，只要采用進(jìn)口澳洲大型砂礦公司產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)鋯英砂，進(jìn)廠時(shí)進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)，基本無(wú)須均化，因這些原料已在大型礦產(chǎn)公司進(jìn)行了均化處理.
使用特性
從納米級(jí)硅酸鋯在陶瓷及功能材料生產(chǎn)中使用的結(jié)果來(lái)看，具有如下特性。
（1）硅酸鋯作為陶瓷釉面添加劑，在一定粒徑范圍內(nèi)隨粒徑減小白度、強(qiáng)度、耐磨性、抗水解性、耐腐蝕性均提高，自潔能力增強(qiáng)，用量減少。
（2）由于納米級(jí)硅酸鋯粉體抗水解能力強(qiáng)，因此可以在水環(huán)境下作為納米功能粉的載體。例如，賀祥公司制備的納米能量石就是以納米級(jí)硅酸鋯作為載體。
（3）由于納米級(jí)硅酸鋯抗氧化性強(qiáng)，可以作為功能性粉體的表面包覆劑。例如，中國(guó)紅陶瓷的紅色釉料就是用納米級(jí)硅酸鋯作包覆劑，色澤紅亮，不褪色。
（4）由于納米級(jí)硅酸鋯強(qiáng)度高、耐磨性好，因此納米級(jí)硅酸鋯粉體是優(yōu)質(zhì)磨介和工程陶瓷原料。
用途
硅酸鋯的年消費(fèi)量在1995年接近100萬(wàn)噸。其主要應(yīng)用領(lǐng)域包括利用其耐火性和耐堿腐蝕性，如在搪瓷和陶瓷釉料中作為乳濁劑。此外，硅酸鋯還可用于某些水泥中。另一種用途是作為研磨和磨削的珠子。通過(guò)化學(xué)氣相沉積（CVD）技術(shù)生產(chǎn)的硅酸鋯和鉿酸鹽薄膜，可以作為半導(dǎo)體中的高介電常數(shù)材料，以替代二氧化硅。硅酸鋯化合物也正在研究用于醫(yī)療應(yīng)用，例如ZS-9是一種專門設(shè)計(jì)用于在消化道中捕獲鉀離子的鋯硅酸鹽。
毒性
硅酸鋯是一種皮膚和眼睛的刺激性物質(zhì)。長(zhǎng)期接觸粉塵可能導(dǎo)致肺部肉芽腫、皮膚炎癥和皮膚肉芽腫。然而，對(duì)于正常、偶然的攝入，沒(méi)有已知的不利影響。
參考資料 >
硅酸鋯.化源網(wǎng).2024-09-03
硅酸鋯在釉料中的作用是什么.齊家網(wǎng).2024-09-03
硅酸鋯.上海有色網(wǎng).2024-09-03