锆砂精矿的主要性能指标有哪些？

锆砂精矿的主要性能指标包括化学成分、粒度及放射性等。经选矿而得到的锆砂精矿杂质含量已大大降低。

(1)化学成分 表2-18为世界各地锆砂精矿的典型化学成分。锆砂用于耐火材料和铸造造型材料时,其中的钛铁矿、CaO、MgO的主要危害是降低荷重软化温度和耐火度；TiO₂降低热震稳定性(TiO₂来源于金红石或锐钛矿等)；Al₂ O₃和Fe₂ O₃(来自于钛铁矿)对耐火度、荷重软化温度、热震稳定性都有一定影响。杂质含量多时,锆英石的分解温度与烧结温度也明显降低。因此,用于耐火材料和铸造行业的锆英石从化学成分上一般应控制w(ZrO₂)≥63%,w(Al₂O₃)<1.5%,w(TiO₂)<4%,w(CaO)、w(MgO)≤1%,越低越好,w(Fe₂O₃)≤1%。

表2-18 国内外几种锆砂的典型化学成分(质量分数,%)

(续)

(2)粒度 锆砂熔点高,在岩浆中结晶较早,因而结晶尺寸一般较小。锆砂矿是河床或海滨堆积的砂矿,粒度通常在0.3mm以下。锆砂精矿的粒度分布见表2-19。

表2-19 锆砂精矿的粒度分布(www.xing528.com)

(3)放射性 近年来,我国经济发展带来的环境污染问题日益受到国内外关注。中国海关、质检、商检管理部门已开始关注锆砂中的放射性剂量。最近我国海关发布公告,拟将进口锆砂中的放射性剂量准入标准豁免水平提高,U、Ra、Th系列中的任何一种核素的浓度不得超过1Bq/g,K活度浓度不得超过10Bq/g。凡属天然放射性核素活度浓度超标,但确需进口的矿物,需提供国家相关政府部门出具的批准文件方可放行。

锆砂本身不具有放射性,但锆砂基本上是钛铁矿选矿的副产品,同时伴生有金红石、独居石[化学式为Ce(PO₄)或Ce、La、Th、U(PO₄)],又名磷铈镧矿,是一种稀土磷酸盐。同时还含有少量磷钇矿[化学式为Y(PO₄)或Y、Th、U(PO₄)],这是锆砂中放射性Th、U的来源。锆砂和独居石的密度、粒度大小相近,都不具备导电性,仅磁性略有差异,因此就目前的选矿技术而言难以将它们彻底分开。我国锆砂精矿中通常含少量或微量的独居石。

一般锆砂含量越低,其P₂O₅含量就越高,独居石的含量也会越高,其放射性强度也就越大。

澳砂和南非砂一般含Th0.01%～0.02%,含U0.02%～0.03%,Th、U总和不超过0.05%；放射性比活度Th为0.1～1.0Bq/g,U为2.0～4.0Bq/g。如果按国标规定,属于豁免水平,装卸、保管、运输和操作锆砂的场所,可视为非放射性。按照国际原子能机构制定的辐射源安全防护国际基本标准,主体放射性小于1Bq/g的矿物也可豁免。凡符合这一规定的主体,都属国际公认的豁免范围。国产锆砂除山东荣成锆放射性水平接近澳砂外,其他地区的锆砂放射性水平都比澳砂高一个数量级。

总之,目前国内外对锆砂Th、U含量及放射性剂量的要求、标准、规范和解释不一致,亟待统一。业内人士认为,如果海关仍然执行现有较为严格的管理办法,势必会使锆砂进口量大幅下降,并将直接影响国内锆砂价格及下游产品的成本和价格。而我国对国外锆砂的依赖程度很高,国产锆砂中Th、U呈细粒晶嵌布状态,且独居石的选别比较困难,国内矿尚不能大量取代进口矿。