鋯

鋯(Zirconium)是一種化學元素,它的化學符號是Zr,它的原子序數是40,是一種銀白色的高熔點金屬,呈淺灰色。密度6.49克/立方釐米。熔點1852±2℃,沸點4377℃。化合價+2、+3和+4。第一電離能6.84電子伏特。鋯的表面易形成一層氧化膜,具有光澤,故面板與鋼相似。有耐腐蝕性,可溶于氫氟酸和王水;高溫時,可與非金屬元素和許多金屬元素反應,生成固體溶液化合物。

  • 中文名稱
  • 化學式
    Zr
  • CAS登錄號
    7440-67-7
  • 熔    點
    1852
  • 外    觀
    淺灰色固體
  • 物質類型
    金屬單質
  • 分子量
    91
  • 應    用
    原子能工業、在高溫高壓下用作耐蝕化工材料。
  • 密    度
    6.49g/cm3
  • 英文名
    Zirconium
  • 沸    點
    4377℃
  • 水溶性
    不溶于水
  • 化合價
    +2、+3、+4

化學元素

基本信息

中文名稱:鋯

中文拼音:gào

英文名稱:zirconium

英文別名:Zirconium powder (non pyrophoric)

CAS:7440-67-7

EINECS:231-176-9

分子式:Zr

分子量:91.224

簡介

鋯,原子序數40,原子量91.224。1789年德國化學家克拉普羅斯在鋯石中發現鋯的氧化物,並根據鋯石的英文名命名;1824年瑞典化學家貝採利烏斯首次製的不純的金屬鋯;1925年荷蘭科學家阿克爾和德博爾製得有延展性的塊狀金屬鋯。鋯在地殼中的含量為0.025%,但分布非常分散。主要礦物有鋯石和二氧化鋯礦。天然鋯有6種穩定同位素:鋯90、91、92、94、96,其中鋯90含量最大。鋯為銀灰色金屬,面板似鋼,有光澤;熔點1852°C,沸點4377°C,密度6.49克/釐米³ 。鋯容易吸收氫、氮和氧氣;鋯對氧的親和力很強,1000°C氧氣溶于鋯中能使其體積顯著增加。鋯一般被認為是稀有金屬,其實它在地殼中的含量相當大,比一般的常用的金屬鋅、銅、錫等都大。鋯合金可以耐很高的溫度,用作製作核反應的第一層保護殼。過渡金屬rl]。

鋯的表面易形成一層氧化膜,具有光澤,故面板與鋼相似。有耐腐蝕性,但是溶于氫氟酸和王水;高溫時,可與非金屬元素和許多金屬元素反應,生成固溶體。鋯的可塑性好,易于加工成板、絲等。鋯在加熱時能大量地吸收氧、氫、氮等氣體,可用作貯氫材料。鋯的耐蝕性比鈦好,接近鈮、鉭。鋯與鉿是化學性質相似、又共生在一起的兩個金屬,且含有放射性物質。地殼中鋯的含量居第19位,幾乎與鉻相等。自然界中具有工業價值的含鋯礦物,主要有鋯英石及斜鋯石。

鋯

CAS號:7440-67-7

歷史

含鋯的天然矽酸鹽ZrSiO稱為鋯石(Zircon)或風信子石(hyacinth)廣泛分布于自然界中,具有從橙到紅的各種美麗的顏色,自古以來被認為是寶石,據說Zircon一詞來自阿拉伯文Zarqūn,是朱砂,又說是來自波斯文Zargun,是金色,hyacinth則來自希臘文的“百合花”一詞,印度洋中的島國斯裏蘭卡盛產鋯石。

鋯

1789年德國人M.H.Klaproth對鋯石進行研究時發現,將它與氫氧化鈉共熔,用鹽酸溶解冷卻物,在溶液中增加碳酸鉀,沉淀,過濾並清洗沉淀物,再將沉淀物與硫酸共煮,然後濾去矽的氧化物,在濾液中檢查鈣、鎂、鋁的氧化物,均未發現,在溶液中增加碳酸鉀後出現沉淀,這個沉淀物不像氧化鋁那樣溶于鹼液,也不像鎂的氧化物那樣和酸作用,Klaproth認為這個沉淀物和以前所知的氧化物都不一樣,是由Zirkonerde(鋯土,德文)構成的,不久,法國化學家de Morueau和Vauquelin兩人都證實M.H.Klaproth的分析是正確的,該元素拉丁名為Zirconium,符號認為Zr,中國譯成鋯,1808年,英國的H.Davy利用電流分解鋯的化合物,沒有成功,1824年瑞典的J.J.Berzelius首先用鉀還原K2ZrF6時製得金屬鋯,但不夠純,反應式為:KZrF+4K=Zr+6KF,該反應也可用Na作還原劑,直到1914年,荷蘭一家金屬白熱電燈製造廠的兩位研究人員Lely和Ham bruger用無水四氯化鋯和過量金屬鈉同盛入一空球中,利用電流加熱500℃,取得了純金屬鋯。

特點

鋯是一種稀有金屬,具有驚人的抗腐蝕性能、極高的熔點、超高的硬度和強度等特徵,被廣泛用在航空航天、軍工、核反應、原子能領域。本次"神六"上使用的抗腐蝕性、耐高溫的鈦產品,其抗腐蝕性能遠不如鋯,其熔點1600度左右,而鋯的熔點則在1800度以上,二氧化鋯的熔點更是高達2700度以上,所以鋯作為航空航天材料,其各方面的性能大大優越于鈦。

體積

⒕1立方釐米/摩爾

含量

太陽中的含量:0.04

海水中的含量:0.000009(微量元素

地殼中含量:190(微量元素)

周期表參數

相對原子質量:91.224⑵

原子序數:40

鋯

質子數:40

中子數:見“同位素”

所屬周期:5

所屬族數:ⅣB

電子排布:[kr]4d²5s²

同位素

同位素豐度半衰期衰變模式衰變能量
(MeV)
衰變產物
Zr-90(最長)51.45 %穩定


Zr-9111.22 %穩定


Zr-9217.15 %穩定


Zr-93人造1.53×10^6β衰變0.091Nb
Zr-9417.38 %穩定


Zr-952.8 %>3.8×10^19β衰變3.350

硬度

莫氏硬度:4.5

氧化態

主氧化態:+4

其它:0、+1、 +2、 +3

晶包參數

鋯為六方晶胞

參數abcαβγ
323.2 pm323.2 pm514.7 pm90°90°120°

電離能

資料來源:

電離能1th2th3th4th5th6th7th8th9th10th
kJ /mol.6601267221833137860950011200138001570017500

溶沸點

熔點:1852℃

沸點:4377℃

密度

密度:6.49克/立方釐米

元素描述

元素英文名稱:Zirconium

鋯

相對原子質量:91.22

核內質子數:40

核外電子數:40

核電核數:40

質子質量:6.692E-26

硫酸鋯

質子相對質量:40.28

所屬周期:5

所屬族數:ⅣB

摩爾質量:91

氫化物:ZrH₄

氧化物:ZrO₂

最高價氧化物化學式:ZrO₂

密度:6.49

鋯

熔點:1852.0

沸點:4377.0

外圍電子層排布:4d² 5s²

核外電子排布:2,8,18,10,2

核電荷數:40

電子層:K-L-M-N-O

顏色和狀態:鋼灰色金屬

原子半徑:2.16

常見化合價:+2,+3,+4

元素來源:

四氧化鋯用鎂還原可製得。

歷史簡介

包含鋯的寶石作為鋯石的形式在古代就已知了。在1789年,德國化學家Martin Klaproth分析了一塊鋯石,並分離出了鋯的“泥土”形式氧化鋯,也就是氧化物ZrO2。

Klaproth沒能夠獨立出純凈的金屬本身,在1808年,Humphry Davy嘗試用電解法獲取也沒能成功。直到1824年這個元素才被獨立出來,當瑞典化學家Jöns Berzelius加熱六氟鋯酸鉀(K2ZrF6)和鉀金屬後獲得了黑色粉末狀的鋯。

完全純凈的鋯在1925年才被荷蘭化學家Anton Eduard van Arkel和Jan Hendrik de Boer,由分解四碘化鋯(ZrI4)製取。現在這種金屬由鎂加熱四氯化鋯來大量生產。

天然礦石

含鋯的天然矽酸鹽礦石被成為鋯石(zircon)或風信子石(hyacinth),廣泛分布在自然界中。它們顏色美麗,被稱為寶石。而目前生產鋯的原料主要是鋯英砂。

鋯合金

鋯管頭以鋯為基體加入其他元素而構成的有色合金。主要合金元素有錫、鈮、鐵等。鋯合金在300~400℃的高溫高壓水和蒸汽中有良好的耐蝕性能、適中的力學性能、較低的原子熱中子吸收截面,對核燃料有良好的相容性,多用作水冷核反應堆的堆芯結構材料。此外,鋯對多種酸、鹼和鹽有優良的抗蝕性,與氧、氮等氣體有強烈的親和力,因此鋯合金也用于製造耐蝕部件和製葯機械部件,在電真空和燈泡工業中被廣泛用作非蒸散型消氣劑。

工業規模生產的鋯合金有鋯錫系和鋯鈮系兩類。前者合金牌號有Zr-2、Zr-4,後者的典型代表是 Zr-2.5Nb。在鋯錫系合金中,合金元素錫、鐵、鉻、鎳可提高材料的強度 、耐蝕性和耐蝕膜的導熱性,降低表面狀態對腐蝕的敏感性。通常Zr-2合金用于沸水堆 ,Zr-4 合金用于壓水堆。在鋯鈮系合金中,鈮的增加量達到使用溫度下鋯的晶體結構的固溶極限時,合金的耐蝕性最好。鋯合金有同質異晶轉變,高溫下的晶體結構為體心立方,低溫下為密排六方。鋯合金塑性好,可通過塑性加工製成管材、板材、棒材和絲材;其焊接性也好,可用以進行焊接加工。

氧化鋯

氧氯化鋯氧化鋯(ZrO₂)自然界的氧化鋯礦物原料,主要有斜鋯石和鋯英石。鋯英石系火成岩深層礦物,顏色有淡黃、棕黃、黃綠等,比重4.6—4.7,硬度7.5,具有強烈的金屬光澤,可為陶瓷釉用原料。純的氧化鋯是一種高級耐火原料,其熔融溫度約為2900℃它可提高釉的高溫粘度和擴大粘度變化的溫度範圍,有較好的熱穩定性,其含量為2%-3%時,能提高釉的抗龜裂性能。還因它的化學惰性大,故能提高釉的化學穩定性和耐酸鹼能力,還能起到乳濁劑的作用。在建築陶瓷釉料中多使用鋯英石,一般用量為8%—12%。並為“釉下白”的主要原料,氧化鋯為黃綠色顏料良好的助色劑,若想獲得較好的釩鋯黃顏料必須選用質純的氧化鋯。

矽酸鋯

Zr(SiO4),折射率高1.93-2.01,化學穩定性能,是一種優質、價廉的乳濁劑,被廣泛用于各種建築陶瓷、衛生陶瓷、日用陶瓷、一級工藝品陶瓷等的生產中,在陶瓷釉料的加工生產中,使用範圍廣,套用量大。矽酸鋯之所以在陶瓷生產中得以廣泛套用,還因為其化學穩定性好,因而不受陶瓷燒成氣氛的影響,且能顯著改善陶瓷的坯釉結合性能,提高陶瓷釉面硬度。矽酸鋯也在電視行業的彩色顯像管、玻璃行業的乳化玻璃、搪瓷釉料生產中得到了進一步的套用。矽酸鋯的熔點高:2500攝氏度,所以在耐火材料、玻璃窯爐鋯搗打料、澆註料、噴塗料中也被廣泛套用。

鋯指數

Zr index,後處理工藝中用來衡量溶劑降解程度的指標。95Zr是一種重要的裂片,降解後的溶劑對95Zr具有高選擇性的保留作用,鋯指數越大,溶劑降解越嚴重。鋯指數(Z值)的測量方法是:反萃後有機相經氫氧化鈉、水和硝酸洗滌後,用示蹤量95Zr水相與之平衡,用3mol/L硝酸洗有機相3次,除去TBP萃取的95Zr。測定溶劑相中被保留的鋯量,每109L溶劑保留的95Zr的摩爾數為溶劑的Z值。由于鋯在水溶液中行為復雜,隨測量條件不同,Z值會不同,因而常用不穩定系數來表征溶劑的穩定性: 戈德堡-霍格內斯盒。

生產

製法

工業上用四氧化鋯用鎂還原製純鋯。

鋯

生產

鋯產品的主要原料是鋯英砂,全球90%的氧氯化鋯(初級產品)的生產能力在中國。目前,國內鋯的加工能力12萬噸/年,實際產量在8萬噸/年,85%以上出口,目前全球鋯市場供不應求,目前鋯的價格大約每噸250000元(2011年3月),而且價格仍在不斷上漲。

用途

鋯的熱中子俘獲截面小,有突出的核性能,是發展原子能工業不可缺少的材料,可作反應堆芯結構材料。鋯粉在空氣中易燃燒,可作引爆雷管及無煙火葯。鋯可用于優質鋼脫氧去硫的增加劑,也是裝甲鋼、大炮用鋼、不銹鋼及耐熱鋼的組元。鋯是鎂合金的重要合金元素,能提高鎂合抗拉強度和加工性能。鋯還是鋁鎂合金的變質劑,能細化晶粒。二氧化鋯和鋯英石是耐火材料中最有價值的化合物。二氧化鋯是新型陶瓷的主要材料,不可用作抗高溫氧化的加熱材料。二氧化鋯可作耐酸搪瓷、玻璃的增加劑,能顯著提高玻璃的彈性、化學穩定性及耐熱性。鋯英石的光反射性能強、熱穩定性好,在陶瓷和玻璃中可作遮光劑使用。鋯在加熱時能大量地吸收氧、氫、氨等氣體,是理想的吸氣劑,如電子管中用鋯粉作除氣劑,用鋯絲鋯片作柵極支架、陽極支架等。

鋯

粉末狀鐵與硝酸鋯混合,可作閃光粉。金屬鋯幾乎全部用作核反應堆中鈾燃料元件的包殼。也用來製造照相用的閃光燈,以及耐腐蝕的容器和通路,特別是能耐鹽酸硫酸。鋯的化學葯品可作聚合物的交聯劑。

軍事用途

從軍工上來看,鋼裏隻要加進千分之一的鋯,硬度和強度就會驚人地提高。含鋯的裝甲鋼、大炮鍛件鋼、不銹鋼和耐熱鋼等是製造裝甲車、坦克、大炮和防彈板等武器的重要材料。

從原子能和核能上來看,鋯有突出的核能性,是發展原子能工業不可缺少的材料,中國的大型核電站普遍都用鋯材,如果用核動力發電,每一百萬千瓦的發電能力,一年就要消耗掉20到25噸金屬鋯。一艘三萬馬力的;核潛艇用鋯和鋯合金作核燃料的包套和壓力管,鋯的使用量達20至30噸

鋯是一種稀有金屬,具有驚人的抗腐蝕性能、極高的熔點、超高的硬度和強度等特徵,被廣泛用在航空航天、軍工、核反應、原子能領域。本次“神六”上使用的抗腐蝕性、耐高的鈦產品,其抗腐蝕性能遠不如鋯,其熔點1600度左右,而鋯的熔點則在1800度以上,二氧化鋯的熔點更是高達2700度以上,所以鋯作為航空航天材料,其各方面的性能大大優越于鈦。

吸氣劑

在我們結識鋰和鈦的時候,知道它都有愛跟氣體“交朋友”的怪脾氣。鋯也有這個脾氣,它能強烈地吸收氮、氫、氧等氣體。比方說,溫度超過攝氏九百度,鋯能猛烈地吸收氮氣;在攝氏二百度的條件下,一百克金屬鋯能夠吸收八百一十七升氫氣,相當于鐵的八十多萬倍。鋯的這個怪脾氣,給冶煉它的工人師傅們造成了很大的麻煩,但是,在另外一些場合它又能給人們帶來好處。比如在電真空工業中,人們廣泛利用鋯粉塗在電真空元件和儀表的陽極和其他受熱部件的表面上,吸收真空管中的殘餘氣體,製成高度真空的電子管和其他電真空儀表,從而提高它們的質量,延長它們的使用時間。

冶金作用

鋯還可以用做冶金工業的“維生素”,發揮它強有力的脫氧、除氮、去硫的作用。鋼裏隻要加進千分之一的鋯,硬度和強度就會驚人地提高;含鋯的裝甲鋼、不銹鋼和耐熱鋼等,是製造裝甲車、坦克、大炮和防彈板等國防武器的重要材料。把鋯摻進銅裏,抽鹹銅線,導電能力並不減弱,而熔點卻大大提高,用做高壓電線非常合適。含鋯的鋅鎂合金,又輕又耐高溫,強度是普通鎂合金的兩倍,可用到噴氣發動機構件的製造上。

另外,鋯粉的特點是著火點低和燃燒速度快,可以用做起爆雷管的起爆葯,這種高級雷管甚至在水下也能夠爆炸。鋯粉再加上氧化劑。這好比火上加油,燃燒起來強光眩目,是製造曳光彈和照明彈的好材料。

產量分布

鋯產品的主要原料是鋯英砂,全球90%的氧氯化鋯(初級產品)的生產能力在中國。目前,國內鋯的加工能力12萬噸/年,實際產量在8萬噸/年,85%以上出口,目前全球鋯市場供不應求,目前鋯的價格大約每噸12000元,而且價格仍在不斷上漲。

鋯

含鋯的天然矽酸鹽礦石被成為鋯石(zircon)或風信子石(hyacinth),廣泛分布在自然界中。由于它們美麗的顏色,自古以來被稱為寶石化學家很早就對鋯石進行了分析,認為是含有矽、、鈣和鐵的氧化物。1789年,德國化學家克拉普羅特發表研究來自斯裏蘭卡鋯石的報告中提到他發現了一種未知的獨特而簡單物質的氧化物,並提議稱之為Zirconerde(鋯土——氧化鋯)。不久,法國化學家德毛沃和沃克蘭兩人都證實克拉普羅特的分析是正確的。Zirconerde的存在被肯定,元素得到zirconnium的命名,元素符號為Zr。    

分析報告

根據美國國家地質局公布的最新資料,截止至2011年底,全球鋯累計儲量達到5200萬噸,澳大利亞是鋯儲量最豐富的國家,儲量為2100萬噸,佔全球儲量的40.38%。2011年全球產量為141萬噸,澳大利亞、南非、中國鋯產量分列全球前三位,產量分別為72萬噸、38萬噸、10萬噸。

〖 目 錄 〗

第一章 鋯行業概述

第一節 產品概述

第二節 產品說明

一、鋯用途及套用領域

二、鋯理化性質及質量標準

三、鋯技術指標

四、2013年中國鋯行業發展綜述

五、我國鋯行業產能擴增起步

第二章 鋯及其主要上下遊產品

第一節 鋯主要上遊產品

一、鋯礦的性質

二、鋯礦的用途

三、鋯的生理效應與生物合成

第二節 下遊產品解析

第三節 國內外最新套用研究進展

第三章 2013年鋯行業發展情勢分析

第一節 國內巨觀經濟環境分析

一、GDP歷史變動軌跡分析

二、固定資產投資歷史變動軌跡分析

三、2013年中國巨觀經濟發展預測分析

第二節 鋯行業發展概況

一、鋯行業發展特點分析

二、鋯行業投資現狀分析

三、鋯行業總產值分析

四、鋯技術發展分析

第三節 產品原料市場

一、產品技術專利

二、產品行業競爭

第四章 鋯產品生產工藝及技術趨勢研究

第一節 質量指標情況

第二節 國外主要生產工藝

第三節 國內主要生產方法

第四節 最新技術進展及趨勢研究

一、產品近地市場

二、產品工藝設備採購渠道

第五章 2013年國內鋯產品市場供需分析

第一節 鋯市場特征分析

第二節 鋯市場需求情況分析

一、市場容量

二、潛在需求

第三節 鋯市場供給情況分析

一、產品供給

二、渠道供給能力

第四節 鋯市場價格走勢分析

一、價格走勢分析

二、價格走勢預測

第五節 鋯市場供給平衡性分析

第六章 2013年鋯產品進出口情況

第一節 進口市場

一、進口產品情況分析

二、進口量統計分析

第二節 出口市場

一、出口產品情況分析

三、出口量統計分析

第三節 進出口政策

一、貿易政策研究

二、關稅政策研究

第七章 鋯國內重點生產廠家競爭與趨勢分析

第一節 東方鋯業

一、企業概況

二、競爭優勢分析

三、2011-2013年經營狀況分析

四、2014-2018年公司發展戰略分析

第二節 升華拜克

一、企業概況

二、競爭優勢分析

三、2011-2013年經營狀況分析

四、2014-2018年公司發展戰略分析

第三節 嘉寶集團

一、企業概況

二、競爭優勢分析

三、2011-2013年經營狀況分析

四、2014-2018年公司發展戰略分析

第四節 陸家嘴

一、企業概況

二、競爭優勢分析

三、2011-2013年經營狀況分析

四、2014-2018年公司發展戰略分析

第五節 嶺南有色金屬股份有限公司

一、企業概況

二、競爭優勢分析

三、2011-2013年經營狀況分析

四、2014-2018年公司發展戰略分析

第六節 廣東韶能集團股份有限公司

一、企業概況

二、競爭優勢分析

三、2011-2013年經營狀況分析

四、2014-2018年公司發展戰略分析

第七節 朝陽百盛鋯鈦股份有限公司

一、企業概況

二、競爭優勢分析

三、2011-2013年經營狀況分析

四、2014-2018年公司發展戰略分析

第八節 深圳市鵬泰鋯金屬有限公司

一、企業概況

二、競爭優勢分析

三、2011-2013年經營狀況分析

四、2014-2018年公司發展戰略分析

第九節 寶雞市惠友金屬材料公司

一、企業概況

二、競爭優勢分析

三、2011-2013年經營狀況分析

四、2014-2018年公司發展戰略分析

第八章 2013年金屬鋯國內市場綜述

第一節 金屬鋯市場狀況分析

第二節 金屬鋯產量分析

第三節 金屬鋯需求量分析

第四節 金屬鋯產供需狀況分析

第五節 金屬鋯價格走勢分析

第九章 2014-2018年金屬鋯市場前景預測

第一節 未來市場發展趨勢

一、產品發展趨勢

二、價格變化趨勢

三、使用者需求變化趨勢

第二節 未來市場前景預測

一、市場規模預測分析

二、市場結構預測分析

三、市場供需情況預測

第三節 產品行銷渠道與銷售策略

一、產品策略

二、行銷渠道

三、價格策略

相關詞條

相關搜尋

其它詞條