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含锆的天然硅酸盐ZrSiO4称为锆石  （Zircon）或风信子石（hyacinth）广泛分布于自然界中，具有从橙到红的各种美丽的颜色，自古以来被认为是宝石，据说Zircon一词来自阿拉伯文Zarqūn，是朱砂，又说是来自波斯文Zargun，是金色，hyacinth则来自希腊文的“百合花”一词，印度洋中的岛国斯里兰卡盛产锆石。包含锆的宝石作为锆石的形式在古代就已知了。

1789年德国人M.H.Klaproth对锆石进行研究时发现，将它与氢氧化钠共熔，用盐酸溶解冷却物，在溶液中添加碳酸钾，沉淀，过滤并清洗沉淀物，再将沉淀物与硫酸共煮，然后滤去硅的氧化物，在滤液中检查钙、镁、铝的氧化物，均未发现，在溶液中添加碳酸钾后出现沉淀，这个沉淀物不像 氧化铝那样溶于碱液，也不像镁的氧化物那样和酸作用，Klaproth认为这个沉淀物和以前所知的氧化物都不一样，是由Zirkonerde（锆土，德文）构成的，不久，法国化学家de Morueau和Vauquelin两人都证实M.H.Klaproth的分析是正确的，该元素拉丁名为Zirconium，符号认为Zr，中国译成锆。

1808年，英国的H.Davy利用电流分解锆的化合物，没有成功，1824年 瑞典的J.J.Berzelius首锆先用钾还原K 2ZrF 6时制得金属锆，但不够纯，反应式为：K 2ZrF 6+4K=Zr+6KF，该反应也可用Na作 还原剂，直到1914年，荷兰一家金属白热电灯制造厂的两位研究人员Lely和Ham bruger用无水四氯化锆和过量金属钠同盛入一空球中，利用电流加热500℃，取得了纯金属锆。

完全纯净的锆在1925年才被荷兰化学家Anton Eduard van Arkel和Jan Hendrik de Boer，由分解四碘化锆（ZrI 4）制取。现在这种金属由镁加热四氯化锆来大量生产。^[1]

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。世界锆资源主要赋存于海滨砂矿矿床中，只有少部分赋于积矿砂和原生矿中。世界锆英砂储量约4000万吨，其中85%分布在澳大利亚、南非、美国、印度和前苏联。我国锆矿储量居世界第九位，总储量为200 余万吨，主要集中在广东、海南、广西和四川，而云南主要是岩矿，其它如湖南、湖北、安徽、福建、江西、辽宁等，也有一些锆资源。^[2]

锆，原子序数40，原子量91.224，为银灰色金属，外观似钢，有光泽，熔点1852°C，沸点4377°C，密度6.49克/立方厘米。^[3]

锆(1)

晶体结构：晶胞为密排六方晶胞。

晶胞参数：

锆容易吸收氢、氮和 氧气；锆对氧的亲和力很强，1000°C氧气溶于锆中能使其锆体积显著增加。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，生成固溶体。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。锆的耐腐蚀性比钛好，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。 ^[4]

电离能 (kJ /mol)

氧化锆（ZrO₂）是自然界的 矿物原料，主要有斜锆石和锆英石。锆英石系 火成岩深层矿物，颜色有淡黄、棕黄、黄绿等，比重4.6-4.7，硬度7.5，具有强烈的金属光泽，可为陶瓷釉用原料。纯的氧化锆是一种高级 耐火原料，其熔融温度约为2900℃它可提高釉的高温粘度和扩大粘度变化的温度范围，有较好的热稳定性，其含量为2%-3%时，能提高釉的抗龟裂性能。还因它的化学惰性大，故能提高釉的化学稳定性和耐酸碱能力，还能起到乳浊剂的作用。在建筑 陶瓷釉料中多使用锆英石，一般用量为8%-12%。并为“釉下白”的主要原料，氧化锆为黄绿色颜料良好的助色剂，若想获得较好的钒锆黄颜料必须选用质纯的氧化锆。

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

ZrO 2·xH 2O=ZrO 2+xH 2O

2、经由轻度灼烧所得的二氧化锆，比较容易被 无机酸溶解

ZrO 2+4H+=Zr 4++2H 2O

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 重结晶的二氧化锆只与氢氟酸作用

3、二氧化锆是一种 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为ZrO 2·xH 2O而沉淀。

ZrO 2+2NaOH=Na 2ZrO 3+H 2O

Na.ZrO 3+H 2O=ZrO 2+NaOH

4、二氧化锆与碳和 氯气高温反应，或者与 四氯化碳反应，生成 四氯化锆及 二氯氧化锆，水解又得到二氧化锆

3ZrO 2+2C+4Cl2=ZrCl 4+2CO 2+2ZrOCl 2

5、它在电弧中与碳作用生成 碳化锆

ZrO 2+2C=CO 2+ZrC；

ZrSiO 4，折射率高1.93-2.01，化学稳定性能，是一种优质、价廉的乳浊剂，被广泛用于各种建筑陶瓷、卫生陶瓷、日用陶瓷、一级工艺品陶瓷等的生产中，在陶瓷釉料的加工生产中，使用范围广，应用量大。硅酸锆之所以在陶瓷生产中得以广泛应用，还因为其化学稳定性好，因而不受陶瓷烧成气氛的影响，且能显著改善陶瓷的坯釉结合性能，提高陶瓷釉面硬度。硅酸锆也在电视行业的彩色显像管、玻璃行业的乳化玻璃、搪瓷釉料生产中得到了进一步的应用。硅酸锆的熔点高：2500摄氏度，所以在耐火材料、玻璃窑炉锆捣打料、浇注料、喷涂料中也被广泛应用。^[5]

Zr index，后处理工艺中用来衡量溶剂降解程度的指标。95Zr是一种重要的裂片，降解后的溶剂对95Zr具有高选择性的保留作用，锆指数越大，溶剂降解越严重。锆指数（Z值）的测量方法是：反萃后有机相经氢氧化钠、水和硝酸洗涤后，用示踪量95Zr水相与之平衡，用3mol/L硝酸洗有机相3次，除去TBP萃取的95Zr。测定溶剂相中被保留的锆量，每109L溶剂保留的Zr 95的摩尔数为溶剂的Z值。由于锆在水溶液中行为复杂，随测量条件不同，Z值会不同，因而常用不稳定系数来表征溶剂的稳定性： 戈德堡-霍格内斯盒。

天然锆有6种稳定同位素：锆90、91、92、94、96，其中锆90含量最大。^[6]

1、将斜锆石焙烧转化为四氯化锆。锆石与炭共热，转化为碳化锆，再氯化成四氯化锆，然后用镁还原可制得金属锆。工业上较好的方法是以ZrCl 4或K 2ZrF 6为原料的熔盐电解法生产。

ZrO 2+3C=ZrC+2CO↑

ZrC+2Cl 2=ZrCl 4+C

ZrCl 4+2Mg=Zr+2MgCl 2

2、将锆石与碳一起用电炉加热可得到碳化锆，随后在500℃将碳化锆氯化可得粗四氯化锆。为了将其中的铪分离出去，首先将粗四氯化锆用水溶解，再从水溶液中分离铪。目前有代表性的溶剂抽提分离法是以异己酮为溶剂。利用这种方法可以得到氧化铪，把氧化铪在碳的存在下加热到900℃，再使它氯化生成四氯化锆，用升华提纯法提纯四氯化锆。在约850℃使用镁还原，副产品氯化镁在约900℃时可经过真空蒸馏分离除去，最后得到海绵状锆。^[7]

ZrSiO 4+3C=ZrC+SiO 2+2CO↑

ZrC+2Cl 2=ZrCl 4+C

ZrCl 4+2Mg=Zr+2MgCl 2

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。^[8]

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。

另外，锆粉的特点是着火点低和燃烧速度快，可以用做起爆雷管的起爆药，这种高级雷管甚至在水下也能够爆炸。锆粉再加上氧化剂。这好比火上加油，燃烧起来强光眩目，是制造曳光弹和照明弹的好材料。

锆合金

锆合金以锆为基体加入其他元素而构成的有色合金。主要合金元素有锡、铌、铁等。锆合金在300～400℃的高温高压水和蒸汽中有良好的耐蚀性能、适中的力学性能、较低的原子热中子 吸收截面，对核燃料有良好的相容性，多用作水冷核反应堆的堆芯结构材料。此外，锆对多种酸、碱和盐有优良的抗蚀性，与氧、氮等气体有强烈的亲和力，因此锆合金也用于制造耐蚀部件和制药机械部件，在电真空和灯泡工业中被广泛用作非蒸散型消气剂。^[9]

工业规模生产的锆合金有锆锡系和锆铌系两类。前者合金牌号有Zr-2、Zr-4，后者的典型代表是 Zr-2.5Nb。在锆锡系合金中，合金元素锡、铁、铬、镍可提高材料的强度 、耐蚀性和耐蚀膜的导热性，降低表面状态对腐蚀的敏感性。通常Zr-2合金用于沸水堆 ，Zr-4 合金用于压水堆。在锆铌系合金中，铌的添加量达到使用温度下锆的晶体结构的固溶极限时，合金的耐蚀性最好。锆合金有同质异晶转变，高温下的晶体结构为体心立方，低温下为密排六方。锆合金塑性好，可通过塑性加工制成管材、板材、棒材和丝材；其焊接性也好，可用以进行焊接加工。

锆的热 中子俘获截面小，有突出的核性能，是发展原子能工业不可缺少的材料，可作 反应堆芯结构材料。锆粉在空气中易燃烧，可作引爆雷管及无烟火药。锆可用于优质钢脱氧去硫的添加剂，也是装甲钢、大炮用钢、不锈钢及耐热钢的组元。锆是 镁合金的重要合金元素，能提高镁合抗拉强度和加工性能。锆还是铝镁合金的变质剂，能细化晶粒。二氧化锆和锆英石是 耐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。^[9]

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。

从军工上来看，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、大炮锻件钢、不锈钢和耐热钢等是制造装甲车、坦克、大炮和防弹板等武器的重要材料。

从原子能和核能上来看，锆有突出的核能性，是发展原子能工业不可缺少的材料，中国的大型 核电站普遍都用锆材，如果用核动力发电，每一百万千瓦的发电能力，一年就要消耗掉20到25吨金属锆。一艘三万马力的 核潜艇所用的锆合金作核燃料的包套和压力管，使用量即可达20至30吨。

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。“神六”上使用的抗腐蚀性、耐高的钛产品，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。

工业上尚未见有锆中毒的报道。

微细粉末极易燃烧，有时能自燃并会发生爆炸。锆粉也能在二氧化碳及氮气中燃烧。粉末在受热、遇明火或接触氧化剂时会引起燃烧爆炸。^[10]

一、泄漏应急处理

隔离泄漏污染区，限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给式呼吸器，穿消防防护服。小量泄漏：使用无火花工具收集于干燥、洁净、有盖的容器中。转移回收。大量泄漏：用塑料布、帆布覆盖，减少飞散。使用无火花工具收集转移回收。

二、防护措施

呼吸系统防护：空气中粉尘浓度超标时，佩戴自吸过滤式防尘口罩。　眼睛防护：空气中粉尘浓度超标时，戴化学安全防护眼镜。身体防护：穿一般作业防护服。手防护：戴防化学品手套。^[10]

安全标识：S43

危险标识：R15R17

储存时常以不少于25%的水润湿、钝化。储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。包装密封。应与酸类等分开存放，切忌混储。采用防爆型照明、通风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储区应备有合适的材料收容泄漏物。在运输过程中要防雨淋、防震。装卸时要小心轻放，防止碰撞和滚动，防止机械损伤。^[10]