锆铁的性质及用途
锆的应用领域非常广泛
锆的应用领域非常广泛，主要以硅酸锆、氧化锆的形式应用于陶瓷、耐火材料等领域，仅有3%-4%左右的锆被加工成金属锆（或称海绵锆）的形式，再进一步加工成各种锆合金，应用于核燃料组件或者普通工业领域：如化工设备。
本文着重介绍金属锆（或称海绵锆）及下游锆合金材的制造及应用情况。
一、锆的简介锆（Zirconium）的元素符号Zr，位于化学元素周期表中IV-B族，它的原子序数是40，是一种银白色的过渡金属。
锆的表面易形成一层氧化膜，具有光泽，故外观与钢相似。
有耐腐蚀性，但是溶于氢氟酸和王水；高温时，可与非金属元素和许多金属元素反应，生成固体溶液化合物。
锆的可塑性好，易于加工成板、丝等。
锆在加热时能大量地吸收氧、氢、氮等气体，可用作贮氢材料；锆的耐蚀性比钛好，接近铌、钽。
锆主要以矿物形式存在于自然界，锆在地壳中锆的含量居第20位，比常见的金属铜、铅、镍、锌多，却被称为“稀有金属”，是因为制取工艺较为复杂，不易被经济地提取。
另外，在已发现的40多种锆铪矿床中，具有工业开采价值的只有10种左右，用于工业生产的仅有锆英石和斜锆石两种。
二、锆资源储量丰富、供应集中据美国地质调查局（USGS）统计，全球锆储量51百万吨、基础储量77万吨(以ZrO2计)，其中澳大利亚和南非拥有世界上最大的锆英砂储量，储量占比分别占44.6%和25.0%，基础储量占比45.45%、18.18%。
我国资源储量相对比较缺乏，储量和基础储量进展世界的0.98%和4.81%。
锆英砂主要产地集中于澳大利亚、南非Richards Bay Deposit 地区、美国佛罗里达以及非洲的莫桑比克和亚洲的印度尼西亚、越南、印度等。
目前世界年产锆英砂在125-130万吨之间。
澳大利亚是世界第一大锆英砂生产国，目前占世界市场份额总量1/3 以上。
南非是世界第二大锆英砂生产国，产量仅次于澳大利亚，目前占世界市场份额总量约1/3。
中国锆英砂产地主要分布在海南的文昌和万宁、广东的湛江，年产量约为2万吨。
锆元素的独特特性从核工业到珠宝
锆元素的独特特性从核工业到珠宝锆元素（Zirconium）是一种化学元素，原子序数为40，符号为Zr。
它是一种非常硬的、耐腐蚀的金属，具有多种独特的特性。
这些特性使得锆元素在不同的领域得到广泛应用，从核工业到珠宝制作。
1. 锆元素在核工业中的应用锆元素的核特性使其成为核工业中不可或缺的元素。
首先，锆元素具有极高的中子吸收截面，可以用来制作核反应堆的燃料包壳。
其次，锆元素的耐腐蚀性能优异，即使在高温、高压和强酸环境下，也能保持稳定性。
因此，锆元素广泛应用于核燃料生产、核电站建设和核废料处理等核工业领域。
2. 锆元素在航空航天领域的应用由于锆元素的高强度和耐腐蚀性，它在航空航天领域的使用也日益增多。
锆元素可以用于制作航空发动机零部件、涡轮叶片以及耐高温材料等。
其出色的机械性能和高温稳定性，使得锆元素成为航空航天领域中重要的材料之一。
3. 锆元素在医疗领域的应用锆元素在医学领域的广泛应用主要体现在人工关节和种植物制造方面。
由于锆元素的优异生物相容性和耐腐蚀性，它可以用来制作人工髋关节、人工牙齿和骨科植入材料等。
锆元素制成的人工关节具有优异的耐磨性和细胞相容性，可以有效改善患者的生活质量。
4. 锆元素在珠宝制作中的应用锆元素由于其独特的物理特性，如高折射率和强散射能力，常被用作人造宝石的替代品。
天然的锆石，也称为弗赖斯尔石，是一种有色宝石，具有艳丽的颜色和高光泽度。
由于天然锆石价值昂贵，人造锆石成为了制作珠宝的理想选择。
制作人造锆石的工艺越来越先进，使其在珠宝市场上备受欢迎，成为了时尚珠宝的常用材料之一。
总结：锆元素作为一种独特的金属元素，具有多种特性使其在不同领域得到广泛应用。
从核工业到珠宝制作，锆元素在各个领域都发挥着重要作用。
无论是作为核燃料的燃料包壳，还是作为人工关节的材料，锆元素展示了其独特的耐腐蚀性和生物相容性。
而在珠宝制作中，人造锆石则成为了一种经济实惠且美丽的选择。
锆元素的独特特性为各行业带来了许多创新和发展机会，为我们的工业、科技和生活增添了色彩。
金属冶炼锆冶炼工艺
锆可用于制造耐腐蚀的管道、反应器 、热交换器等化工设备。
02
锆的冶炼工艺
锆矿石的采选
锆矿石的来源
锆矿石主要来源于岩浆岩、变质岩和沉积岩，其中以岩浆岩中的锆石和变质岩中的锆石最具工业 价值。
采矿方法
根据矿石的赋存状态、地形条件、矿体规模和采矿成本等因素，选择合适的采矿方法，如露天开 采、地下开采等。
金属冶炼锆冶炼工艺
$number {01} 汇报人：可编辑
2024-01-06
目录
• 锆的性质和用途 • 锆的冶炼工艺 • 锆冶炼的环保问题 • 锆冶炼的未来发展 • 案例分析
01
锆的性质和用途
锆的性质
1 3
物理性质
锆是一种银白色的金属，具有较高的熔点和沸点，良好的塑 性和延展性。
化学性质
2
锆在常温下不易氧化，但在高温下能与多种气体反应，如氧
激光熔炼法
利用高能激光束将原料熔化，再 通过快速冷却、结晶等方法得到 金属锭，具有高精度、高效率等 优点。
05 案例分析
某公司锆冶炼工艺流程
原料准备
将锆英石、石灰石、白云石等原 料进行破碎、磨细，以便于后续 的冶炼过程。
氧化精炼
在熔炼过程中，通过向熔体中通 入氯气或氧气，使锆英石中的杂 质氧化，生成气体和渣被排除。
对生产过程中产生的固体废物进行分类处理和 处置，以减少对土壤和地下水的污染。
某公司未来发展计划
技术研发
加大技术研发力度，提 高锆冶炼工艺的技术水
平和生产效率。
环保升级
持续改进环保措施，降 低生产过程中的污染物
排放。
市场拓展
积极开拓国内外市场， 提高产品知名度和市场
占有率。
锆的性质和用途
锆的性质和⽤途今天我们来介绍⼀些关于锆元素的知识吧，希望对⼤家有⼀些帮助。
⾸先，让我们来了解⼀下锆元素最基本地⼀些元素信息吧。
锆是⼀种化学元素，它的化学符号是Zr，它的原⼦序数是40.锆的熔点是1854摄⽒度，这个熔点可说是⽐较⾼的，它的沸点是4377摄⽒度，这也是在同类物质是⽐较⾼的了。
锆的密度是6.49克/⽴⽅厘⽶，这个密度⼤约是⽔的密度的6.49倍，⼤家可以感觉⼀下锆的重量，这样⼀⽐较就⽐较有参照，⽐较好是⼀种⾦属元素，⽽且是属于过渡⾦属。
过渡元素就是指元素周期表中d区的⼀系列锆有着⽐较的耐蚀性，它的耐蚀性⽐钛要好，地壳中锆的含量在所有的元素中位于第19位，差不多和铬的含量相等。
锆⼴泛的分布于⾃然界中，⼀般来说，具有⼯业价值的锆矿，⼀般是锆英⽯和斜锆⽯。
锆英⽯被⼴泛的⽤于耐⽕材料（称为锆酸盐⽕砖、如锆钢⽟砖等），铸型⽤砂（精型⽤砂（精密铸件砂型），陶瓷及搪瓷器具，此外也⽤于⾦属（海绵锆）、合⾦、玻璃以及化合物（⼆氧化锆、氯氧化锆、锆酸钠、氟锆酸钾、硫酸锆等）。
锆是发展原⼦能不可缺少的⼀种原料。
锆热中⼦俘获截⾯⼩，有着突出的核性能，可以⽤作反应堆芯结构材料。
中⼦俘获亦称“中⼦吸收”，⽤中⼦作“炮弹”去轰击原⼦核。
当⼀个中⼦挤进原⼦核这个球体时，通常称为中⼦俘虏。
锆在军⼯中有着很⼤的作⽤。
在军⼯⽣产中，只要在钢⾥加进千分之⼀的锆，钢的强度和硬度就会惊⼈的提⾼。
因此，在制造甲车、坦克、⼤炮和防弹板等武器的时候，含锆的装甲钢、⼤炮锻件钢、不锈钢和耐热钢等是⾮常重要的材料。
锆是⼀种稀有⾦属，具有惊⼈的抗腐蚀性能、极⾼的熔点、超⾼的硬度和强度等特性，被⼴泛⽤在航空航天、军⼯、核反应、原⼦能领域。
好了，今天我们关于锆的知识就讲到这⾥吧，希望通过今天的讲解能够对⼤家有⼀个很好的帮助。
锆材的特点
锆单质
的可塑性好，易于加工成板、丝等。锆在加热时能大量地吸收氧、氢、氮等气体，可用作贮氢材料。锆的耐蚀性比钛好，接近铌、钽。锆与铪是化学性质相似、又共生在一起的两个金属，且含有放射性物质。地壳中锆的含量居第19位，几乎与铬相等。自然界中具有工业价值的含锆矿物，主要有锆英石及斜锆石。
锆（Zirconium）是一种化学元素，它的化学符号是Zr，它的原子序数是40，是一种银白色的高熔点金属之一，呈浅灰色。密度6.49克/厘米3。熔点1852±2℃，沸点4377℃。化合价+2、+3和+4。第一电离能6.84电子伏特。锆的表面易形成一层氧化膜，具有光泽，故外观与钢相似。有耐腐蚀性，可溶于氢氟酸和王水；高温时，可与非金属元素和许多金属元素反应，生成固体溶液化合物。
编辑本段特点
锆是一种稀有金属，具有惊人的抗腐蚀性能、极高的熔点、超高的硬度和强度等特性，被广泛用在航空航天、军工、核反应、原子能领域。本次"神六"上使用的抗腐蚀性、耐高温的钛产品，其抗腐蚀性能远不如锆，其熔点1600度左右，而锆的熔点则在1800度以上，二氧化锆的熔点更是高达2700度以上，所以锆作为航空航天材料，其各方面的性能大大优越于钛。
编辑本段理化参数
体积
14.1立方厘米/摩尔
含量
太阳中的含量：0.04
海水中的含量：0.000009（微量元素）
地壳中含量：190（微量元素）
周期表参数
相对原子质量[2]：91.224（2）
原子序数：40
质子数：40
中子数：见“同位素”
所属周期：5
锆的基本知识
锆的基本知识•时间：2009/7/27 15:41:32 作者：admin 点击：10012次网站电话：************免费发布供求免费试用•锆声母:g字头:锆，（，鋯，）四笔号码:3736注音:gào摘要:gao笔画:12画部首画:05部首:钅部释义:金属元素，符号Zr。
银灰色，有光亮，质硬，熔点高，耐腐蚀，可用做原子反应堆铀棒的外套和真空仪器的除气剂。
锆与钍、镁的合金轻而耐高温，可做飞行器的外壳。
部首查询:05钅部锆zirconium一种化学元素。
化学符号 Zr，原子序数40 ，原子量91.224，属周期系ⅣB族。
1789年德意志M.H.克拉普罗特在分析锆石时发现一种新元素的氧化物，新元素被命名为zirc-onium，该字来源于zircon（锆石）。
1824年瑞典J.J.贝采利乌斯用金属钾还原锆氟酸钾，制得了金属锆。
锆在地壳中的含量为0.025％，锆的主要矿物有锆石（ZrSiO4）和二氧化锆矿（ZrO2），锆石与钛铁矿、金红石、独居石共生，也可在海滩砂石中找到。
锆是银灰色有光泽的金属，外观像钢，熔点1852±2℃，沸点4377℃ ，密度6.49克／厘米3 。
锆的化学性质不活泼，致密的金属锆在空气中比较稳定，加热时，表面形成氧化物覆盖层，失去金属光泽。
粉末状的锆容易在空气中燃烧，细的锆丝可用火柴点燃。
锆对氧具有很强的亲和力，它能夺去氧化镁、氧化铍和氧化钍中的氧，本身成为二氧化锆。
锆有强烈的吸氢性能，最大吸氢量相当于 ZrH ，可用作储氢材料。
高温下锆还能与氮作用。
锆不与稀盐酸、稀硫酸和强碱溶液作用，但容易溶解在氢氟酸和王水中。
锆的氧化态为＋2 、＋3、＋4，其中＋4价化合物最稳定。
锆石加入适量的石油焦，在1000℃通入氯气，可得四氯化锆，它的蒸气与熔融的金属镁接触，即被还原为金属锆。
高纯度金属锆可用碘化物热分解法制取。
锆合金的热中子吸收截面小，耐腐蚀性能好，用作核反应堆的堆芯结构材料。
Zr(锆)在钢中的作用
锆在钢中的作用锆是稀有金属。
它的熔点是(1852±2)℃。
它是碳化物形成元素。
在炼钢过程中锆是强有力的脱氧和脱氮元素。
锆能细化钢的奥氏体晶粒，它和硫能化合成硫化锆，因此能防止钢的热脆性。
(1)锆对钢的组织及热处理的影响锆对纯铁和碳素钢的退火组织有细化作用，它使铁素体晶粒度细化。
对于高碳钢来说，它对渗碳体球化有促进作用，在这方面的效果，铸钢比较明显。
锆是阻止奥氏体在高温下晶粒长大的元素之一。
关于锆对淬透性的关系，若锆（作为合金元素）固溶于奥氏体中，它对淬透性的增加有很显著的作用。
锆增加淬透性的作用次于硼，而在钛和钒之间。
(2)锆对工艺性能的影响锆对热加工性能的影响，由于锆与硫形成硫化锆，所以是防止热脆性的有效元素之一。
加入少量锆，对低温回火高碳工具钢的切削寿命有显著提高。
8）锆（Zr）锆是强碳化物形成元素，它在钢中的作用与铌、钽、钒相似。
加入少量锆有脱气、净化和细化晶粒作用，有利于钢的低温性能，改善冲压性能，它常用于制造燃气发动机和弹道导弹结构使用的超高强度钢和镍基高温合金中。
工业用途吸气剂锆和锂及钛一样能强烈地吸收氮、氢、氧等气体。
当温度超过摄氏九百度，锆能猛烈地吸收氮气；在摄氏二百度的条件下，一百克金属锆能够吸收八百一十七升氢气，相当于铁的八十多万倍。
锆的这种特性已被广泛利用，比如在电真空工业中，人们广泛利用锆粉涂在电真空元件和仪表的阳极和其他受热部件的表面上，吸收真空管中的残余气体，制成高度真空的电子管和其他电真空仪表，从而提高它们的质量，延长它们的使用时间。
[11]冶金作用锆还可以用做冶金工业的“维生素”，发挥它强有力的脱氧、除氮、去硫的作用。
钢里只要加进千分之一的锆，硬度和强度就会惊人地提高；含锆的装甲钢、不锈钢和耐热钢等，是制造装甲车、坦克、大炮和防弹板等国防武器的重要材料。
把锆掺进铜里，抽成铜线，导电能力并不减弱，而熔点却大大提高，用做高压电线非常合适。
含锆的锌镁合金，又轻又耐高温，强度是普通镁合金的两倍，可用到喷气发动机构件的制造上。
锆
火材料中最有价值的化合物。
二氧化锆是新型陶瓷的主要材料，不可用作抗高温氧化的加热材料。
二氧化锆可作耐酸搪瓷、玻璃的添加剂，能显著提高玻璃的弹性、化学稳定性及耐热性。
锆英石的光反射性能强、热稳定性好，在陶瓷和玻璃中可作遮光剂使用。
锆在加热时能大量地吸收氧、氢、氨等气体，是理想的吸气剂，如电子管中用锆粉作除气剂，用锆丝锆片作栅极支架、阳极支架等。
粉末状铁与硝酸锆混合，可作闪光粉。
金属锆几乎全部用作核反应堆中铀燃料元件的包壳。
也用来制造照相用的闪光灯，以及耐腐蚀的容器和管道，特别是能耐盐酸和硫酸。
锆的化学药品可作聚合物的交联剂。
金属形式存在的锆，主要用于化学工业和核反应堆工业，以及用于要求耐蚀、耐高温、特殊熔合性能或吸收特殊中子的其他工业，在美国，锆总消耗量中约有8％用于这些工业，而铪金属的唯一有意义的应用是用在军舰的核反应堆。
锆金属用多段提炼法获得。
最初锆英石在电炉中和焦炭反应产生碳氢化锆，然后氯化生成四氯化锆。
镁还原四氯化锆法（Thekrollprocess）包括四氯化物的还原，它把镁金属放在一种惰性的气体中，用来获得海绵状锆金属。
可以用碘化物热离解法精炼高纯度锆金属，在这一过程中，依靠金属和碘蒸气在200℃的温度下发生反应，并将易挥发的碘送往连接器中，使锆成为易挥发碘的形态，从而与大多数杂质分离。
大约在1300℃的温度下，碘化物在加热的灯丝上被分离。
灯丝上附着高纯度的锆。
释放出来的碘从灯丝中转移，这种产物称为锆晶棒。
锆石硬度为8，钻石硬度为10。
锆石的著名产地有斯里兰卡、泰国、老。
挝、柬埔寨。
我国云南出产的锆石一般需经加热改色处理锆石（英文名称：zircon）是一种硅酸盐矿物，锆石是一种性质特殊的宝石。
它有较高的折光率和较强的色散，无色或淡蓝色的品种加工后，象钻石一样有较强的出火现象。
由于它在外观上与钻石很相似，因而被誉为可与钻石媲美的宝石。
它是提炼金属锆的主要矿石。
锆石广泛存在于酸性火成岩，也产于变质岩和其他沉积物中。
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书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
锆铁的性质及用途
锆铁是由锆与铁及硅、铝等元素组成的铁合金。
炼钢用的锆铁是锆硅铁，
含Zr15%～45%，Si30%～65%。
用铝热法生产的则因含铝故称锆铝铁，含
Zr15%。
1789 年德国克拉普罗特(M.H.Klaproth)发现了一种新的氧化物，取名叫Zircomia。
1824 年瑞典贝采利厄斯(J.J.Berzelius)用钾还原K2ZrF6 的方法，首次制出锆。
1923 年美国钢厂首次进行了用锆硅铁做脱氧剂的试验，取得良好效果。
之后开始用金属热法生产出锆硅铁和锆铝铁。
中国南京特殊合金厂，于1987 年试制出锆硅铁，含Zr20%～40%，Si45%～55%;用作炼钢脱氧剂。
性质锆的原子量为91.22。
外层电子结构为ztdz5s。
熔点1852℃。
沸点4400℃。
密度6.49g/cm3(20℃)。
锆铁系相图见一FN。
锆与铁生成稳定的化合物
FeZr2(45.1%zr)，熔点1650℃，FeZr 系内有两个共晶体。
在16%Zr 时共晶熔点为1330℃;在84%Zr 时共晶熔点约为940℃。
锆与硅生成多种硅化锆。
有Zr：Si(Si13.65%)，ZrSi3(Si15.55%)，ZrSi(Si23.55%)和ZrSi2(si38.12%)等。
商品锆硅铁的密度约3.5g/cm3，熔化温度范围为1260～1345℃。
用途锆是稀有金属。
它是碳化物形成元素。
在炼钢过程中，锆是强有力的脱氧和脱氮元素。
锆
能细化钢的奥氏体晶粒。
它和硫能化合成硫化锆，因此能防止钢的热脆性。
锆
还有降低钢的应变时效现象和提高钢的低温韧性等优点。
锆在铸铁中的作用类似钛。
可形成碳化锆，与硫结合形成硫化物。
在冷却时
促进石墨的生成。
少量的锆即有利于白口铸铁的石墨化，使白口铁灰口化。
在
生产韧性铸铁时缩短退火时间。
锆资源含锆矿石有十几种。
而在工业上可用的只有锆英石(zircon)和斜锆石(baddeleyite)两种。
锆英石也叫锆石，是分布最
广的锆矿物。
主要产地为美国、巴西、印度、澳大利亚、中国和独联体等国。
其主要组成为ZrO2SiO2。
理论成分为：ZrO267.01%和SiO233.99%。
锆英石矿。