鋯石

鋯石

鋯石是一種矽酸鹽礦物,它是提煉金屬鋯的主要礦石。鋯石廣泛存在于酸性火成岩,也產于變質岩和其他沉積物中。鋯石的化學性質很穩定,所以在河流的砂礫中也可以見到寶石級的鋯石。鋯石有很多種,不同的鋯石會有不同的顏色,如紅、黃、橙、褐、綠或無色透明等等。經過切割後的寶石級鋯石很像是鑽石。鋯石過去還被叫作鋯英石風信子石。鋯石可耐受3000℃以上的高溫,因此可用作航天器絕熱材料。 人造鋯石,化學名:cubic zirconia

  • 中文名稱
    鋯石
  • 英文名
    zircon
  • 別稱
    鋯英石
  • 化學式
    ZrSiO₄
  • 密度
    3.90~4.73 g/cm³
  • 面板
    無色、紫紅、金黃色、淡黃色

基本介紹

鋯石是一種矽酸鹽礦物,它是提煉金屬鋯的主要礦石。鋯石廣泛存在于酸性火成岩,也產于變質岩和其他沉積物中。鋯石的化學性質很穩定,所以在河流的砂礫中也可以見到寶石級的鋯石。

鋯石有很多種,不同的鋯石會有不同的顏色,如紅、黃、橙、褐、綠或無色透明等等。經過切割後的寶石級鋯石很像是鑽石。鋯石過去還被叫作鋯英石或風信子石。

鋯石可耐受3000℃以上的高溫,因此可用作航天器絕熱材料。 人造鋯石,化學名:cubic zirconia

詳細介紹

鋯石又稱鋯英石,日本稱之為“風信子石”,它是十二月生辰石,象征成功。(十二月生辰石還有綠松石青金石)它的英文名字是Zircon ,是地球上形成最古老的礦物之一。因其穩定性好,而成為同位素地質年代學最重要的定年礦物,已測定出的最老的鋯石形成于43億年以前。鋯石為礦物名稱,舊稱鋯英石,風信子石,透明者作為寶石,稱鋯石寶石。其來源一說可能是在阿拉伯文“Zarkun”的基礎上演變而來的,原意是“辰砂及銀朱”;另一說認為是來源于古波斯語“Zargun”,意即“金黃色”。第一次正式使用“Zircon”是在1783年,用來形容來自斯裏蘭卡的綠色鋯石晶體。

鋯石

鋯石的化學成分:矽酸鋯;化學組成為Zr[SiO₄],晶體屬四方晶系的島狀結構矽酸鹽礦物。晶體呈短柱狀,通常為四方柱、四方雙錐或復四方雙錐的聚形。鋯石顏色多樣,有無色、紫紅、金黃色、淡黃色、石榴紅、橄欖綠,香檳,粉紅,紫藍,蘋果綠等,一般有無色、藍色和紅色品種。色散高,有金剛光澤。無解理。摩氏硬度7.5-8,比重大,達4.4-4.8。

晶體化學

理論組成(wB%):ZrO?67.1,SiO2 32.9。有時含有MnO、CaO、MgO、Fe2O3、Al?O3、TR2O3、ThO2、U3O8、TiO2、P2O5、Nb2O5、Ta2O5、H2O等混入物。H2O、TR2O3、U3O8、(Nb,Ta)2O5、P2O5、HfO2等雜質含量較高,而ZrO2、SiO2含量相應較低時,其物理性質也發生變化,硬度相對密度降低,且常變為非晶態。因而形成多種變種:山口石,TR2O3 10.93%,P2O5 17.7%;大山石,TR2O3 5.3%,P2O5 7.6%;苗木石,TR2O3 9.12%,(Nb,Ta)2O5 7.69%,含U、Th較高;曲晶石,含較高TR2O3、U3O8,因晶面彎曲而故名;水鋯石,含H2O 3~10%;鈹鋯石,BeO 14.37%,HfO2 6.0%;富鉿鋯石,HfO2 可達24.0%。

鋯石

結構與形態

鋯石在各種火成岩中作為副礦物產出。在鹼性岩和鹼性偉晶岩中可富集成礦,著名的產地有挪威南部和俄羅斯烏拉爾。鋯石也常富集于砂礦中。世界上重要的寶石級的鋯石產于寮國高棉、緬甸、泰國等地。中國東部的鹼性玄武岩中也有寶石級的鋯石。鋯石是提取鋯和鉿的最重要的礦物原料,也用于國防和航天工業。

鋯石

鋯石是矽酸鹽類礦物,按其物理性質和化學成份可分為高型和低型兩個變種。結晶完整的晶體多為“高型”;晶體極差或無晶者為“低型”。也有分為高、中、低三種的。但就寶石價值來說,高型鋯石價值較高。

鋯石是天然寶石中折射率僅次于鑽石、色散值很高的寶石,無色透明的鋯石酷似鑽石,是鑽石很好的代用品。常用的鋯石多呈無色、紅褐色、褐紅色、綠色等。但最流行的顏色是藍色和無色兩種,其中以藍色價值較高,且一般都經過人工熱處理。市場上的許多鋯石,都是經過熱處理之後再拿出來銷售。這是因為處理後的寶石比原來的寶石更漂亮、更好銷。

鋯石的晶體屬四方晶系,a0=0.662nm,c0=0.602nm;Z=4。結構中Zr與Si沿c軸相間排列成四方體心晶胞。晶體結構可視為由[SiO4]四面體和[ZrO8]三角十二面體聯結而成。[ZrO8]三角十二面體在b軸方向以共棱方式緊密連線。

復四方雙錐晶類,D4h-4/mmm(L44L25PC)。晶體呈四方雙錐狀、柱狀、板狀,且形態與成分密切有關。主要單形:四方柱m、a,四方雙錐p、u,復四方雙錐x。可依成膝狀雙晶。可與磷釔礦成規則連生。

理化性能

無色、淡黃、紫紅、淡紅、藍、綠、煙灰色等。玻璃至金剛光澤,斷口油脂光澤。透明到半透明。硬度7.5~8。相對密度4.4~4.8。因常具有放射性而引起自身的非晶化,透明度、光澤、密度、硬度均下降。

鋯石

X射線照射下發黃色,陰極射線下發弱的黃色光,紫外線下發明亮的橙黃色光。

偏光鏡下:無色至淡黃色,色散強,折射率大。No=1.91~1.96,Ne=1.957~2.04。均質體折射率降低,N=1.60~1.83。

熔點2340~2550℃。氧化條件下,在1300~1500℃穩定;1550~1750℃分解,生成ZrO2 SiO2。線性熱膨脹系數5.0?10-6/℃(200~1000℃),且耐熱震動,穩定性良好。高溫下不與CaO、SiO2、C、Al2O3等反應,抗渣蝕能力強,不粘鋼水。

鋯石按它的結晶程度分為高型(四方晶系,受輻射少或無,晶格沒有或很少發生變化的鋯石),低型(有多種非晶質混合物組成,結晶程度低,晶格變化大),中型(介于高和低之間),硬度由低型到高型發生變化,低型可低至6,高型可高至7.5,密度也一樣從低型到高型逐漸變大,範圍為3.90~4.73,鋯石無解理,斷口呈貝殼狀,鋯石較脆,常見邊角有破損,稱為紙蝕效應。有的鋯石也可具貓眼或星光效應,隻是比較罕見。

特征性能

鋯石的成分中含有放射性元素(U)和釷(Th)。但含量很低,遠低于安全系數。所以大家可以放心地佩戴鋯石裝飾品。

鋯石

鋯石是一種性質特殊的寶石。它有較高的折光率和較強的色散,無色或淡藍色的品種加工後,象鑽石一樣有較強的出火現象。由于它在面板上與鑽石很相似,因而被譽為可與鑽石媲美的寶石。

早在古希臘時,這種美麗的寶石就已被人們所鍾情。相傳,猶太主教胸前佩戴的十二種寶石中就有鋯石,稱為“夏信斯”。據說,鋯石的別名“風信子石”,就是由“夏信斯”轉言而來,流行于今天的日本,我國的香港及內地。

鋯石一名源于阿拉伯語的朱之意和金色之意,而古印度曾稱鋯石為“月食石”。這也說明這種寶石的顏色常見于紅色、金黃色、無色。同時從另一個側面說明,鋯石在古時的阿拉伯、波斯和印度地區就十分受歡迎。

大家知道,許多東西經過熱處理就可以變性,鋯石也是如此。如果對低型的鋯石加熱到一定程度時,其就會變成無色透明晶體。比如:斯裏蘭卡的鋯石多為綠色低型的,經過熱處理後,顏色明顯變淡,成為高型的鋯石寶石。我國海南省產的紅色、棕色鋯石,經過熱處理,可以變成無色的。

寶石界把鋯石、綠松石、青金石同列為十二月生辰石,象征勝利,好運,是成功的保證。

我國有部分紅色或棕紅色的鋯石,不經改色處理,也可直接研磨成美麗的寶石。但應該註意,我國紅低型鋯石也是二色性較強的寶石。如果從紅鋯石某一方向上看是紅色,而從另一方向看,又是淡色或接近無色。所以,加工時,必須按一定方向研磨,讓紅色出現在磨型正面。

鋯石的著名產地有斯裏蘭卡、泰國、寮國高棉。我國雲南出產的鋯石一般需經加熱改色處理。

我們在商場裏看到的一些鑽石的替代品——營業員聲稱的鋯石,並不是前文所說的天然鋯石,而且一種人工合成的立方氧化鋯(Cubic Zirconia),簡稱CZ,價格遠低于天然鋯石,是鑽石的一種最常見的替代品,請勿將它與天然鋯石混淆。

鋯石 鋯石

鑒定特征

鋯石在酸性和鹼性岩漿岩中廣泛分布,基性岩和中性岩中亦常產出。

四方短柱狀,四方雙錐狀。硬度大,金剛光澤。與金紅石的區分是硬度大,金紅石有完全解理。與錫石區別是鋯石的密度較小。與獨居石區別是鋯石具四方柱狀晶形,且硬度較大。

鋯石主要鑒定特征有:高折射率、強光澤、高雙折射率、高密度、高色散和典型的光譜特征等。

由于鋯石色彩豐富,而且顏色深淺程度變化較大,因此,鋯石可與任何顏色、透明度的寶石相混。最易于相混的寶石有鑽石、尖晶石、金綠寶石、藍寶石、紅寶石、石榴子石、鋯石寶石、托拍石等。

鋯石首飾十分精美,越來越多的新娘結婚的時候不會選擇點鑽做的首飾,而是選擇性價比更高的鋯石首飾,非常炫彩奪目。去海邊、日常佩戴這種首飾都是非常漂亮迷人!

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佩戴註意事項

鋯石是常見的寶石用礦物,但是鋯石往往含有放射性元素,故而有些鋯石有放射性,特別是綠色的鋯石,最好不要作為首飾佩戴,這樣的鋯石很可能有放射性。而且如果是首飾用的鋯石,低型鋯石也是不能接受的,低型鋯石是由于放射性而晶體變為非晶體的鋯石,也是有放射性的。

鋯石的評價與選購。主要依據因素是顏色、凈度、切磨的款式和重量。鋯石的最為流行的顏色為無色和藍色,以藍色者價值較高。無色鋯石:是寶石級鋯石的最優質品種,因其色散度高,透明無色,常用做鑽石的代用品。藍色鋯石:是鋯石的優質品種,價值最高,以鮮艷的藍色,透明無暇和高的色散倍受人喜愛。鋯石性脆,硬度比鑽石低的多,當做飾品佩帶時必須小心。

鋯石處理

熱處理

熱處理可以改變鋯石的顏色,也可以改變鋯石的類型。

1.改變顏色

不同產地的鋯石經熱處理會出現不同的顏色。

1)在還原的條件下進行熱處理可產生藍色或無色的鋯石。其中最重要的是越南紅褐色的鋯石原料,經熱處理後產生無色、藍色、金黃色,這是寶石首飾中最常見的品種。熱處理步驟如下:

首先樣品放在封閉的坩堝裏(一般放1kg),放進爐子中,在減壓還原的條件下進行加熱900~1000°C,約可使30%的樣品達到寶石級。剩下70%顏色差但凈度好的藍色鋯石,再經進一步加熱可產生無色的鋯石。這一步熱處的目的是去除鋯石中的褐色色調,以產生無色的鋯石,同時產生白霧狀效果。

2)在氧化條件下進行熱處理,溫度達到900°C時可產生金黃色和無色的鋯石,有些樣品可呈紅色。上述熱處理兩個步驟下來仍未達到寶石級顏色的樣品也可以在這種氧化條件下熱處理成無色或金黃色的鋯石。

經熱處理可得到無色、藍色、黃色及橙紅色鋯石。但有些熱處理鋯石受到強烈日光照射或隨時間推移會部分甚至全部恢復原色。如藍色鋯石產生不悅目的綠藍色或褐藍色,這種部分恢復的鋯石有時放在有木炭的坩堝裏,加熱至800~900°C,又可完全轉為藍色。此現象與因產地不同而導致的鋯石中雜質成分的差異有密切關系。

2.改變類型

加熱至1450°C,持續長時間的熱處理可引起矽和鋯石重結晶,將低型的鋯石轉向高型的鋯石。經這種處理,低、中、高型的鋯石都能提高密度(可達4.7g/cm3),具有較高的折射率和清楚的吸收線,同時還可以提高透明度和明亮程度。熱處理引起的重結晶還可產生纖維狀微晶,形成貓眼

經熱處理的鋯石表面或棱角處容易發生碎裂和小破坑。

輻照處理

鋯石的輻照處理與熱處理結果是相反的逆變化過程。幾乎所有經熱處理得到的高型鋯石改變品經輻照處理(X射線、γ射線、高能電子等)都可以恢復熱處理前的顏色,甚至變深。天然產出的鋯石在輻照下也會發生變色,如無色鋯石在X射線照射下可變成深紅色、褐紅色或紫色、橘黃色;藍色鋯石在X射線輻照下可變成褐色—紅褐色。但這類輻照改色鋯石往往不穩定,在光照或加熱時很快恢復原狀。

工業用途

提取Zr、Hf的主要礦物原料。鋯石的主要工業用途如下:耐火材料;型砂材料;陶瓷原料;寶石原料。

鋯石極耐高溫,其熔點達2750。並耐酸腐蝕。世界上有80%的鋯石直接用于鑄造工業、陶瓷、玻璃工業以及製造耐火材料。少量的鋯石用于鐵合金、醫葯、油漆、製革、磨料、化工及核工業。極少量的鋯石用于冶煉金屬鋯。

含ZrO265~66%的鋯英石砂因其耐熔性(熔點2500℃以上)而直接用作鑄造廠鐵金屬的鑄型材料。鋯英石砂具有較低的熱膨脹性、較高的導熱性,而且較其他普通耐熔材料有較強的化學穩定性,因此優質鋯英石和其他各種粘合劑一起有良好的粘結性而用于鑄造業。鋯英石砂也用作玻璃窯的磚塊。而鋯英石砂和鋯英石粉與其他耐熔材料混合還有其他用途。

鋯石

鋯英石和白雲石一起在高溫下反應生成二氧化鋯或鋯氧(ZrO2)。鋯氧也是一種優質耐熔材料,雖然其晶形隨溫度而變。穩定的鋯氧還含有少量的、鈣、鈧或釔的氧化物,穩定的鋯氧熔點接近2700,它抗熱震,在一些冶金套用中比鋯英石反應差。穩定的鋯氧導熱性低,在工業鋯氧中,二氧化鉿作耐熔物使用是無害的。

金屬形式存在的鋯,主要用于化學工業和核反應堆工業,以及用于要求耐蝕、耐高溫、特殊熔合性能或吸收特殊中子的其他工業,在美國,鋯總消耗量中約有8%用于這些工業,而鉿金屬的唯一有意義的套用是用在軍艦的核反應堆。

鋯金屬用多段提煉法獲得。最初鋯英石在電爐中和焦炭反應產生碳氫化鋯,然後氯化生成四氯化鋯。鎂還原四氯化鋯法(Thekrollprocess)包括四氯化物的還原,它把鎂金屬放在一種惰性的氣體中,用來獲得海綿狀鋯金屬。可以用碘化物熱離解法精煉高純度鋯金屬,在這一過程中,依靠金屬和碘蒸氣在200℃的溫度下發生反應,並將易揮發的碘送往連線器中,使鋯成為易揮發碘的形態,從而與大多數雜質分離。大約在1300℃的溫度下,碘化物在加熱的燈絲上被分離。燈絲上附著高純度的鋯。釋放出來的碘從燈絲中轉移,這種產物稱為鋯晶棒。

鑒定方式

用偏光儀

可將均質體寶石的鑽石、尖晶石、石榴子石等區分開來,因為,鋯石是非均質寶石,在偏光鏡下呈四明四暗的消光現象,而均體寶石為全消光或斑狀消光。

觀測比較

測折射率、密度、光譜、觀察刻面邊棱重影以及包裹體等,易將鋯石與其餘相似寶石區分來。

硬度法

用寶石的棱角在玻璃的表面輕輕劃過如能在玻璃表面輕易劃出痕跡的是鋯石反之則是贗品。

放大檢測法

用十倍放大鏡從不同方向觀看寶石,透過寶石觀察寶石另一面如發現另一面的交角線條變成了雙影,那就是鋯石,如果還是單線則是贗品。

鋯石與鑽石如何區別

很多較好的鋯石與鑽石用肉眼很難分辨開來

一、鋯石是非均質體,從琢磨好的鋯石刻面石頂面往下看,可以見到底部的棱面具有清晰的雙影,而鑽石則無此雙影。

二、鑽石的硬度為10,而鋯石的硬度為8。用鋯石來刻劃硬度為9的標準硬度片刻不動,便可與鑽石區別。

三、鑽石的比重為3.52,而鋯石的比重則達4.2以上。

鋯石的科研特征

鋯石中常含Th、U,故可以測定鋯石中的Th/U的含量和由它們衰變而成的幾種鉛同位素之間的比值和它們與U的比值,從而測定鋯石及其母岩的絕對年齡。

常 用工 具

用來檢查質量的工具:鑷子,小鏟子,台燈,卡尺和A4紙    

相關評價

鋯英石的評價主要依據因素是顏色、凈度、切磨的款式和重量。鋯英石的最為流行的顏色為無色和藍色,以藍色者價值較高。色彩帶綠的藍鋯英石,若色調分布均勻,價值也較高。無色鉻石帶灰褐色調可重新加熱處理除去之。

金黃色或金黃褐色鋯英石以及透明、顏色均一的其他顏色鋯英石,都是罕見的,價值也較高,渾濁、色彩不勻的鋯英石價值就低多了。

凈度或透明度不隻表現在有無包裹體或霧狀渾濁感。由于市場上鋯英石大多經過加熱改善,需嚴格檢查邊線及各面棱有無磨損。熱處理使鋯英石變脆,熱處理的比天然品更易出現微裂紋。

切工評價除要看對稱性及棱線是否平直外擴還需檢查定向準確性,台面不垂直光軸,不隻是會出現雙影、使琢件光彩變模糊,也會使藍鋯英石等彩色鋯英石閃出邪色。

相關文化

在西方人看來,佩帶紅鋯石可以起到催眠作用,可以驅走瘟疫,戰勝邪惡。現今有些國家把鋯石和綠松石一起作為“十二月誕生石”,象征成功和必勝。高型鋯石是岩漿早期結晶的礦物,不含放射性元素,對人體無害。世界上最著名的藍色鋯石,重208克拉,現珍藏于美國紐約自然歷史博物館。

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