鋯英砂鋯英粉、硅酸鋯在工業(yè)和日用陶瓷行業(yè)的應(yīng)用

  鋯英粉和硅酸鋯在傳統(tǒng)陶瓷、日用瓷與特種陶瓷領(lǐng)域均能穩(wěn)定地進行使用，其在各種材料中的穩(wěn)定性比較好，所以目前基本上是一種無法取代的材料。硅酸鋯的用量有逐漸增長趨勢，2008年開始銷售與價格都不斷上升，進口硅酸鋯的價格更是大幅上升。硅酸鋯主要應(yīng)用于日用瓷、外墻磚、地磚、衛(wèi)生潔具領(lǐng)域以及使用在一些核設(shè)施上面作為鋯纖維，做結(jié)構(gòu)陶瓷的氧化鋯也應(yīng)用了硅酸鋯，比如用做陶瓷刀等的特殊材料。在中國，傳統(tǒng)陶瓷領(lǐng)域?qū)杷徜喪褂昧孔畲?，在結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷領(lǐng)域的用量也在增長，但比例不大。硅酸鋯的應(yīng)用隨著傳統(tǒng)陶瓷產(chǎn)量的增長有很大增長。在亞洲，特別是在中國呈明顯增長；歐洲應(yīng)用則相對下降；非洲較為穩(wěn)定，因為那里陶瓷發(fā)展較慢；在美洲，尤其南美的用量逐漸增長；大洋洲陶瓷業(yè)比較小，則有所下降。

    廣東佛山因為整個產(chǎn)業(yè)的外移，除了傳統(tǒng)的日用瓷、衛(wèi)生潔具做鋯白釉會略有增長外，隨著外墻、地磚企業(yè)外遷，佛山整體的硅酸鋯用量有所下降。在河源、清遠、肇慶等產(chǎn)區(qū)，地磚的產(chǎn)量增長，所以廣東其他地區(qū)的硅酸鋯用量有一定的增長。山東淄博這兩年因為外墻瓷磚企業(yè)外遷和產(chǎn)量控制，整體產(chǎn)能下降，對鋯熔塊和鋯英粉的需求也隨之下降，但山東臨沂的用量呈增長趨勢。福建在外墻磚領(lǐng)域呈增長，但隨著產(chǎn)業(yè)外移，整個硅酸鋯的需求在這兩年略有下降。四川、江西、東北產(chǎn)區(qū)的硅酸鋯用量略有增長。

    從整個行業(yè)來看，日用瓷對硅酸鋯的需求有兩個方面，第一個方面，用低質(zhì)原料制作日用瓷可能使得硅酸鋯的需求增長，但很多日用瓷提高胚體白度后，對硅酸鋯的需求會有所減弱，但整體還是呈現(xiàn)增長趨勢。第二個方面，在內(nèi)墻磚領(lǐng)域，硅酸鋯需求有一定增長，因為做內(nèi)墻瓷片的原料用量下降，化妝土跟面釉用量上升，硅酸鋯還是出現(xiàn)增長。在外墻磚方面，因為外墻總體增長量不大，外墻磚對硅酸鋯的需求出現(xiàn)適度增長。在陶瓷地磚方面，硅酸鋯增長量比較大，因為我們前三年才開始在拋光磚領(lǐng)域控制硅酸鋯的應(yīng)用，但是這些工廠大部分已轉(zhuǎn)變?yōu)樽隽苡源u，淋釉磚里面硅酸鋯的用量也是逐漸增長，所以我們說國內(nèi)的仿古磚、有釉地磚對硅酸鋯的需求逐漸增長。衛(wèi)生陶瓷領(lǐng)域有中等的增長量。

    傳統(tǒng)陶瓷行業(yè)對鋯英砂的質(zhì)量有七項要求

    總體來看，硅酸鋯加工的特點在于從小廠、中型企業(yè)到大型企業(yè)，都是自主加工鋯英粉和硅酸鋯。但是這些企業(yè)卻不制作，因為硅酸鋯穩(wěn)定性比較差，不能保證細度，所以硅酸鋯的制作企業(yè)呈兩個明顯趨勢，第一個是相對的擴大，比較大的企業(yè)一般集中在廣東，這些企業(yè)都有上市計劃。第二個是硅酸鋯的專業(yè)化生產(chǎn)以及規(guī)劃化、集約化、標準化的工藝使得硅酸鋯產(chǎn)品的穩(wěn)定性在提升，而一些國外的企業(yè)在中國制造硅酸鋯也比較穩(wěn)定，硅酸鋯用量不斷地增長。

    硅酸鋯因具有兩個好的用途使得其能比較穩(wěn)定的在陶瓷行業(yè)應(yīng)用，第一個是乳濁增白，第二個是作為色料的主晶相。第一個在普通的墻地磚里面應(yīng)用，第二個是與墻地磚有關(guān)的色料，在含鋯的三大色系，紅、黃都以硅酸鋯作為載體，所以這種發(fā)色的穩(wěn)定性比較好。

    我們簡單地對澳大利亞、印尼、越南、海南、南非的鋯資源進行分析，傳統(tǒng)陶瓷行業(yè)里面硅酸鋯或者鋯英砂質(zhì)量的要求第一是化學(xué)組成；第二是顆粒粒徑及分布狀況；第三是雜質(zhì)相含量；第四是燒失量及水份；第五是品質(zhì)穩(wěn)定性；第六是供應(yīng)量和價格；第七是放射性指標。鋯的含量亦作為一個很重要的指標，從總體上來看，澳大利亞、印尼、越南、海南、南非二氧化鋯的含量都可以達到65%，澳洲跟印尼的砂相對比中國的砂要好。鋯的含量決定鋯的價格，不同的工藝條件下，隨著鋯含量的增加，白度也呈增長趨勢。實際上，礦源最高是65.5%，理論成分是67%，可以看出大概有1-2個百分點的差距。說到鋯的含量對白度的影響，實際上在含硅酸鋯的原料里同樣含有鋁的成分，隨著硅、鋯和鎂含量的上升，Wh值、L值下降。隨著鋯的含量的下降，整個白度也呈下降的趨勢。所以我們要求硅酸鋯的含量應(yīng)該大于64%，當鋯的含量越高，價格就越低，當鋯的含量越細，D50的尺寸越小的話，那么價格就會不斷上升。此外，實驗數(shù)據(jù)表明，如果硅酸鋯在瓷磚里的用量小于4%，基本沒有增白效果，大于14%，則屬于浪費。

    從硅酸鋯的使用情況來講，我們希望保持比較窄的分布，D100小于10μm，D90在 3-5μm，D50在1.2-2.0μm，我們普通要求D50小于1.5μm，這也是對硅酸鋯加工企業(yè)基本要求。

    硅酸鋯用量今年可能超70萬噸

    硅酸鋯本身沒有放射性，放射性來源主要是鋯英砂伴生的獨居石（La、Ca、Th、U、Ra）PO4和磷釔石（Y、Th、U…）PO4。由于世界各地地礦結(jié)構(gòu)的不同，所產(chǎn)鋯石中放射性元素的含量也各不相同。將各國家地區(qū)的鋯英砂的內(nèi)照射和外照射進行對比，越南是28.3和19.8，海南是28.6和23.7，澳大利亞是12.4和8.9，印尼是15.8和11.9，南非的22.0和15.8。在中國做3C認證的時候，有一個指標是檢測放射性，這是中國為了從國外進口瓷磚設(shè)定的一個檢驗指標，但在歐洲標準和企業(yè)里面，并沒有瓷磚放射性的概念以及對它的檢測。實際上，鋯只有當它存放量非常大，比如幾十噸鋯制品存放一起，才會產(chǎn)生一定的累計效應(yīng)，如果鋯的存放量不多，不會對人體產(chǎn)生影響。

    對于硅酸鋯在色料里面的應(yīng)用，目前普鋯黃、釩鋯藍、鋯鋁紅、普紅里面鋯英粉的含量越高，制出的發(fā)色越黃。中國的鋯英砂主要集中在海南跟湛江，開采量數(shù)據(jù)大概是6到10萬噸，國產(chǎn)鋯英砂有60%-70%用來做硅酸鋯。國產(chǎn)硅酸鋯基本無法滿足國內(nèi)需求，所以十年之內(nèi)進口鋯英砂量不斷增長，價格不斷上升?；旧蠌?005年開始至2010年，每年大概是以5萬噸的速度在增長。2009年，陶瓷領(lǐng)域用量在60-70萬噸，今年有可能超過70萬噸。

    傳統(tǒng)的陶瓷行業(yè)里硅酸鋯的用量在2005年是26萬噸，2009年是36萬噸，2012年大概會是50萬噸。硅酸鋯早期是意大利做得比較好，在國內(nèi)有很大的銷售量，但隨著國產(chǎn)硅酸鋯質(zhì)量的提升，進口相對減少，國外企業(yè)到中國設(shè)廠加工硅酸鋯，國產(chǎn)硅酸鋯用量有明顯提升。

    傳統(tǒng)陶瓷產(chǎn)業(yè)對硅酸鋯的應(yīng)用

    傳統(tǒng)陶瓷產(chǎn)業(yè)對硅酸鋯的應(yīng)用比例，日用陶瓷、衛(wèi)生潔具主要用于高溫乳濁釉，其含量分別8-12%和8-14%；釉面內(nèi)墻磚則用于化妝土以及鋯白熔塊，其含量分別為4-10%和10-12%；早期的瓷質(zhì)拋光磚用于超白磚，其含量3-5%，超過3-5%，內(nèi)照射跟外照射明顯增長。所以很多企業(yè)后來在拋光磚里減少硅酸鋯的用量，一般會加入1-2%，琉璃制品也會加入1%的硅酸鋯或者鋯英粉來增加穩(wěn)定性，但這不是主要應(yīng)用。色料相關(guān)的領(lǐng)域則都在50%以上。

    目前硅酸鋯60-70%的用量都是中國消費，色料是15到18萬噸，坯料是25到30萬噸，熔塊160到180萬噸，成釉30到50萬噸，總需求大概是210萬噸。

    從目前陶瓷行業(yè)達成的共識來看，硅酸鋯在傳統(tǒng)陶瓷釉料中的另一個作用是可以增加釉面的硬度，提高釉面的耐磨性。生料釉中一般使用硅酸鋯而少用或不用鋯英粉，因為鋯英粉較粗，增白不明顯。釉面陶質(zhì)內(nèi)墻磚使用鋯白熔塊的量近幾年明顯增加，熔塊加工企業(yè)生產(chǎn)狀況良好，但是配方中一般使用鋯英粉（325目/800目），而不用硅酸鋯?；瘖y土一般使用硅酸鋯，一是使化妝土的白度增加，另外是調(diào)整化妝土的膨脹系數(shù)和穩(wěn)定性。隨著“不透水化妝土（TiO2熔塊）”的推廣作用，對硅酸鋯在化妝土中的應(yīng)用有一定影響。從研究及生產(chǎn)情況看，硅酸鋯加入生料的中高溫釉中作用較好，衛(wèi)生潔具和有釉瓷質(zhì)磚的高光及亞光釉中一般都加入一定數(shù)量的硅酸鋯，由于以上兩大類產(chǎn)品在中國市場發(fā)展前景好，將帶動硅酸鋯的消費量增大。在中國曾一度追求拋光磚的白度，所以瓷質(zhì)的坯料配方中使用較多的硅酸鋯，有些企業(yè)用量達3-5%，使得硅酸鋯的用量大增，同時檢測發(fā)現(xiàn)大量加入使得拋光磚的放射性超標，所以目前企業(yè)一般用量減少到1-2%，在一些超白線點中加入量可達3-5%。

    硅酸鋯未來發(fā)展展望與討論

    第一，因為硅酸鋯資源有限和不可再生，高新技術(shù)陶瓷對鋯材料需求不斷增加，其附加值比較高，傳統(tǒng)陶瓷產(chǎn)業(yè)在如何提高硅酸鋯的作用上應(yīng)加大研發(fā)的力度。第二，傳統(tǒng)陶瓷產(chǎn)業(yè)對硅酸鋯的應(yīng)用預(yù)計粒徑在1.5μm，最近硅酸鋯領(lǐng)域里面還有亞納米和亞微米的概念，加工顆粒尺寸到亞納米（0.5-0.6μm）狀態(tài)是否可以提升其乳濁能力，減少硅酸鋯的用量（30-40%），值得從原理及應(yīng)用上研究，如果生產(chǎn)實踐證實可行，則應(yīng)該加大力度推廣應(yīng)用。第三，中國傳統(tǒng)陶瓷對硅酸鋯的需求量在未來五年預(yù)測仍將呈現(xiàn)增長趨勢，主要增長來自于陶瓷磚、衛(wèi)生潔具、色料及日用瓷。2008年中國各類陶瓷磚的總產(chǎn)量＞50億㎡，連續(xù)多年居全球第一位，這類產(chǎn)品消費硅酸鋯和鋯英粉是最多的。第四，由于（亞光）瓷質(zhì)有釉磚在中國呈現(xiàn)快速上升的趨勢，釉料中使用硅酸鋯也將在這類產(chǎn)品中明顯增長。第五，釉面內(nèi)墻磚（陶質(zhì)）近年將會明顯增長，原因是“鄉(xiāng)鎮(zhèn)城市化”和“國家建設(shè)新農(nóng)村政策”將促進縣、鎮(zhèn)、鄉(xiāng)、村一級住房快速發(fā)展，釉面內(nèi)墻磚所使用的熔塊對鋯英粉的需求也將明顯增長。第六，從全球形勢看，受金融危機的影響，意大利及西班牙傳統(tǒng)陶瓷受到明顯影響，其生產(chǎn)量和消費量、出口量都有一定程度的下降，意大利和西班牙對硅酸鋯的需求量將減少。第七，發(fā)達國家硅酸鋯的生產(chǎn)量將減少，而發(fā)展中國家，特別是中國，硅酸鋯的生產(chǎn)量將增長。第八，中國硅酸鋯生產(chǎn)加工的質(zhì)量將不斷提升，硅酸鋯的穩(wěn)定性也將進一步上升。