锆英砂锆英粉、硅酸锆在工业和日用陶瓷行业的应用

锆英砂锆英粉、硅酸锆在工业和日用陶瓷行业的应用

  锆英粉和硅酸锆在传统陶瓷、日用瓷与特种陶瓷领域均能稳定地进行使用，其在各种材料中的稳定性比较好，所以目前基本上是一种无法取代的材料。硅酸锆的用量有逐渐增长趋势，2008年开始销售与价格都不断上升，进口硅酸锆的价格更是大幅上升。硅酸锆主要应用于日用瓷、外墙砖、地砖、卫生洁具领域以及使用在一些核设施上面作为锆纤维，做结构陶瓷的氧化锆也应用了硅酸锆，比如用做陶瓷刀等的特殊材料。在中国，传统陶瓷领域对硅酸锆使用量最大，在结构陶瓷和功能陶瓷领域的用量也在增长，但比例不大。硅酸锆的应用随着传统陶瓷产量的增长有很大增长。在亚洲，特别是在中国呈明显增长；欧洲应用则相对下降；非洲较为稳定，因为那里陶瓷发展较慢；在美洲，尤其南美的用量逐渐增长；大洋洲陶瓷业比较小，则有所下降。

    广东佛山因为整个产业的外移，除了传统的日用瓷、卫生洁具做锆白釉会略有增长外，随着外墙、地砖企业外迁，佛山整体的硅酸锆用量有所下降。在河源、清远、肇庆等产区，地砖的产量增长，所以广东其他地区的硅酸锆用量有一定的增长。山东淄博这两年因为外墙瓷砖企业外迁和产量控制，整体产能下降，对锆熔块和锆英粉的需求也随之下降，但山东临沂的用量呈增长趋势。福建在外墙砖领域呈增长，但随着产业外移，整个硅酸锆的需求在这两年略有下降。四川、江西、东北产区的硅酸锆用量略有增长。

    从整个行业来看，日用瓷对硅酸锆的需求有两个方面，第一个方面，用低质原料制作日用瓷可能使得硅酸锆的需求增长，但很多日用瓷提高胚体白度后，对硅酸锆的需求会有所减弱，但整体还是呈现增长趋势。第二个方面，在内墙砖领域，硅酸锆需求有一定增长，因为做内墙瓷片的原料用量下降，化妆土跟面釉用量上升，硅酸锆还是出现增长。在外墙砖方面，因为外墙总体增长量不大，外墙砖对硅酸锆的需求出现适度增长。在陶瓷地砖方面，硅酸锆增长量比较大，因为我们前三年才开始在抛光砖领域控制硅酸锆的应用，但是这些工厂大部分已转变为做淋釉砖，淋釉砖里面硅酸锆的用量也是逐渐增长，所以我们说国内的仿古砖、有釉地砖对硅酸锆的需求逐渐增长。卫生陶瓷领域有中等的增长量。

    传统陶瓷行业对锆英砂的质量有七项要求

    总体来看，硅酸锆加工的特点在于从小厂、中型企业到大型企业，都是自主加工锆英粉和硅酸锆。但是这些企业却不制作，因为硅酸锆稳定性比较差，不能保证细度，所以硅酸锆的制作企业呈两个明显趋势，第一个是相对的扩大，比较大的企业一般集中在广东，这些企业都有上市计划。第二个是硅酸锆的专业化生产以及规划化、集约化、标准化的工艺使得硅酸锆产品的稳定性在提升，而一些国外的企业在中国制造硅酸锆也比较稳定，硅酸锆用量不断地增长。

    硅酸锆因具有两个好的用途使得其能比较稳定的在陶瓷行业应用，第一个是乳浊增白，第二个是作为色料的主晶相。第一个在普通的墙地砖里面应用，第二个是与墙地砖有关的色料，在含锆的三大色系，红、黄都以硅酸锆作为载体，所以这种发色的稳定性比较好。

    我们简单地对澳大利亚、印尼、越南、海南、南非的锆资源进行分析，传统陶瓷行业里面硅酸锆或者锆英砂质量的要求第一是化学组成；第二是颗粒粒径及分布状况；第三是杂质相含量；第四是烧失量及水份；第五是品质稳定性；第六是供应量和价格；第七是放射性指标。锆的含量亦作为一个很重要的指标，从总体上来看，澳大利亚、印尼、越南、海南、南非二氧化锆的含量都可以达到65%，澳洲跟印尼的砂相对比中国的砂要好。锆的含量决定锆的价格，不同的工艺条件下，随着锆含量的增加，白度也呈增长趋势。实际上，矿源最高是65.5%，理论成分是67%，可以看出大概有1-2个百分点的差距。说到锆的含量对白度的影响，实际上在含硅酸锆的原料里同样含有铝的成分，随着硅、锆和镁含量的上升，Wh值、L值下降。随着锆的含量的下降，整个白度也呈下降的趋势。所以我们要求硅酸锆的含量应该大于64%，当锆的含量越高，价格就越低，当锆的含量越细，D50的尺寸越小的话，那么价格就会不断上升。此外，实验数据表明，如果硅酸锆在瓷砖里的用量小于4%，基本没有增白效果，大于14%，则属于浪费。

    从硅酸锆的使用情况来讲，我们希望保持比较窄的分布，D100小于10μm，D90在 3-5μm，D50在1.2-2.0μm，我们普通要求D50小于1.5μm，这也是对硅酸锆加工企业基本要求。

    硅酸锆用量今年可能超70万吨

    硅酸锆本身没有放射性，放射性来源主要是锆英砂伴生的独居石（La、Ca、Th、U、Ra）PO4和磷釔石（Y、Th、U…）PO4。由于世界各地地矿结构的不同，所产锆石中放射性元素的含量也各不相同。将各国家地区的锆英砂的内照射和外照射进行对比，越南是28.3和19.8，海南是28.6和23.7，澳大利亚是12.4和8.9，印尼是15.8和11.9，南非的22.0和15.8。在中国做3C认证的时候，有一个指标是检测放射性，这是中国为了从国外进口瓷砖设定的一个检验指标，但在欧洲标准和企业里面，并没有瓷砖放射性的概念以及对它的检测。实际上，锆只有当它存放量非常大，比如几十吨锆制品存放一起，才会产生一定的累计效应，如果锆的存放量不多，不会对人体产生影响。

    对于硅酸锆在色料里面的应用，目前普锆黄、钒锆蓝、锆铝红、普红里面锆英粉的含量越高，制出的发色越黄。中国的锆英砂主要集中在海南跟湛江，开采量数据大概是6到10万吨，国产锆英砂有60%-70%用来做硅酸锆。国产硅酸锆基本无法满足国内需求，所以十年之内进口锆英砂量不断增长，价格不断上升。基本上从2005年开始至2010年，每年大概是以5万吨的速度在增长。2009年，陶瓷领域用量在60-70万吨，今年有可能超过70万吨。

    传统的陶瓷行业里硅酸锆的用量在2005年是26万吨，2009年是36万吨，2012年大概会是50万吨。硅酸锆早期是意大利做得比较好，在国内有很大的销售量，但随着国产硅酸锆质量的提升，进口相对减少，国外企业到中国设厂加工硅酸锆，国产硅酸锆用量有明显提升。

    传统陶瓷产业对硅酸锆的应用

    传统陶瓷产业对硅酸锆的应用比例，日用陶瓷、卫生洁具主要用于高温乳浊釉，其含量分别8-12%和8-14%；釉面内墙砖则用于化妆土以及锆白熔块，其含量分别为4-10%和10-12%；早期的瓷质抛光砖用于超白砖，其含量3-5%，超过3-5%，内照射跟外照射明显增长。所以很多企业后来在抛光砖里减少硅酸锆的用量，一般会加入1-2%，琉璃制品也会加入1%的硅酸锆或者锆英粉来增加稳定性，但这不是主要应用。色料相关的领域则都在50%以上。

    目前硅酸锆60-70%的用量都是中国消费，色料是15到18万吨，坯料是25到30万吨，熔块160到180万吨，成釉30到50万吨，总需求大概是210万吨。

    从目前陶瓷行业达成的共识来看，硅酸锆在传统陶瓷釉料中的另一个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锆而少用或不用锆英粉，因为锆英粉较粗，增白不明显。釉面陶质内墙砖使用锆白熔块的量近几年明显增加，熔块加工企业生产状况良好，但是配方中一般使用锆英粉（325目/800目），而不用硅酸锆。化妆土一般使用硅酸锆，一是使化妆土的白度增加，另外是调整化妆土的膨胀系数和稳定性。随着“不透水化妆土（TiO2熔块）”的推广作用，对硅酸锆在化妆土中的应用有一定影响。从研究及生产情况看，硅酸锆加入生料的中高温釉中作用较好，卫生洁具和有釉瓷质砖的高光及亚光釉中一般都加入一定数量的硅酸锆，由于以上两大类产品在中国市场发展前景好，将带动硅酸锆的消费量增大。在中国曾一度追求抛光砖的白度，所以瓷质的坯料配方中使用较多的硅酸锆，有些企业用量达3-5%，使得硅酸锆的用量大增，同时检测发现大量加入使得抛光砖的放射性超标，所以目前企业一般用量减少到1-2%，在一些超白线点中加入量可达3-5%。

    硅酸锆未来发展展望与讨论

    第一，因为硅酸锆资源有限和不可再生，高新技术陶瓷对锆材料需求不断增加，其附加值比较高，传统陶瓷产业在如何提高硅酸锆的作用上应加大研发的力度。第二，传统陶瓷产业对硅酸锆的应用预计粒径在1.5μm，最近硅酸锆领域里面还有亚纳米和亚微米的概念，加工颗粒尺寸到亚纳米（0.5-0.6μm）状态是否可以提升其乳浊能力，减少硅酸锆的用量（30-40%），值得从原理及应用上研究，如果生产实践证实可行，则应该加大力度推广应用。第三，中国传统陶瓷对硅酸锆的需求量在未来五年预测仍将呈现增长趋势，主要增长来自于陶瓷砖、卫生洁具、色料及日用瓷。2008年中国各类陶瓷砖的总产量＞50亿㎡，连续多年居全球第一位，这类产品消费硅酸锆和锆英粉是最多的。第四，由于（亚光）瓷质有釉砖在中国呈现快速上升的趋势，釉料中使用硅酸锆也将在这类产品中明显增长。第五，釉面内墙砖（陶质）近年将会明显增长，原因是“乡镇城市化”和“国家建设新农村政策”将促进县、镇、乡、村一级住房快速发展，釉面内墙砖所使用的熔块对锆英粉的需求也将明显增长。第六，从全球形势看，受金融危机的影响，意大利及西班牙传统陶瓷受到明显影响，其生产量和消费量、出口量都有一定程度的下降，意大利和西班牙对硅酸锆的需求量将减少。第七，发达国家硅酸锆的生产量将减少，而发展中国家，特别是中国，硅酸锆的生产量将增长。第八，中国硅酸锆生产加工的质量将不断提升，硅酸锆的稳定性也将进一步上升。