[科普中國]-斜鋯石

形狀及成分

斜鋯石的晶體為板狀，晶體集合體為不規(guī)則的塊狀。顏色有黃、褐、黑等色調(diào)。主要產(chǎn)于與堿性或超基性巖有關(guān)的燒綠石碳酸巖礦床中及其風(fēng)化后形成的砂礦里。

斜鋯石含游離氧化鋯的天然含鋯礦物。因1899年在巴西的卡爾達斯(Caldas)發(fā)現(xiàn)了斜鋯石的大型礦床，故也將斜鋯石稱為巴西石。斜鋯石的化學(xué)式為ZrO2，其中Zr：73.9%，O：26.1%，天然斜鋯石一般含ZrO275%～95%。斜鋯石的主要產(chǎn)地是巴西和南非，現(xiàn)每年的產(chǎn)量約1萬幾千噸，其它地方發(fā)現(xiàn)很少，在我國未見報道。1

斜鋯石的產(chǎn)狀與基本性質(zhì)斜鋯石很久以前形成于堿性復(fù)合巖等巖石中，經(jīng)過風(fēng)化分離形成河礫礦床。常伴生有磁鐵礦、鋯英石、磷灰石、銅礦等，如在南非，斜鋯石即為生產(chǎn)銅、磷的副產(chǎn)品。

斜鋯石屬單斜晶系，礦石為不規(guī)則的塊狀，晶體呈小板狀。顏色自黃色、褐色到黑色，莫氏硬度6.5，比重5.7～6.0，熔點低于2950℃(純ZrO2熔點為2950℃，由于斜鋯石中含有雜質(zhì)而降低)。

斜鋯石為ZrO2，的低溫穩(wěn)定相，將斜鋯石加熱至1170℃時它轉(zhuǎn)化為四方ZrO2，并產(chǎn)生7%左右的體積收縮；在繼續(xù)加熱，至2370℃時轉(zhuǎn)化為立方ZrO2。人們在1930年開始用斜鋯石試制坩堝時，即由于它的晶型轉(zhuǎn)變致使其熱震穩(wěn)定性差而未獲得成功。

(1)物化性質(zhì)

常見晶形為沿(100)板狀，沿(001)微長形，外形像板鈦礦晶體。在砂礦中呈板狀、粒狀，致密隱品質(zhì)集合體和結(jié)核狀。沿(001)解理完全，沿(110)和(100)解理很差。性脆。斷口不平坦到細貝狀。硬度6～7，相對密度4.5～5.5。棕色、褐色、黃色、淺黃色、琥珀黃色，少數(shù)為綠褐色。條痕白色、暗色斜鋯石條痕線黃色。晶體不同程度透明，隱晶質(zhì)集合體不透明。晶體為金剛光澤，隱晶質(zhì)礦物為油脂光澤。一般無電磁性，不發(fā)熒光。斜鋯石與鹽酸和硝酸不起作用，長時間加熱溶于硫酸，溶于KHSO4。2

(2)晶體化學(xué)性質(zhì)

斜鋯石是一種氧化鋯礦物，屬單斜晶系晶體，晶體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，每個鋯原子位于七個氧原子之間，氧原子有兩種狀態(tài)：其一，氧原子接近于單體晶胞(100)上，它們與位于三角形角頂?shù)娜齻€鋯原子連接；其二，氧原子接近于通過晶胞中心平行(100)的PP’平面上，它們與位于四面體角頂?shù)乃膫€鋯原子連接。整個鋯石的結(jié)構(gòu)可看成是兩種狀態(tài)的氧與鋯結(jié)合的原子層沿{100}交替排列而成。Zr-O原子間距對于三角形是0.204nm、0.210nm、0.215nm；對于四面體是0.216nm、0.218nm、0.226nm、0.228nm。

(3)光學(xué)性質(zhì)：折射率n0=2.20，n0=2.19，n0=2.13；重折率0.07；二軸晶負光性，2V=30。；多色性明顯。以板狀晶和極高正突起與鋯石相區(qū)別。3

斜鋯石的晶體結(jié)構(gòu)與形態(tài)(一)晶體結(jié)構(gòu)

斜鋯石為單斜晶系，晶胞軸長n0=0.5169nm，b0=0.5232nm，c0=0.5341nm；β=99。15’，單位晶胞中分子數(shù)Z=4。

合成ZrO2加熱到1000℃為四方晶系；在1900℃長時間加熱則成為立方變體，但在常溫下穩(wěn)定的變體屬單斜晶系。斜鋯石的結(jié)構(gòu)，可以看成是兩種狀態(tài)的氧和鋯結(jié)合的原子層沿{100}交替排列而成，如圖14-4所示，斜鋯石晶體如圖14-5所示

(二)晶體形態(tài)

晶體通常沿c軸延伸的短狀或長柱狀，有時沿b軸延伸呈柱狀，成{100}、{010}發(fā)育的板狀、方狀晶體、聚片雙晶，晶面花紋發(fā)育，集合體呈放射纖維狀、塊狀等。4

斜鋯石的選礦與精礦性能斜鋯石主要見于堿性基性巖、碳酸巖以及相應(yīng)成分的脈巖中，與霞石、霓石、磷灰石、螢石、鈣鈦礦、鋯石燒綠石等共生。在霓霞巖脈中見到的隱晶質(zhì)鋯石，為后期蝕變產(chǎn)物，與沸石、黏土礦物共生。礦物產(chǎn)地有南非帕拉波羅、俄羅斯科夫多爾。

斜鋯石在原礦中的品位很低，必須經(jīng)選礦提純后才能使用。先將原礦破粉碎，用球磨機進行濕法磨細，以浮選的方法將含銅礦物分離出來。尾礦用水清洗后，用磁選機選別磁鐵礦等磁性物。非磁性礦物再經(jīng)若干次浮選，就能使含銅礦物和磷灰石徹底分離。將剩余的尾礦用離心式選礦機將其中的硅砂分離而得到斜鋯石、鈾和釷的氧化物等組成的重礦物混合砂。最后再根據(jù)它們比重和磁性的差異，利用磁選和酸化的辦法將其中的組分分離，水洗和篩分后得到含ZrO296%～98%的斜鋯石精礦。1