锆的各种物理化学性能

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锆合金和钛合金 硬度-概述说明以及解释

锆合金和钛合金 硬度-概述说明以及解释

锆合金和钛合金硬度-概述说明以及解释1.引言1.1 概述锆合金和钛合金是两种常见的结构材料,具有相似的性质和应用领域,但在硬度方面存在一定差异。

锆合金是一种以锆为主要成分的合金材料,具有良好的耐热性、耐腐蚀性和高强度。

钛合金则是一种以钛为主要成分的合金材料,具有高强度、轻量化、耐腐蚀等特点。

硬度作为材料力学性能的重要指标之一,对材料的使用性能和工程应用起着关键性的作用。

在硬度方面,锆合金相对于钛合金来说相对较低。

锆合金的硬度主要受到其晶体结构和成分的影响。

锆合金晶体结构为六方最密堆积结构,其晶体间的键结构较弱,因此锆合金的硬度相对较低。

而钛合金具有良好的热处理性能,其中添加不同的合金元素可以显著提高钛合金的硬度。

锆合金和钛合金由于其特殊的物理和化学性质,被广泛应用于航空航天、能源、医疗器械和汽车等领域。

锆合金在核工业中具有重要的应用,可以用于制作核反应堆组件和核燃料包壳,其优异的耐腐蚀性能和高温稳定性使其成为核工程领域的理想材料。

而钛合金由于其优良的强度和轻量化特点,被广泛应用于航空航天和航空制造领域,用于制作飞机结构件和发动机部件。

针对锆合金和钛合金的制备方法,随着科学技术的进步,不断涌现出更多的先进制备技术。

常见的锆合金制备方法包括熔炼法、粉末冶金法和等离子喷涂法等,通过合理的工艺参数可以得到不同组织和性能的锆合金。

而钛合金制备方法主要包括粉末冶金法、熔炼法和等离子喷涂法等,通过优化合金配比和工艺参数可以得到具有不同性能的钛合金材料。

总之,锆合金和钛合金作为常见的结构材料在硬度方面存在一定差异。

随着科学技术的发展和材料制备技术的进步,锆合金和钛合金的硬度特性将得到进一步的优化和改进,为其在不同领域的广泛应用提供更好的支持。

1.2 文章结构文章结构:本文分为引言、正文和结论三个部分。

引言部分包括概述、文章结构和目的三个小节。

首先在概述部分,介绍了锆合金和钛合金硬度这一话题的背景和重要性。

接着在文章结构部分,说明了本文的大纲和各个章节的内容安排,以及各章节之间的逻辑关系。

耐火材料级别磷酸锆

耐火材料级别磷酸锆

耐火材料级别磷酸锆磷酸锆是一种耐火材料,具有优良的耐高温性能和化学稳定性。

它被广泛应用于各种高温工业领域,如冶金、化工、电力等。

本文将从磷酸锆的性质、制备方法以及应用领域等方面进行详细介绍。

一、磷酸锆的性质磷酸锆是一种无机化合物,化学式为Zr(HPO4)2。

它具有高的熔点和热稳定性,能够在高温环境下保持较好的物理和化学性质。

磷酸锆的晶体结构属于正交晶系,具有良好的晶体形态和晶格稳定性。

此外,磷酸锆还具有较低的热膨胀系数和热导率,能够有效地抵抗高温热应力和热震。

二、磷酸锆的制备方法磷酸锆的制备方法主要包括溶液法、固相法和气相法等。

其中,溶液法是一种常用的制备方法。

该方法首先将锆盐和磷酸盐溶解在适量的溶剂中,形成磷酸锆的溶液。

然后,通过蒸发结晶或者沉淀法将溶液中的磷酸锆沉淀下来。

最后,经过干燥和煅烧等步骤,即可得到高纯度的磷酸锆产品。

三、磷酸锆的应用领域1. 冶金领域:磷酸锆被广泛应用于冶金行业,用于制备高温炉窑的耐火材料。

由于磷酸锆具有耐高温、耐腐蚀等优良性能,能够有效地保护冶金设备不受高温和腐蚀介质的侵蚀,因此在冶金炉窑的内衬、炉壁等部位有着重要的应用。

2. 化工领域:磷酸锆也被广泛应用于化工行业,用于制备耐酸碱腐蚀的设备和管道。

在一些酸碱腐蚀性较强的化工生产过程中,常常需要使用耐火材料来保护设备和管道不受腐蚀。

磷酸锆由于其卓越的耐腐蚀性能,成为理想的选择。

3. 电力领域:磷酸锆在电力行业中也有广泛的应用。

在一些电力设备中,如燃煤锅炉、石油化工装置等,由于工作环境的高温和腐蚀性,需要使用耐火材料来保护设备的正常运行。

磷酸锆作为一种耐高温和耐腐蚀的材料,被广泛应用于这些设备的内衬、炉排等部位。

4. 其他领域:除了上述行业,磷酸锆还在其他领域中得到应用。

例如,在航空航天、核工业、玻璃制造等领域,由于工作环境的特殊性,也需要使用耐火材料来满足高温和腐蚀的要求。

磷酸锆由于其出色的耐火性能,成为这些领域的重要材料之一。

二氧化锆标准物质

二氧化锆标准物质

二氧化锆标准物质是一种高纯度的二氧化锆,具有高纯度、高密度、高稳定性等特点。

它通常用于校准仪器、测试材料性能、研究物理化学性质等。

二氧化锆标准物质的物理性质包括:
1.色无臭无味晶体,熔点约为2700°C,沸点约为4300°C,密度约为5.85g/cm3。

2.不溶于水,溶于浓硫酸和氢氟酸,与碱共熔形成锆酸盐。

3.加热时发出强烈的白光,可用于电弧中与碳作用生成碳化锆。

二氧化锆标准物质的化学性质包括:
1.由灼烧二氧化锆水合物或挥发性含氧酸锆盐所得的二氧化锆为白色粉末,不溶于水。

2.经由轻度灼烧所得的二氧化锆,比较容易被无机酸溶解。

3.强热灼烧所得的二氧化锆只溶于浓硫酸和氢氟酸,经过熔融重结晶的二氧化锆贝与氢氟酸作用。

4.二氧化锆是种两性氧化物,与碱共熔可形成锆酸盐,但锆酸盐遇水容易水解沉淀。

5.-氧化锆与碳和氯气高温反应,或者与四氯化碳反应,生成四氯化锆及=氯氧化锆,水解又得到二氧化锆。

6.在电弧中与碳作用生成碳化锆。

7.用作白炽灯罩级用于金属锆及其化合物的原料,制耐火材料、研磨材料、陶瓷颜料和锆酸盐等。

8.纯度高的二氧化锆用于光学玻璃纤维、特种陶瓷、高温隔热纤维,以及人造宝石等。

总之,二氧化锆标准物质是一种非常重要的化学物质,在多个领域都有广泛的应用。

氧化锆在玻璃熔制中的作用(一)

氧化锆在玻璃熔制中的作用(一)

氧化锆在玻璃熔制中的作用
1. 氧化锆的物理性质
- 氧化锆是一种化学物质,具有高熔点、高硬度和优异的化学稳定性。

- 其晶体结构稳定,具有良好的耐磨性和耐腐蚀性。

2. 氧化锆在玻璃制备中的应用
- 在玻璃熔制过程中,氧化锆作为添加剂能够提高玻璃的化学稳定性和机械强度。

- 氧化锆可以改善玻璃的耐磨性和耐高温性能,使得玻璃制品更加耐用和耐腐蚀。

- 由于氧化锆本身具有高熔点,添加适量的氧化锆可以提高玻璃的熔点,改善玻璃的熔融性能和稳定性。

3. 氧化锆对玻璃质量的影响
- 氧化锆的添加可以减少玻璃中的气泡和夹杂物,提高玻璃的透明度和光学性能。

- 适量的氧化锆可以改善玻璃的表面光洁度和平整度,使得玻璃制品更具装饰性和美观性。

- 氧化锆对玻璃的影响还包括提高玻璃的化学惰性,减少与外界环境的相互作用,延长玻璃制品的使用寿命。

4. 氧化锆在特种玻璃制备中的应用
- 在光学玻璃、夜视仪器玻璃、激光玻璃等特种玻璃的生产中,氧化锆作为添加剂具有重要作用。

- 氧化锆可以提高特种玻璃的抗冲击性和耐磨性,满足特殊环境下的使用要求。

- 特种玻璃制备中的氧化锆添加技术已经得到了广泛的应用和推广,为相关领域的发展提供了有力支撑。

5. 结语
氧化锆在玻璃熔制中的作用是多方面的,不仅可以改善玻璃的物理性能和化学稳定性,还可以提高特种玻璃的性能和品质。

随着科技的发展和工艺的进步,氧化锆在玻璃工业中的应用前景将会更加广阔,为玻璃制品的生产和应用带来更多的创新和发展。

氧化锆块的介绍和用途

氧化锆块的介绍和用途

氧化锆块的介绍和用途【摘要】氧化锆块是一种重要的无机化合物,在工业和医疗领域具有广泛的应用价值。

本文首先介绍了氧化锆块的制备方法,包括物理性质和化学性质。

随后探讨了氧化锆块在工业领域的应用,如陶瓷制造和电子材料。

同时也分析了氧化锆块在医疗领域的潜在用途,如人工关节和牙科材料。

展望了氧化锆块未来的发展前景,指出其在材料科学和医学领域的重要性。

这篇文章旨在全面介绍氧化锆块的特性和应用,为读者提供对其重要性和潜力的深入了解。

【关键词】氧化锆块,制备方法,物理性质,化学性质,工业应用,医疗应用,发展前景,展望1. 引言1.1 什么是氧化锆块氧化锆块是一种由氧化锆制成的块状材料。

氧化锆是一种无机化合物,化学式为ZrO2。

它具有高熔点、高硬度、耐高温等优良性能,因此被广泛用于各种工业和科研领域。

氧化锆块通常具有白色或无色的外观,具有良好的光学性能和化学稳定性。

由于氧化锆块具有优异的性能和广泛的应用领域,因此备受关注和研究。

在工业和医疗领域,氧化锆块的应用越来越广泛,为各个行业带来了巨大的发展机遇。

通过对氧化锆块的制备方法、物理性质、化学性质以及应用领域的深入研究,可以更好地发挥其作用,推动相关领域的发展和创新。

对氧化锆块的深入了解能够为其未来的发展提供更多的可能性和机遇。

1.2 为什么氧化锆块受到关注氧化锆块受到广泛关注的原因有很多。

氧化锆块具有优异的物理性质,如硬度高、耐磨、抗腐蚀等特点,使其在工业领域有着广泛的应用价值。

氧化锆块的化学性质稳定,具有良好的耐高温性能,能够在极端环境下保持稳定的性能,因此在航空航天等领域备受青睐。

氧化锆块还具有辐射防护、医用陶瓷等多种特殊功能,使其在医疗领域有着广泛的应用前景。

氧化锆块在各个领域都具有重要的作用和应用前景,因此备受关注和重视。

未来随着科技的不断发展和进步,氧化锆块将会在更多领域展现出其重要作用,有望成为未来材料科学研究的热门领域之一。

2. 正文2.1 氧化锆块的制备方法1. 溶胶-凝胶法:该方法是通过将氧化锆前体溶解在适当的溶剂中形成溶胶,然后通过凝胶化和热处理使其转变为凝胶,最终得到氧化锆块。

锆的晶体结构

锆的晶体结构

锆的晶体结构1. 前言锆是一种稀有金属,原子序数为40,化学符号为Zr。

它是一种非常坚韧、耐腐蚀和高温金属,被广泛用于核电厂、航空航天工业、化学工业和医疗器械制造等领域。

锆晶体结构的研究对于了解锆的物理化学性质和应用具有重要意义。

本文将介绍锆的晶体结构及其特点。

2. 锆的晶体结构锆晶体结构属于典型的紧密堆积结构,它是由面心立方(cubic close packing, CCP)构成的。

锆晶体的元胞中,锆原子占据顶点及相邻六面体中心,共12个,氧原子占据反面心位置,共八个。

锆晶体的晶胞参数为a=b=c=3.2325Å,α=β=γ=90°,属于正交晶系。

3. 锆的晶体结构特点锆晶体结构具有以下特点:3.1 紧密堆积结构锆晶体结构采用了面心立方堆积,具有高度紧密的结构。

在锆晶体中,每个晶格中有4个原子,所以密度很大,为6.51g/cm³,比铁的密度还要大。

这种高度紧密的结构使得锆具有较高的韧性和强度,可以作为高强度材料的重要组成部分。

3.2 氧化物结合锆晶体中的氧原子占据反面心位置,与锆原子形成强烈的氧化物结合。

这种结合对于锆的化学稳定性和耐腐蚀性起到了重要作用,在高温、高压等恶劣条件下仍能保持稳定。

3.3 同位素效应锆晶体中有五种天然同位素,其中稀有同位素Zr-96的存在使得锆具有了一些奇特的物理性质。

例如,锆的热中子截面很小,使其成为热中子反应堆中的良好反应控制材料;同时,Zr-96的衰变会产生特殊的电子截止辐射效应,使得锆可以用于辐射计数器的制造。

4. 结论锆晶体结构具有高度紧密的面心立方堆积结构,具有强烈的氧化物结合,具有独特的同位素效应,具有高强度、耐腐蚀等优越性能。

研究锆晶体结构的特点,对深入认识锆的物理化学性质和应用具有十分重要的意义。

锆有什么用途

锆有什么用途

锆有什么用途锆是一种广泛应用的重要金属,具有许多重要的用途。

下面将详细介绍锆的用途。

1. 锆合金的应用:锆合金是锆与其他金属元素(如铁、铜、锡等)合成的合金。

由于锆合金具有良好的耐热性、抗腐蚀性和高强度特性,因此广泛应用于航空航天、核能工程、化工设备等领域。

例如,锆合金在核反应堆中用作结构材料,可承受高温、高压和辐射的侵蚀,确保核反应堆的稳定性和安全性。

2. 锆化合物的应用:锆化合物是由锆与其他元素形成的化合物,如锆氧化物(ZrO2)、碳化锆(ZrC)等。

这些化合物具有高熔点、高硬度、耐腐蚀等特性,被广泛应用于陶瓷、耐火材料、涂层等领域。

例如,锆氧化物在陶瓷工业中用作高级陶瓷材料,具有良好的耐磨性和耐腐蚀性,可用于研磨材料、瓷砖、陶瓷骨材等。

3. 锆的光学应用:锆具有良好的光学性能,因此广泛应用于光学镜片、光学涂层等领域。

例如,锆的低折射率和低色散性使其成为制造高质量光学镜片的理想材料。

在光学涂层中,锆也用于增强反射率和抗反射能力,提高光学器件的效率和性能。

4. 锆的生物医学应用:锆在生物医学领域有着广泛的应用。

例如,锆合金材料可以用于制作人工关节、人工牙齿等医疗器械,因其良好的生物相容性和耐腐蚀性能,能有效减轻人体的排斥反应和感染风险。

此外,锆化合物还可以用于制备生物医学陶瓷材料,如人工骨骼、人工耳蜗等,用于组织修复和替代。

5. 锆的电子应用:由于锆具有较低的电阻率和较高的电子迁移率,因此可用于制造电子器件和电子元件。

例如,锆可以用于制备金属氧化物场效应晶体管(MOSFET),用于电子芯片和集成电路等领域。

6. 锆的化工应用:锆在化工工业中有着广泛的应用。

例如,锆氧化物可用作催化剂载体,用于催化剂的固定和分散,提高化工反应的效率和选择性。

此外,锆还可以用于制备有机合成催化剂、合成润滑油添加剂等化工产品。

总而言之,锆具有广泛的用途,涵盖了航空航天、核能工程、化工设备、光学器件、生物医学、电子器件和化工工业等多个领域。

氧化锆维氏硬度

氧化锆维氏硬度

氧化锆维氏硬度
氧化锆是一种高性能的陶瓷材料,具有优良的机械、物理和化学性能。

其中,氧化锆维氏硬度是其重要的机械性能之一。

维氏硬度是指用维氏硬度计测量材料表面的硬度值,是反映材料抗压性能的指标之一。

氧化锆的维氏硬度约为1200-1400HV,是金刚石之后的第二硬材料,比传统的陶瓷材料如氧化铝和氮化硅等的硬度要高。

这种高硬度的特性使得氧化锆在高温、高压和高速等极端环境下具有出色的耐磨性和抗压性能。

同时,氧化锆具有良好的耐腐蚀性、高温稳定性和机械强度,因此被广泛应用于航空航天、医疗、电子、化工等领域。

总之,氧化锆的维氏硬度是其卓越机械性能的重要指标之一,具有广泛的应用前景和发展潜力。

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锆英石选矿-选矿技术及选矿工艺流程锆英石一、矿产名称锆英石(Zircon)二、矿床类型及其分布1.矿床的成因类型锆英石矿床按其成因可分为脉矿和砂矿两种类型。

具有工业开采价值的锆英石矿床以砂矿矿床为主。

有冲积砂矿、残积砂矿、滨海砂矿,其中海滨砂矿具有工业开采价值。

这些砂矿矿床形成决定了其矿石类型。

2.矿床的工业类型锆英砂矿床主要有砂矿、风化壳矿床和原生矿床三类。

其中砂矿为主要矿床类型。

世界上约有90%的锆英石来源于砂矿。

砂矿又分为滨海砂矿和冲积砂矿,滨海砂矿的规模和产量远大于冲积砂矿。

3.矿产的分布情况世界上主要锆石资源产于澳大利亚和南非。

澳大利亚东海岸锆石砂矿为太古代基岩风化形成的中——新生代沉积砂矿。

矿床中主要矿物为石英砂,几乎不含长石和云母;重矿物以锆石、金红石、钛铁矿为主,局部矿砂中的重矿物含量多达70%。

重矿物中锆石含量约30%,金红石含量较锆石更高一些。

含矿石英砂分布面积达200余Km2。

最厚之处约200m。

滨海砂矿是目前我国生产锆石及其它有用矿物,如钛铁矿、独居石、金红石等的主要矿床类型之一。

辽东半岛、山东半岛、福建、广东、海南诸省沿海都有分布,大中型矿如海南万宁、广东海丰等地,已开发利用。

三、矿床的主要工业指标。

锆英石矿床因其类型不同,工业要求也有所不同,见表1. 表1 锆英石矿床的工业要求矿床类型边界品位工业品位ZrO2 % 锆石kg/m3 ZrO2 % 锆石kg/m3 滨海砂矿风化壳矿床内生矿床0.04~0.06 0.3 3.0 1~1.5 0.16~0.24 0.8 8.0 4~6 最小开采厚度:滨海砂矿为0.5m。

风化壳矿床和内生矿床为0.8~1.5m。

我国广东某锆英石滨海砂矿,该矿床为一综合滨海砂矿床。

锆、钛、独居石等稀土金属相伴生。

矿床位于华南地块的闽浙活化地盾之西南边部。

矿区外围主要为燕山期粗粒黑云母花岗岩、其次为中粒或细粒黑云母花岗岩。

矿区位于一滨海砂坝上。

砂坝上分布着与海岸线平行的砂堤。

其高差不超过20m。

矿区内第四纪地层有表土,细砂层,中、粗砂层,粘土层,泥炭层等。

矿体长5500m,宽475~1400m,矿体平均厚度3.4m。

该矿床的工业要求见表2。

表2 广东某锆、钛滨海砂矿工业要求矿石类型边界品位kg/m3 工业品位kg/m3 锆石砂钛铁矿(富矿)砂钛铁矿(贫矿)砂独居石砂矿1 20 10 0.25 2 30~40 15 0.50 四、矿石性质1.矿石的矿物组成锆英石矿石类型见表3,主要含锆矿物见表4。

表3 锆英石矿石类型矿石类型矿石特征冲积砂矿矿砂颗粒不规则,粒度不均匀,含有大量砾石和卵石以及大量矿泥残积砂矿矿物单体解离不完全,仍有不同程度的连生体存在,并带有一定量的矿泥,品位较低海滨砂矿矿砂颗粒均匀。

且呈浑圆形,有用矿物大部分已单体解离。

大部分重矿物为钛铁矿、锆英石,独居石,金红石、锡石,磷钇矿。

有时还有微量贵金属,脉石矿物以石英,长石为主,其次是电气石,绿帘石,角闪石,辉石和石榴石等。

其粒度组成在60目至200目不等表4 主要含锆矿物矿物成分重量(%) ZrO2 HfO2 斜锆石①钠锆石斜钠锆石异性石-负异性石②铌铈钛错矿锆针钠钙石ZrO2 (Na2Ca)ZrSi3O9·2H2O Na2(Zr·Ti)Si6O153H2O (Ca,Na)5Zr2Si6(O,OH,Cl)20 (Ca,Fe,y,Zr,)(Nb,Ta,Ti)O4 (Ca,Na)3(Zr,Ti)Si2O8F 59~98.9 30.5~31.52 19.80~20.28 2.0~30 28.71~29.11 19.80 0.5~2.1 0.1~0.6 0.2~0.4 0.06~0.7 0.9 0.3 (续表4)矿物成分重量(%) ZrO2 HfO2 铌锆钠石锆英石③钛锆钍矿NaCa2(Zr,Nb)Si2O8(O,OH,F) ZrSiO4 (Ca,Fe)(Zr,Ti)2O5(? ) 15.61~17.55 34~67 51.7~59.89 0.05~0.7 0.4~1.7 1~1.2 ①斜锆石(Caldasite)实质上可看作是斜锆石(baddeleyite);②一些地方异性石含ZrO212~20%和HfO20.1~0.7%;③硅铁锆矿,曲晶石,波方石,变水锆石,苗水石,大山石和山口石可看作是锆英石的变种。

锆和铪矿物因其化学和物理特性而在工业上作为有价值的矿物和矿石使用。

表4所列的是含锆-铪的主要矿物、矿物成分及其二氧化锆和二氧化铪的含量。

锆和铪几乎完全由锆英石和斜锆石提供。

异性石最终也可能是这些元素的重要来源。

锆英石通常约含有49%的锆和0.4 ~1.5%的铪,它是这一类的主要工业矿物。

斜锆石是工业上重要的但数量较少的矿物。

它含锆多达73%,含铪0.4~1.7%。

异性石含有这些元素的数量变动很大,从各地区的分析资料表明,它含有6~11%的锆和0.7~0.4%的铪。

锆英石是一种主要由火成岩形成时从岩浆中结晶出来的锆、硅和氧组成的矿物。

锆英石也产于岩脉和变质岩中。

它属四方晶系,常呈发育良好的锥状小四方柱体,也成不规则粒状。

莫氏硬度7.5,比重通常是4.68~4.70但是比重的变化有时与成分和蚀变状态有关锆英石解理不完全,性脆,断口贝壳状。

锆英石成分为ZrSiO4, 含ZrO267.2%,SiO232.8%,但是除了约含1%的铪以外,矿物中通常还有在少量的钍、铀、稀土元素、钇、钙、镁、铁、铝、磷、氢和其他微量元素铀和钍放射衰变生成的铅,其他裂变产物也出现在矿物中。

含有相当数量铀和钍的锆英石构造的放射损耗可以把晶体的内部构造转变为无定形状态。

锆英石颜色变化从无色到各种颜色,包括浅黄、褐黄、橙黄、浅红棕色和棕色。

有些锆英石形成具有宝石特性的晶体。

斜锆石是一种二氧化锆的天然单斜晶系。

对很纯的斜锆石的分析表明,它含ZrO2(96.5 ~98.9%)和少量的铁、硅、钙和其他杂质,呈板状和纤维状,颜色变化大,从无色到黄、棕和黑色;莫氏硬度是6.5,是一种比重为5.5~6.0的重矿物。

异性石是一种具有不规则晶体构造、成分不变的复杂硅酸盐。

除了约含10%的ZrO2以外,通常还存在数量不等的钙、钠、硅、氢、氯、稀土元素、钛、钛和锰。

异性石呈淡红到红色或棕色的板状或菱面体晶体和呈块状体。

硬度5~5.5,比重2.9~3.0。

锆石砂矿中常伴生有:斜锆石、金红石、钛铁矿、锐钛矿、烧绿石、独居石、磷钇石、锡石、铌铁矿等,应注意综合评价。

上述伴生矿物中,尤其重要的为独居石和烧绿石。

独居石又名“磷铈镧矿”,属稀土矿物。

化学成分(Ce,La)[PO4],常含钍、锆等。

其中Ce2O3 25~30%,La2O320~30%,ThO25~12%。

单斜晶系,晶体常呈板状。

黄或棕色,树脂光泽。

硬度5~5.5。

密度5.1g/cm3。

常具放射性,为提取铈、镧、钍的主要矿物原料。

烧绿石又称黄绿石,化学成分CaNaNb2O6F,含Nb2O556%,是提炼铌的主要矿物。

等轴晶系。

晶体呈八面体,通常为不规则粒状或致密块状。

褐或黄绿色。

树脂光泽。

硬度为5~5.5。

密度4.12~4.36g/cm3,具放射性。

2. 目的矿物的矿物特征目前已发现的锆矿物约50余种,其中常见的20余种,主要的工业锆矿物有锆英石,含(富)铪锆石,异性石等。

锆英石为正硅酸锆,分子式为ZrSiO4,是含锆矿物中最常见的一种。

自然界中纯的锆英石不多见,大多含有铬,或含有铁、铝、钙等杂质。

其物理性能见表5,锆的主要工业矿物见表6,锆的物理特性见表7。

表5 锆英石的物理及化学性质物理性质化学性质密度:4~4.9g/cm3 莫氏硬度:7~8 结构构造:呈正方晶系,常呈短小柱状颜色:金属光泽或玻璃光泽,普遍为棕色或浅灰色或红色,黄、蓝及无色透明、不透明电磁性:无磁性或弱磁性,导电性弱,非导电性矿物化学组成,%:ZrO267.01、SiO232.99;杂质为Fe2O3、TiO2、CaO、HfO2、ThO2 化学特性:不溶于酸,如不溶于盐酸、硝酸、硫酸、氢氟酸、磷酸不溶于碱,如苛性钾、苛性钠表6 锆的主要工业矿物矿物名称化学式含量,%备注ZrO2 HfO2 锆石(锆英石) Zr[SiO4] 55.3~67.3 <2 含(富)铪锆石(Zr,Hf)[SiO4] 48.18~60.03 2~16.7 含HfO2>4%者, 为富铪锆石异性石(Na,Ca)6ZrSi6O17(OH,Cl)2 11.82~12.82 表7 锆的物理特性元素锆原子序数原子量比重熔点沸点比热(千卡/克/℃) 硬度(维氏硬度数) 弹性模量中子俘获截面(靶恩) 40 91.22 6.53±0.1 1852±2℃5400℃0.067( 20°) 105 11.4 0.18 译注:靶恩是核子有效截面单位=10-24厘米2。

五、工艺特性及主要用途锆石极耐高温,其熔点达2750℃。

并耐酸腐蚀。

世界上有80%的锆石直接用于铸造工业、陶瓷、玻璃工业以及制造耐火材料。

少量的锆石用于铁合金、医药、油漆、制革、磨料、化工及核工业。

极少量的锆石用于冶炼金属锆。

含ZrO265~66%的锆英石砂因其耐熔性(熔点2500℃以上)而直接用作铸造厂铁金属的铸型材料。

锆英石砂具有较低的热膨胀性、较高的导热性,而且较其他普通耐熔材料有较强的化学稳定性,因此优质锆英石和其他各种粘合剂一起有良好的粘结性而用于铸造业。

锆英石砂也用作玻璃窑的砖块。

而锆英石砂和锆英石粉与其他耐熔材料混合还有其他用途。

锆英石和白云石一起在高温下反应生成二氧化锆或锆氧(ZrO2)。

锆氧也是一种优质耐熔材料,虽然其晶形随温度而变。

稳定的锆氧还含有少量的镁、钙、钪或钇的氧化物,稳定的锆氧熔点接近2700℃,它抗热震,在一些冶金应用中比锆英石反应差。

稳定的锆氧导热性低,在工业锆氧中,二氧化铪作耐熔物使用是无害的。

斜锆石主要由含少量矿物杂质的二氧化锆组成,它和锆氧的一些性质类似。

具有多种用途的锆化合物是从二氧化锆中制取的。

这些化合物有多种用途,例如铁合金、瓷釉、塑料、油漆、药剂、磨料、防水剂、制革和蜡制品等。

以金属形式存在的锆和铪,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。

锆和铪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(The kroll process)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。

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