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什么是锆石(科普 锆石)
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发布时间:2016-12-08加入收藏来源:互联网点击:
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。均质体折射率会降低,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ZrO2 SiO2。线性热膨胀系数5.0 10-6/℃(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。
锆石按它的结晶程度分为高型(四方晶系,受辐射少或无,晶格没有或很少发生变化的锆石),低型(有多种非晶质混合物组成,结晶程度低,晶格变化大),中型(介于高和低之间),硬度由低型到高型发生变化,低型可低至6,高型可高至7.5,密度也一样从低型到高型逐渐变大,范围为3.90~4.73,锆石无解理,断口呈贝壳状,锆石较脆,常见边角有破损,称为纸蚀效应。有的锆石也可具猫眼或星光效应,只是比较罕见。
锆石稳定性好,晶体结构可以轻易锁住铀原子,但对铅原子不然。因此在熔融的岩浆中形成的这种晶体已设定好放射性时钟的指针,而铀衰变产生的铅可提供精确的时间,而且锆石晶体一旦形成就无比坚硬,因而而成为同位素地质年代学最重要的定年矿物,已测定出的最老的锆石形成于43亿年以前。
类型在贸易中完全用锆石结构类型划分品种并不利于顾客选购,而且进入市场的基本上是高型锆石,尤其是处理石,无需强调其类型,因而,如今商业上,品种仍是以颜色划分的 [5] 。
(1)无色锆石:应和钻石一样无色透明,不带任何灰或褐色调。
(2)蓝色锆石:最受欢迎的品种,包括天然石和热处理优化石。优化石因在优化过程中未添加任何其他物质,故在珠宝鉴定上,仍然认定其为天然宝石,宝石色度有深有浅。不带任何褐色色调的蓝锆石有强二色性;带褐色调的在极端高温高压作用下有可能转变为金黄色(非常罕见,基本不会发生)。蓝锆石常带很淡的绿色调。
(3)蓝绿色或带黄、带褐色的蓝色锆石。
(4)绿色和微绿黄色锆石。
(5)橙色、褐色和黄色锆石。
(6)红色锆石:包括红色到橙红色者。
有人还将罕见的锆石猫眼单列为一个品种。
工业用途提取Zr、Hf的主要矿物原料。锆石的主要工业用途如下:耐火材料;型砂材料;陶瓷原料;宝石原料。
锆石极耐高温,其熔点达2750。并耐酸腐蚀。世界上有80%的锆石直接用于铸造工业、陶瓷、玻璃工业以及制造耐火材料。少量的锆石用于铁合金、医药、油漆、制革、磨料、化工及核工业。极少量的锆石用于冶炼金属锆。
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 [6] 。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。
用途 :海绵锆的90%以上是作为核反应堆中结构和包壳材料的锆基合金的原料。金属锆在化工、农药、印染等行业中可用来制造耐腐蚀的反应塔、泵、热交换器、阀门、搅拌器、喷嘴、导管和容器衬里等,它还可作为炼钢过程中的脱氧、脱氮剂,铝合金的晶粒细化剂。锆丝可作为栅板支架、阴极支架和栅板材料,以及作为空气等离子切割机的电极头。锆粉主要在军火工业上用作爆燃剂,在电子器件内可作为消气剂,它也可制作引火物、烟花和闪光粉
佩戴风信子裸石
注意事项
锆石是常见的宝石用矿物 [7] ,但是低型锆石有些含有放射性元素,故而有些低型锆石有放射性,特别是亮橙色的低型锆石,最好不要作为首饰佩戴,这样的锆石很可能有放射性。所以如果是首饰用的锆石,低型锆石是不能接受的,低型锆石是由于放射性而晶体变为非晶体的锆石,很可能是带有放射性的,所以首饰珠宝用锆石只会选用高型锆石。
锆石戒指
在西方人看来,佩带红锆石可以起到催眠作用,可以驱走瘟疫,战胜邪恶。现今有些国家把锆石和绿松石一起作为“十二月诞生石”,象征成功和必胜。高型锆石是岩浆早期结晶的矿物,不含放射性元素,对人体无害。世界上最著名的蓝色锆石,重208克拉,现珍藏于美国纽约自然历史博物馆。
优化处理热处理
热处理可以改变锆石的颜色,也可以改变锆石的类型 [8] 。
1.改变颜色
黄橙色锆石裸石
红色锆石裸石
不同产地的锆石经热处理会出现不同的颜色。
1)在还原的条件下进行热处理可产生蓝色或无色的锆石。其中最重要的是越南红褐色的锆石原料,经热处理后产生无色、蓝色、金黄色,这是宝石首饰中最常见的品种。热处理步骤如下:
首先样品放在封闭的坩埚里(一般放1kg),放进炉子中,在减压还原的条件下进行加热900~1000°C,约可使30%的样品达到宝石级。剩下70%颜色差但净度好的蓝色锆石,再经进一步加热可产生无色的锆石。这一步热处的目的是去除锆石中的褐色色调,以产生无色的锆石,同时产生白雾状效果。
2)在氧化条件下进行热处理,温度达到900°C时可产生金黄色和无色的锆石,有些样品可呈红色。上述热处理两个步骤下来仍未达到宝石级颜色的样品也可以在这种氧化条件下热处理成无色或金黄色的锆石。
经热处理可得到无色、蓝色、黄色及橙红色锆石。锆石热处理优化过程因未添加其他任何物质,故在珠宝鉴定上仍将其认定为天然宝石。另有一种把锆石和硝酸,钴钾铁盐放在一起放入坩埚中烧6-8小时的处理方法(此种方法一般比较少见),在这种处理方法下产生的锆石在极端高温高压条件下可以再度转变颜色。如蓝色锆石在极端高温高压下可以转变为金黄色或亮红色,这种部分转变颜色的锆石有时放在有木炭的坩埚里,再度加热至800~900°C,又可完全转为蓝色。此现象与因产地不同而导致的锆石中杂质成分的差异有密切关系。
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