硅酸锆

硅酸锆（化学式：ZrSiO4），也称为锆石（zircon），是一种无机化合物，为锆的硅酸盐。它在自然界中以锆石的形式存在，通常为无色，但杂质的存在可能导致其呈现不同颜色。硅酸锆难溶于水、酸、碱或王水，莫氏硬度为7.5。它是一种优质、价廉的乳浊剂，广泛应用于建筑陶瓷、卫生陶瓷、日用陶瓷、工艺品陶瓷等的生产中。

名称

CAS NO. 10101-52-7

EINECS 233-252-7

分子式

分子式ZrSiO4

硅酸锆Zr(SiO4)

其理论组成为：ZrO2:67.1%；SiO2:32.9%。

分子量为：183.3071

结构和键合

硅酸锆的结构由8-配位的Zr4+中心与四面体正硅酸盐SiO44-位点相连。氧原子全部三重桥接，每个氧原子周围环境为OZr2Si。由于其高度交叉链接的结构，硅酸锆坚硬，因此被用作宝石和磨料。

性质

折射率高1.93-2.01，化学稳定性能，是一种优质、价廉的乳浊剂，被广泛用于各种建筑陶瓷、卫生陶瓷、日用陶瓷、一级工艺品陶瓷等的生产中，在陶瓷釉料的加工生产中，使用范围广，应用量大。硅酸锆之所以在陶瓷生产中得以广泛应用，还因为其化学稳定性好，因而不受陶瓷烧成气氛的影响，且能显著改善陶瓷的坯釉结合性能，提高陶瓷釉面硬度。硅酸锆也在电视行业的彩色显像管、玻璃行业的乳化玻璃、搪瓷釉料生产中得到了进一步的应用。硅酸锆的熔点高：2500摄氏度，所以在耐火材料、玻璃窑炉锆捣打料、浇注料、喷涂料中也被广泛应用。

高性能硅酸锆具备增白和稳定两个条件时，在硅酸锆粉体、粒子形貌、粒径范围、介质中分散性能以及砖坯或釉面应用后乳浊性偏析等性能都优于常规硅酸锆。

硅酸锆的增白作用是因其在陶瓷烧成后形成斜锆石等，从而对单射光波形成散射，这种散射一般称之为大粒子散射或米氏散射（MieScattering)。结合理论计算及粉体生产实际情况，将高性能硅酸锆的d50值控制在1.4um以下、d90控制在4.0um以下（以日本产激光颗粒分析仪测定值为准），将会产生最佳乳浊增白效果。硅酸锆的增白作用中，集中的粒径范围很重要，要求在硅酸锆的研磨过程中尽可能做到颗粒的窄分布。

生产

硅酸锆生产中有许多杂质，这些杂质可分为：

1、有害杂质氧化铁、TiO2和Al2O3，一般的硅酸锆生产企业都有能力将铁杂质去除，但TiO2和Al2O3去除难度较大；

2、基本无害杂质SiO2和HfO2（氧化铪），这种杂质是指在含量范围内基本无害，而超过这一范围不但有害，而且对陶瓷釉面及坯体产生极大影响，如SiO2越标时釉面易出现后期炸裂，极易达不到国家检验标准；

3、微量碱杂质Na2O、K2O和五氧化二磷，这些杂质因为其含量很少，且属于有助熔作用的氧化物，即使有时超标，也不会对产品构成很大威协；

4、放射性杂质Ra226、Th232、K40，硅酸锆和萤石是放射性较高的原料，长石、砂、石粉等次之。

硅酸锆生产和陶瓷企业生产一样“稳定压倒一切”，高档硅酸锆的稳定应包括砂源的稳定化处理、生产的稳定化处理及成品粉体性能的稳定化处理。

硅酸锆的原砂为锆英石，我国高档硅酸锆的原砂主要为大洋洲优质锆英砂，美国砂源是否稳定尚不明朗，南非砂硬度较大，杂质含量稍高，越南砂和我国南海砂也有优质砂，砂源的稳定性仍是一个问题。在实际生产时，要求对原料进行均化，而对硅酸锆生产企业来说，只要采用进口澳洲大型砂矿公司产的优质锆英砂，进厂时进行严格检测，基本无须均化，因这些原料已在大型矿产公司进行了均化处理.

使用特性

从纳米级硅酸锆在陶瓷及功能材料生产中使用的结果来看，具有如下特性。

（1）硅酸锆作为陶瓷釉面添加剂，在一定粒径范围内随粒径减小白度、强度、耐磨性、抗水解性、耐腐蚀性均提高，自洁能力增强，用量减少。

（2）由于纳米级硅酸锆粉体抗水解能力强，因此可以在水环境下作为纳米功能粉的载体。例如，贺祥公司制备的纳米能量石就是以纳米级硅酸锆作为载体。

（3）由于纳米级硅酸锆抗氧化性强，可以作为功能性粉体的表面包覆剂。例如，中国红陶瓷的红色釉料就是用纳米级硅酸锆作包覆剂，色泽红亮，不褪色。

（4）由于纳米级硅酸锆强度高、耐磨性好，因此纳米级硅酸锆粉体是优质磨介和工程陶瓷原料。

用途

硅酸锆的年消费量在1995年接近100万吨。其主要应用领域包括利用其耐火性和耐碱腐蚀性，如在搪瓷和陶瓷釉料中作为乳浊剂。此外，硅酸锆还可用于某些水泥中。另一种用途是作为研磨和磨削的珠子。通过化学气相沉积（CVD）技术生产的硅酸锆和铪酸盐薄膜，可以作为半导体中的高介电常数材料，以替代二氧化硅。硅酸锆化合物也正在研究用于医疗应用，例如ZS-9是一种专门设计用于在消化道中捕获钾离子的锆硅酸盐。

毒性

硅酸锆是一种皮肤和眼睛的刺激性物质。长期接触粉尘可能导致肺部肉芽肿、皮肤炎症和皮肤肉芽肿。然而，对于正常、偶然的摄入，没有已知的不利影响。

参考资料

硅酸锆.化源网.2024-09-03

硅酸锆在釉料中的作用是什么.齐家网.2024-09-03

硅酸锆.上海有色网.2024-09-03