锆石它的材质是用什么做的呢？

锆石含有Hf、Th、U、TR等混入物。

主要化学成分为硅酸锆 ；化学组成为Zr[SiO₄]，晶体属四方晶系的岛状结构硅酸盐矿物。晶体呈短柱状，通常为四方柱、四方双锥或复四方双锥的聚形。

锆石颜色多样，有无色、紫红、金**、淡**、石榴红、橄榄绿，香槟，粉红，紫蓝，苹果绿等，一般有无色、蓝色和红色品种。

色散为0039（高）。光泽为强玻璃光泽至金刚光泽。无解理。摩氏硬度6～75，比重大，密度：多数在390～473 g/cm³。高型：460～480 g/cm³。中型：410～460 g/cm³。低型：390～410 g/cm³。

扩展资料

锆石的化学性质稳定，因而经常保存与漂砂中，并作为碎屑物出现与沉积岩和沉积变质岩中，并且真正有开采价值的锆石是沙型锆石矿床。

在碱性岩和碱性伟晶岩中可富集成矿，著名的产地有挪威南部和俄罗斯乌拉尔。锆石也常富集于砂矿中。世界上重要的宝石级的锆石产于老挝、柬埔寨、缅甸、泰国等地。中国东部的碱性玄武岩中也有宝石级的锆石。锆石是提取锆和铪的最重要的矿物原料，也用于国防和航天工业。

锆石是硅酸盐类矿物，按其物理性质和化学成份可分为高型和低型两个变种。结晶完整的晶体多为“高型”；晶体极差或无晶者为“低型”。

由于放射性元素，使得锆石的内部结构遭到破坏，根据内部结构特点，分为高型锆石、中型锆石和低型锆石三种。但就宝石价值来说，高型锆石价值较高。

锆石是天然宝石中折射率仅次于钻石、色散值很高的宝石，无色透明的锆石酷似钻石，是钻石很好的代用品。常用的锆石多呈无色、红褐色、褐红色、绿色等。其中以蓝色价值较高，且一般都经过优化热处理改色。

市场上的许多锆石，都是经过热处理之后再拿出来销售。锆石经常用热处理以提高其质量，或改变颜色或改变锆石的类型，因其在优化过程中未添加任何其他物质，故在珠宝鉴定上，仍旧将其认定为天然宝石。经过优化处理，锆石会变得更漂亮、易于销售。

张申雄

作者简介：张申雄，中宝协第三届人工宝石专业委员会委员，上海跃龙有色金属有限公司高级工程师。

自从合成立方氧化锆晶体在实验室合成成功以来，即开始向生产转化，并形成生产规模。无论是科研人员还是生产者，考虑到晶格形成和晶体生长的特性，都希望其原料是纯而又纯的，不允许掺和杂质，或者说对非晶格元素的杂质均要求在10×10-6以下，甚至有更高的要求。这样的要求，使立方氧化锆晶体的生产规模扩大、质量提高、降低成本、推广应用等一系列问题均遭遇到了困难。

宝石级氧化锆粉料是合成立方氧化锆晶体的主原料，大约占其重量的80%左右，故它质量的提高和价格的降低具有举足轻重的作用。在20世纪90年代初，每吨氧化锆粉料的价格为十几万元，而且还经常出现质量问题，其主要原因是提炼氧化锆的矿石——锆英砂是一种相当稳定的矿石，用任何酸或混合酸都很难将其分解；其次是分离杂质虽有各种方法，但都不理想，且成本均不低。

一、氧氯化锆生产工艺的创新

以江苏宜兴新兴锆业有限公司杨新民为主的一批技术人员创造性地用一酸一碱法工艺流程生产出了氧氯化锆粉料。由于该工艺方法简单、生产成本较低，加上氧氯化锆粉料可溶性好、易于提纯，所以氧氯化锆粉料理所当然地成为制备锆化学制品及其金属的重要中间产品，也成了生产氧化锆粉料的首选原料。

简化后的一酸一碱法工艺流程如图1：

图1 一酸一碱法工艺流程简图

该工艺流程中的主要反应是：

中国人工宝石

该工艺生产出来的氧氯化锆化学成分见表1。

表1 氧氯化锆的化学成分　（单位：%）

二、氧化锆粉料的制备

氧化锆粉料可以由氧氯化锆粉料加热脱水制备，实验室得到的过程大致为：

中国人工宝石

很显然，由于1吨氧化锆粉料要由近3吨氧氯化锆粉料加热脱水制备，一酸一碱法生产出来的氧氯化锆粉料中杂质再浓缩三倍，远远不能满足合成立方氧化锆晶体的要求，故氧氯化锆必须先进行杂质分离。一开始，一些企业采用了各种先进的化工分离手段，纯化的目的能够达到，但生产成本昂贵，宝石用氧化锆粉料价格居高不下，阻碍了下游产品的推广应用。

上海跃龙有色金属有限公司的一些技术人员，充分利用了氧氯化锆在盐酸溶液中不同温度和不同浓度的溶解度有较大变化的特点，不用任何外加化学试剂，创建了二次固液分离的创新工艺技术，就纯化了氧氯化锆，使脱水后的氧化锆粉料完全满足合成立方氧化锆晶体的要求。现在，生产宝石级氧化锆粉料的浙江省德清新康化工有限公司等企业均使用该工艺流程生产。

二次固液分离法生产宝石级氧化锆粉料工艺流程如图2。

图2 二次固液分离法生产工艺流程

从工艺流程示意图可以看出，该方法立意非常简练有新意。第一次过滤是高温（约90℃）过滤，取其滤液，充分利用较高含量的硅所形成的硅胶，去除以硅、钙为主的酸不溶物；第二次过滤是低温（约30℃）过滤，取其滤饼，加上蒸馏生产的、纯度很高的盐酸淋洗，去除以铁、钠为主的酸可溶物。这样，影响立方氧化锆晶体生长及晶体质量（发黄和雾朦等问题）的主要有害杂质元素都得到了较好的分离。一般情况下，用该法纯化的氧氯化锆溶液中铁含量小于1×10-6，钙含量小于2×10-6，硅含量小于50×10-6，钠含量小于10×10-6。

纯化后的氧氯化锆必须置于石英坩埚中高温脱水，生产者往往需要考虑缩短时间，增加每单一坩埚的装料量，因此温度一般需控制在1000℃左右。这样高的温度，以及脱水过程中的高酸度，一般的坩埚介质均承受不了，容易造成不必要的杂质沾污和产品损失。现在，各生产企业均掌握了石英坩埚的保护技术，这一费用占生产成本的比例已大大减少。

脱水过程产出的盐酸量很大，必须注意冷却回收。这样，既注意了环境保护，又可以循环使用盐酸。如果回收得当，不仅可以满足本工艺生产量的要求，盐酸还可以作为副产品，供一酸一碱法工序使用。

本工艺生产过程中，淋洗酸液量较大，其中不仅会有盐酸，还会含有一定量的氧化锆，这部分酸液应反馈到前面的一酸一碱工序，这样可以提高氧化锆整体的回收率而降低生产成本。现在，一般生产宝石级氧化锆粉料的企业都从锆英砂矿开始生产就是这个道理。

三、结束语

一酸一碱法工艺生产出了高纯度氧氯化锆粉料，为生产宝石级氧化锆粉料提供了很好的条件。二次固液分离法纯化氧氯化锆大大降低了生产宝石级氧化锆粉料的成本，价廉而质优，使我国生产的立方氧化锆晶体在国际市场上的竞争力得到了提升。

参考文献

林振汉1998有色金属冶金提取手册（下），锆铪北京：冶金工业出版社

熊炳昆等2002锆铪及其化合物应用北京：冶金工业出版社

锆(Zr,Zirconium)简史

含锆的天然硅酸盐ZrSiO4称为锆石(Zircon)或风信子石(hyacinth)广泛分布于自然界中，具有从橙到红的各种美丽的颜色，自古以来被认为是宝石，据说Zircon一词来自阿拉伯文Zarqūn，是朱砂，又说是来自波斯文Zargun,是金色，hyacinth则来自希腊文的“百合花”一词，印度洋中的岛国斯里兰卡盛产锆石。

1789年德国人MHKlaproth对锆石进行研究时发现，将它与氢氧化钠共熔，用盐酸溶解冷却物，在溶液中添加碳酸钾，沉淀，过滤并清洗沉淀物，再将沉淀物与硫酸共煮，然后滤去硅的氧化物，在滤液中检查钙、镁、铝的氧化物，均未发现，在溶液中添加碳酸钾后出现沉淀，这个沉淀物不像氧化铝那样溶于碱液，也不像镁的氧化物那样和酸作用，Klaproth认为这个沉淀物和以前所知的氧化物都不一样，是由Zirkonerde(锆土，德文)构成的，不久，法国化学家de Morueau和Vauquelin两人都证实MHKlaproth的分析是正确的，该元素拉丁名为Zirconium,符号认为Zr,我国译成锆，1808年，英国的HDavy利用电流分解锆的化合物，没有成功，1824年瑞典的JBerzelius首先用钾还原K2ZrF6时制得金属锆，但不够纯，反应式为：K2ZrF6+4K=Zr+6KF，该反应也可用Na作还原剂，直到1914年，荷兰一家金属白热电灯制造厂的两位研究人员Lely和Ham bruger用无水四氯化锆和过量金属钠同盛入一空球中，利用电流加热500℃取得了纯金属锆。

性质及用途

纯锆是银灰色的金属，富有延展性，但只要稍含一点杂质，即变得很脆，此时比纯锆硬得多，不仅可用于刻划玻璃，也可在红宝石表面刻出凹痕，锆难熔耐高温，熔点高达1930℃。常温下，金属锆很稳定，不和水、氧、酸、碱等起化学反应，只有氢氟酸、王水、熔融的碱才能腐蚀锆，粉末状的锆，加热到200℃会燃烧，与氧结合成二氧化锆。丝状的锆，易用火柴点燃。因为锆的热中子捕获截面小，又耐腐蚀，机械性能好，易于加工，可用作原子反应堆中铀燃料棒的套管，另外，锆、钍、镁可制成一种合金，又轻，又耐高温，宜用作飞机与火箭的外套，在钢中加入1‰的锆，可显著提高它的硬度和机械强度，用来制造装甲车，坦克和穿甲弹弹头，在铜中加少量锆，导电能力并不减弱，但却可以大大提高铜线的耐高温性能，是制造高压线的好材料，利用锆粉燃烧时产生白炽炫目的光芒，可用于制造信号弹。金属锆可大量吸收氢气、氧气、氮气、二氧化碳等气体，锆可作永久除气剂，除去真空管中残余气体，锆加入铌(Nb)中可制成超导材料。

天然含量及分布

锆在地壳中的含量是162ppm常以硅酸盐或氧化物的形式存在，这些锆化含物抗风化，腐蚀，故常可在海滩沉积物中发现，锆的主要矿石为锆石(ZrSiO4)和斜锆石(ZrO2),主要产于美国，澳大利亚、巴西，且不同程度含有铪(Hafnum)，铪一般含量为锆含量的2%，常采用溶剂提取法分离锆(Zr)、铪(Hf)的化合物。

主要化合物

氧化物—锆的氧化物是白色的ZrO2，能耐高温熔点达2700℃，且化学性质稳定，热胀系数较小，因此是很好的耐高温材料，ZrO2被用来制造耐火砖及耐火坩埚。

氢化物—ZrH2在高温核反应堆中作减速剂，反射剂或屏蔽剂。

硼化物——ZrB2由于是极高硬度，化学惰性的难熔物质，可作水轮机涡轮燃烧室衬套，火箭喷嘴等。

锆石，亦称“锆英石”，日本称之为“风信子石”，英文名称为Zircon。其来源一说可能是在阿拉伯文“Zarkun”的基础上演变而来的，原意是“辰砂及银朱”；另一说认为是来源于古波斯语“Zargun”，意即“金**”。第一次正式使用“Zircon”是在1783年，用来形容来自斯里兰卡的绿色锆石晶体。

锆石的主要成分是硅酸锆，化学分子式为Zr[SiO4]，除主要含锆外，还常含铪、稀土元素、铌、钽、钍等。锆石按成因分为高型锆石和低型锆石。宝石学中依据锆石中放射性元素影响折光率、硬度、密度的程度将它分为“高型”、“中间型”、“低型”三种。锆石属四方晶系。晶体形态呈四方柱和四方双锥组成的短柱状晶形，集合体呈粒状。质纯者无色，含杂质者颜色为红、黄、蓝、紫、褐色等，最佳的颜色是无色透明的红色和蓝色。具金刚光泽，透明至半透明，条痕白色。折光率“高型”1925-1984，“低型”1780-1815。双折射率“高型”0059，“低型”0005。“高型”色散较强，为004。硬度“高型”7-75，“低型”6。密度“高型”46-48克/立方厘米，“低型”39-41克/立方厘米。具较强的脆性。紫外线照射下，“高型”锆石呈红色荧光。

按颜色可将高型锆石进一步划分为：无色、蓝色、红色、棕色、**、绿色锆石等。由于锆石的光泽强，色散度高，硬度较大，常用于制作钻石的代用品。已成为中低档宝石的佼佼者。

锆石与相似宝石的区别。锆石易与钻石、榍石、人造金红石相混。它们的区别是：钻石是均质体，在偏光镜中黑暗，硬度大；榍石、人造金红石的双折射率、色散度均比锆石高，往往出现“火彩”。

锆石的评价与选购。主要依据因素是颜色、净度、切磨的款式和重量。锆石的最为流行的颜色为无色和蓝色，以蓝色者价值较高。无色锆石：是宝石级锆石的最优质品种，因其色散度高，透明无色，常用做钻石的代用品。蓝色锆石：是锆石的优质品种，价值最高，以鲜艳的蓝色，透明无暇和高的色散倍受人喜爱。锆石性脆，硬度比钻石低的多，当做饰品佩带时必须小心。

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，不含或少含放射性元素，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。

宝石级锆石多产于变质岩、玄武岩中。世界上宝石级锆石主要产于斯里兰卡、缅甸、柬埔寨、澳大利亚等国。我国的华南、华北、华东也有产出。

钻石，金刚石(学名)，又称金刚钻，钻石,英文为Diamond，源于古希

腊语

Adamant，意思是坚硬不可侵犯的物质。金刚石硬度很大，这里的

硬度指的是磨氏硬度（非抗击性），硬度为10，是目前已知最硬的

矿物，绝对硬度是石英的1000倍，刚玉的150倍，怕重击，重击后

会顺其解理破碎。它的密度352克/立方厘米，D＝32。强金刚光

泽。折光率很高:2417，色散中等，为0044。均质体。熔点高于

3550℃，沸点为4827℃，不导电。热导率为035卡/厘米·秒·度

。用热导仪测试，反应最为灵敏。一组解理完全。钻石具有发光性

，日光照射后 ，夜晚能发出淡青色磷光。X射线照射，发出天蓝色

荧光。钻石的化学性质很稳定，在常温下不容易溶于酸和碱，酸碱

不会对其产生作用。

闪耀着六射星光的天然蓝宝石"亚洲之星”重330克拉，缅甸产，世界著名珍宝，现藏于美国华盛顿斯密森博物馆

英王权杖，1661年英王查理二世举行加冕典礼

时制成。1910年，在权杖上端加镶了世界最大的钻石“非洲之星第

二”。它形似水滴，重达5302克拉。

噩运之钻“希望”重4552克拉，深蓝色，世界著名珍宝。

金绿石猫眼——在1991年拍卖会中以六万五千元成交。

世纪钻石，重273克拉，仅次于克利兰一叫二号。1980年在南非发现，原石重599克拉。以过专业切磨师耗用三年的时间，精心研究琢磨。

英国国王冠，上镶有著名的“黑王子红宝石”（王冠中部正中，红色）世界第二大钻石“非洲之星第二”（王冠下部正中，比黑王子红宝石大）和圣爱德华蓝宝石（王冠顶部十字架中心）。王冠上共镶有4粒红宝石，11粒祖母绿，16粒蓝宝石，227粒珍珠和超过2800粒大大小小的钻石。

世界最大的有色钻石。原石890克拉，切磨出40748克拉的梨形钻。在1988年拍卖会中以1250万美元成交。

钻石的坚定方法

铅笔鉴定法

将钻石用水润湿后，用铅笔在它上面刻划一下，

真钻石的表面不会留下铅笔划过的痕

迹。水晶、玻璃、电气石等透明的假钻石则会留下痕迹。

钢笔鉴定法

将一支钢笔蘸上墨水后在钻石上画线条、真钻石在放大镜下的线条

有一个个小圆点组成。

刻画鉴定法

钻石的硬度都很强，用刀片等难以在上面留下刻痕。

此外，用钻石在玻璃上轻轻划一下，

会留下一条较明显的白痕。假钻石则皆无此

类现像。

滴水鉴定法

将钻石的上部小平面拭擦干净，用牙签的末端沾一滴水滴在它上面

，真钻石上的水滴会呈现中等程度的小圆水滴形状。假钻石上的水

滴则会很快散开。

光性鉴定法

真钻石具有单折光性，有光芒四射、耀眼生辉的特征，放在手上则

看不到纹。以水晶等冒充的假钻石，其色散差、折光率低，透过水

晶等可见手纹。

最后，根椐钻石的导热性最大这一特点，利用钻石热导仪进行检测

，如果是天然品，可使热导仪发出蜂鸣叫，并亮红灯，这是鉴定钻

石最准确且简便的方法。