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氧化鋯的原料鏈:鋯英砂、1 Bq/g 界限,以及「99.9%」的含義

發布於 作者 GJ Park

您可以對氧化鋯提出規格要求,卻無法憑規格擺脫製造它的供應鏈。鋯英砂——商用氧化鋯的起點礦物——是作為鈦原料的共生產品被開採出來的,因此您所依賴的礦山可能因與陶瓷無關的原因而停產。而這種材料是否會跨過韓國與歐盟法定的放射性閾值,取決於精煉路線,而不取決於「氧化鋯」這個名稱本身。先給出三條實務結論:指明精煉路線,問清ZrO₂百分比採用的是哪種慣例,並在材料發運前取得以Bq/g計的批次γ能譜證書

礦山聽命於另一個市場

美國政府以一張表格陳述了這種聯動關係。2025年11月7日刊登《2025年關鍵礦產最終清單》(Final 2025 List of Critical Minerals)的聯邦公報公告中,一欄「副產品」資訊逐字寫著**「鋯——是——鈦、錫」「鉿——是——鋯。」**USGS在《2021年礦產年鑑》(Minerals Yearbook 2021)中以文字形式表述了同一事實:鋯英砂是「鈦礦物——鈦鐵礦與金紅石——重礦物砂開採與加工的共生產品」。

這種聯動在過去十二個月內真實發生。Iluka Resources《2025年年報》(Annual Report 2025)記錄:「因應二氧化鈦市場,特別是顏料相關需求走弱」,Cataby礦與合成金紅石2號窯自2025年12月1日起停產;到2026年3月季度,該礦已處於閒置狀態,「鋯英砂或金紅石均無產出」。Cataby位於Iluka的珀斯盆地(Perth Basin)儲量區,該礦石儲量的重礦物組合中鈦鐵礦占59%,鋯英砂占12%。一個發生在油漆顏料市場內部的決定,切斷了一條鋯英砂供應流。

但「鋯英砂只是副產品」這種說法只對了一半。Iluka的Eucla盆地儲量組合中鋯英砂占45%,鈦鐵礦占26%,按我們自行換算其2025年度帳目——因相關科目以不同幣種公布,此處為近似值——鋯英砂以約三成的噸量貢獻了約五分之三的礦砂業務收入。這種聯動關係在為鈦而建的礦山中很強,在為鋯而建的礦山中則很弱;買方無法選擇停產的是哪一座。

礦山開採端的集中度比通常引用的說法要低:USGS《2026年礦產品概覽》(Mineral Commodity Summaries 2026)估計,2025年全球鋯礦物精礦產量為毛重1,200千噸,其中澳大利亞400千噸、南非270千噸——合計670千噸,占55.8%,莫三比克160千噸。

決定價格的是陶瓷磚、耐火材料與鑄造用砂,而不是先進陶瓷。Iluka 2026年上半年業績——我們是透過行業媒體報導獲知,而非能夠打開的原始文件——稱該市場「是一個供應端的故事,行業性的供應中斷與挑戰正在制約高品質鋯英砂的可得性」,其季度評論則將中國、歐洲與印度的瓷磚需求列為擺動因素。(我們沒有為2026年的短缺量給出噸數,因為未能追溯到原始來源。)一個按規格採購氧化鋯粉末的買家,在一個根本不知道他們存在的市場裡,只能是價格的接受者。

晶體結構必須被破壞,而這一步決定了放射學狀態

鋯英砂是矽酸鋯,ZrSiO₄;按重量計約三分之一是二氧化矽,只有晶體結構被破壞之後,才可能產出高純度產品。J.H. Selby在其IAEA NORM會議論文(作者本身身處鋯英砂行業)中所述的兩條路線,正是在這一步分道:

  • 化學法路線不使鋯英砂發生解離。在700 °C下進行苛性鈉熔融,生成鋯酸鈉,再溶於鹽酸生成氧氯化鋯(ZOC),之後透過煅燒或氫氧化物沉澱轉化為氧化鋯。
  • 熱法路線在1800 °C以上使鋯英砂解離為ZrO₂與SiO₂,之後用苛性鈉溶出二氧化矽;其酸法變體則相反,溶出的是鋯,隨後沉澱為氧化物。Selby指出,這條路線「保留了鈾、釷等高沸點元素」。

地理集中度正是在ZOC這一步收窄——即便是自認為已經繞開它的買家也不例外。Tosoh公開的TZ系列粉末工藝流程為:鋯英砂 → ZrOCl₂·8H₂O(+ YCl₃)→ 水解 → 乾燥 → 煅燒 → 粉碎 → 噴霧乾燥 → 氧化鋯粉末。購買日本產粉末改變的只是由誰來完成水解這一步,並不能去掉氧氯化物這道工序;至於某家廠商的ZOC來源於何處,是任何一家廠商都應當被問到的合理問題。

這一步驟的集中度究竟有多高?流傳的數字——中國約占全球ZOC產量的95%——其來源僅能追溯到付費市場研究報告的摘要,我們不將其作為事實複述。真正屬於一手數據的,是同一國家海關數據內部的一處對比:USGS報告,2021–24年美國進口的鋯礦石與精礦中,南非占48%,澳大利亞占35%,塞內加爾占15%,不見中國身影;而鋯化合物進口中,中國占41%,南非占31%,法國占12%。中國同時也是全球最大的精礦進口國。礦砂朝一個方向流動,化合物則朝另一個方向流動。

由此還帶出一個陷阱。一家中國上市鋯化工生產商經審計的2025年年報,援引中國海關數據,給出2025年鋯英砂進口量約214萬噸,氧氯化鋯出口量約58,000噸。不要把這個噸數與USGS的產量數字並列,就斷定某一方出錯:USGS按毛重統計精礦,並註明中國的進口中包含混合及已分離的重礦物精礦中的鋯英砂,而這部分並未被其計入鋯精礦。申報於HS 2615.10項下的噸數,並不等於鋯英砂本身的噸數。

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放射性首先是一個採購障礙,其次才是一個物理問題

鈾與釷在鋯英砂晶格中替代鋯的位置。Selby給出的多數商用鋯英砂數值為鈾250–350 ppm,釷100–200 ppm,通常處於長期平衡狀態——對應的²³⁸U活度濃度為3–4.5 Bq/g。另一項獨立測量給出更高的數值:巴西CRCN-NE的Hazin及其同事,對一家巴西工廠的鋯英砂產品進行γ能譜分析,報告²³⁸U為4.5–14.0 Bq/g,²³²Th為0.9–7.9 Bq/g。兩者都沒有錯:鋯英砂的放射性因礦床而異,含有獨立獨居石顆粒的礦砂,表現不會與不含獨居石的礦砂相同。

現在來看這些數值必須跨過的界限。

依據文件 界限
歐盟理事會指令2013/59/Euratom,附件VII表A第2部分 U-238系列1 Bq/g,Th-232系列1 Bq/g,K-40為10 Bq/g
同一指令附件VI(依第23條列明的NORM行業) 逐項列出**「鋯英砂與鋯工業」**,與TiO₂顏料生產、磷肥並列
韓國,생활주변방사선 안전관리법 제9조제2항 天然放射性核種一般超過1 Bq/g、K-40超過10 Bq/g的處理者須登記
同法시행령 제4조제2항 數量觸發線:每個營業場所每年處理1,000 kBq(K-40為10,000 kBq)
IAEA SSR-6(第1版修訂),2025年版,第107(f)段 運輸規則不適用於不超過附錄數值10倍的NORM;天然鈾與釷的附錄數值為1 Bq/g,故豁免線為10 Bq/g

韓國的閾值在數值上與歐盟完全相同——兩者都源自上表所示的IAEA豁免值;我們沒有核實其立法沿革,也不作此斷言。依제9조제1항,登記對象的第一類是從事開採、進口或出口、或銷售原料物質(원료물질)的人——鋯英砂的進口商屬於這一描述範圍。시행령 제4조제1항要求在處理地點配備能夠測量活度濃度或劑量率的儀器,該法제11조제1항則要求每次進口或出口均須向核安全與保安委員會申報

數量閾值是以總活度、而非質量的形式寫就的。將1,000 kBq除以活度濃度:

鋯英砂的²³⁸U活度 達到1,000 kBq所需的場所年處理質量
1.0 Bq/g(活度濃度界限本身) 1.0噸
3.09 Bq/g(鈾250 ppm) ≈ 324 kg
4.32 Bq/g(鈾350 ppm) ≈ 231 kg
14.0 Bq/g(巴西高值樣本) ≈ 71 kg

對典型商用鋯英砂而言,一處韓國場所達到數量觸發線,大約只需每年四分之一到三分之一噸——第一個大包裝袋還沒倒空就已經達到。

有兩點需要說明。我們所讀到的條文文本並未明確1,000 kBq是按單一核種計算,還是按合計活度計算;上表僅以²³⁸U單獨計算,這是較為保守的讀法。而且這只是一種條文層面的解讀——我們無法核實核安全與保安委員會在實務中如何處理進口鋯英砂,我們檢索過원료물질處理者登記名錄以及針對鋯英砂的專門指引,兩者均未找到。請向該委員會或持照放射性機構確認,而不要依據我們的解讀或供應商的說法。

運輸通常是較小的問題:普通鋯英砂在3–4.5 Bq/g,處於10 Bq/g豁免線以下,但Hazin的高值樣本²³⁸U與²³²Th合計約達21.8 Bq/g。豁免與否因礦床而異,而非鋯英砂這種物質本身固有的屬性。

接下來是決定您實際暴露程度的關鍵發現。按Selby給出的數值,²³⁸U活度為:原礦鋯英砂3–4.5 Bq/g,化學法氧化鋯低於0.1 Bq/g,工藝廢料流1–2 Bq/g,槽罐殘渣最高可達5,000 Bq/g。這些活度在精煉過程中並未消失,而是轉移進了廢液。但熱法路線的氧化鋯會把它留下來——熔融氧化鋯作為磨料原料時為4–6 Bq/g,作為耐火材料製品時約為2.5至5 Bq/g;而從外購ZOC起步的生產商,大概率不需要申報,因為其原料本身已低於1 Bq/g。因此,這個階梯是:

  • 鋯英砂或磨細粉 ——您所處理的是원료물질;須預期會遇到登記與逐批申報的問題。
  • 熔融或電熔氧化鋯 ——仍很可能高於1 Bq/g。
  • 化學法高純ZrO₂或YSZ粉末 ——按Selby的數值,處於界限以下。

請注意其中的不對稱:熔融級是走量的等級——同一份中國申報文件將其列為陶瓷顏料與釉料原料的一半以上——而化學法等級則是按規格走的等級。因此應要求提供針對²³⁸U、²³²Th與⁴⁰K、以Bq/g計的批次專屬γ能譜證書,而不是一份泛泛的聲明,與我們SEM/EDS批次驗證所遵循的同一套慣例一致。

「99.9% ZrO₂」這個數字說的是兩種元素

鉿與鋯共同存在於鋯英砂晶格中,也隨之一同析出。USGS在一份出版物中給出的比例約為50比1,在另一份中約為34比1,因此應取一個區間。按氧化物計算,這使HfO₂約占商用氧化鋯重量的1.7–2.5 wt%,且不會被去除,這正是業界將純度寫作「ZrO₂ + HfO₂」的原因。Tosoh公開的TZ系列規格在所有等級中都允許HfO₂低於5.0 wt%,Sigma-Aldrich對99.99%痕量金屬基準四氧化鋯的條目中,註明其化驗**「不含約2% HfO₂」**。一份標稱99.99%的材料,完全可以合法地含有2%的另一種元素。在比較報價之前,應先問清分析證書採用的是哪一種慣例——這與塗層粉末數據表上「ZrO₂餘量」一行會包含氧化鉿的問題相同,我們在TBC粉末規格指南中有過說明。

不要要求更低的鉿含量:去除鉿需要按鉿的經濟學水準使用溶劑萃取化學工藝(2025年未鍛造鉿均價為每公斤3,800美元,而海綿鋯僅為每公斤22美元),而且還有一個監管後果。美國出口管制ECCN 1C234涵蓋「鉿含量按重量計低於1份鉿比500份鋯的鋯」,並明確將化合物也納入其中,而不僅限於金屬。該閾值相當於鋯重量的0.2 wt%;而天然鋯中的鉿按重量計約為鋯的2.0–2.9%,是管制線的十到十五倍,因而不會被該條款捕捉。一名在不需要的情況下就在規格書中寫下「不含鉿」或「Hf < 100 ppm」的買家,等於是把自己寫進了一場許可證對話裡。我們只核實了美國的條文,未核實韓國的전략물자수출입고시或中國的兩用物項清單。

我們還檢索過是否存在已發布的ASTM或ISO氧化鋯粉末純度等級標準,未能找到;規格必須建立在明確列出的限值之上,而不是一個等級名稱上。我們據以核對規格的各等級,列於氧化鋯陶瓷頁面下。

一條鏈,三個稅則號

礦砂 → 氧氯化物 → 氧化物,橫跨稅則目錄中的兩個章、三個稅目:

物料 HS稅目 美國稅則待遇
鋯英砂、鋯礦石與精礦 2615.10 第26章;免稅
氧氯化鋯(ZrOCl₂·8H₂O,CAS 7699-43-6) 2827.49 氯氧化物,「其他」。美國海關與邊境保護局(CBP)2003年1月17日裁定NY I87658:HTSUS 2827.49.5000,稅率5.5%
二氧化鋯 2825.60 WCO稅目:「鍺的氧化物二氧化鋯」。美國稅號2825.60.0020,稅率3.7%

在我們能夠完整核實的這一份稅則中,三個稅目對應三種稅率待遇。韓國HSK稅率以及任何FTA分階段撤除安排,我們未核實,也不作陳述;必須逐項確認,正如我們的韓國YSZ進口指南在下游一個環節所得出的結論。

最後,有一項值得明確說明的否定性發現。我們檢索了中國2025年4月與10月兩批出口管制措施——包括譯文形式的公告本身以及對其的分析——查找是否有任何條目涵蓋鋯英砂、氧化鋯或氧氯化鋯。**未發現任何相關條目。**唯一含鋯的管制物項,是釔-鋯合金濺射靶材,其被管制的原因是其中的釔,而非鋯,這一制度我們在釔出口管制分析中國出口管制時間線中做過說明。英文評論中缺乏證據,並不等於證據不存在:請取得書面的자가판정或사전판정,而不要依賴我們的檢索結果。

採購規格中應寫明的內容

  • 明確指明路線 ——苛性熔融/ZOC法、熱法解離(熔融法),或沉澱法。這一項同時決定了雜質特徵譜與放射學狀態。
  • 純度慣例 ——是ZrO₂ + HfO₂,還是單獨的ZrO₂?無論哪種慣例,都要求把HfO₂單列一行。
  • 列出具名的雜質限值,而不是一個籠統的純度數字 ——SiO₂與Cl⁻作為路線標誌物,Na₂O因苛性熔融工藝而存在,此外還有Fe₂O₃與Al₂O₃。
  • 以Bq/g計的批次γ能譜分析,針對²³⁸U、²³²Th與⁴⁰K,適用於礦砂、磨細粉或熔融氧化鋯。
  • 原產國或原產礦山 ——放射性活度因礦床而異。
  • 在發運前確定HS稅目。

常見問題

氧化鋯有放射性嗎?

沒有單一的答案,而這正是要點所在。按Selby的數值,原礦鋯英砂的²³⁸U為3–4.5 Bq/g,化學法氧化鋯低於0.1 Bq/g,熔融氧化鋯高於1 Bq/g。決定因素是路線,而不是化合物本身。

進口鋯英砂是否必須向核安全與保安委員會登記?

按字面解讀,생활주변방사선 안전관리법 제9조適用於進口或銷售원료물질的人,而典型鋯英砂既超過제9조제2항規定的1 Bq/g閾值,也——以每年約231–324 kg計——超過시행령 제4조제2항規定的1,000 kBq數量閾值。但我們無法確認核安全與保安委員會在實務中如何執行這一條款,我們沒有找到公開的處理者名錄,也沒有找到針對鋯英砂的專門指引。在確定進度安排之前,請向該委員會或持照放射性機構確認。

購買日本或歐洲產粉末,能否把中國從我們的供應鏈中移除?

單憑這一點做不到。Tosoh自己公開的工藝流程,起點就是鋯英砂,並經過ZrOCl₂·8H₂O這一步——這本就是苛性熔融路線的定義所決定的;更換供應商,改變的只是由誰來完成水解這一步。我們核實了這一流程適用於一家日本廠商,即Tosoh;對於歐洲廠商,我們沒有核實到任何一方的情況,某家廠商的ZOC來源於何處,值得直接詢問。

氧化鋯或鋯英砂是否在中國的出口管制清單上?

我們檢索了中國2025年的出口管制公告,查找是否有涉及鋯英砂、氧化鋯或ZOC的條目,未發現任何相關條目。唯一含鋯的管制物項——釔-鋯濺射靶材——被管制的原因是其中的釔,而非其中的鋯。請取得書面的자가판정或사전판정,而不要依賴我們的檢索結果。

參考資料(公開來源)

  • 聯邦公報,Final 2025 List of Critical Minerals,2025年11月7日——副產品對照表。
  • USGS,Mineral Commodity Summaries 2026年版與2025年版,及Minerals Yearbook 2021「Zirconium and Hafnium」條目——產量、進口來源、價格、稅則號,以及兩個鋯鉿比數值。
  • Iluka Resources Limited,Annual Report 2025Quarterly Review to 31 March 2026。其2026年上半年業績(2026年8月18日)僅透過行業媒體報導獲知。
  • J.H. Selby(Zircon Minerals Committee,Richards Bay),「The industrial uses of zircon and zirconia, and the radiological consequences of these uses」,IAEA NORM會議論文,2007年前後。
  • C.A. Hazin及其同事(CRCN-NE/CNEN),「Determination of ²³⁸U, ²³²Th and ⁴⁰K in Zircon Sand Products from a Processing Plant in Brazil」,IRPA。
  • Council Directive 2013/59/Euratom,附件VI與VII;IAEA SSR-6(第1版修訂),2025年版,第107(f)段及附錄;대한민국 생활주변방사선 안전관리법 (법률 제20141호) 제9조·제11조 與 시행령 (시행 2025-09-30) 제4조。
  • 15 CFR Part 774 Supp. No. 1,ECCN 1C234;WCO協調制度第28章;美國CBP裁定NY I87658(2003年1月17日)。
  • Tosoh Corporation,Zirconia產品手冊(未標註日期;2026年9月存取);Sigma-Aldrich四氧化鋯(99.99%痕量金屬基準)產品條目。
  • 一家中國上市鋯化工生產商經審計的2025年年報(2026年4月備案),援引中國海關數據。

以上數字反映撰稿時點的公開來源;價格與韓國的行政立場可能發生變化。

Nami Tech Solutions在氧化鋯與鋯原料上以專案為單位應對,而非依靠常備庫存。我們在這條鏈條中所做的,是不起眼的那部分:在第一份報價被拿來比較之前,先把路線與純度慣例固定在規格書中,再對照這份文件逐項核讀批次證書,並在材料啟運之前敲定HS稅目。

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