锆
;1789年德国
化学家克拉普罗斯在
锆石中发现锆的氧化物，并根据锆石的英文名命名；
1824年瑞典化学家贝采利乌斯首次制的不纯的
金属锆；
1925年荷兰科学家阿克尔和德博尔制得有延展性的块状
金属锆。
锆在地壳中的含量为
0.025%，但分布非常分散。主要矿物有锆石和
二氧化锆矿。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。
锆为银灰色金属，外观似钢，有光泽；熔点1852C，沸点4377C，密度6.49克/厘米³。锆容易吸收氢、氮和氧气；锆对氧的亲和力很强，1000C氧气溶于锆中能使其体积显著增加。
锆在空气中比较稳定；粉末状的锆容易燃烧，细的锆丝可用火柴点燃；高温时能与溶入的氧、氮、氢直接化合。
锆比钛软，是一种坚硬的金属材料，原料为锆英砂，氯氧化锆是锆英砂的初级产品。锆制品不仅广泛运用于民用领域，而且还是新能源、军工和核反应堆必不可少的材料，因此锆产业在我国工业发展中处在鼓励发展的阶段，在政策上是得到大力支持的，发展前景明朗。
地壳中锆的含量比铜、镍、铅和锌的含量都多，其丰度为0．02％。全世界的锆矿储量估计有3200万吨。锆英石、斜锆石是目前锆的主要来源。美国、澳大利亚、比利时、印度和西非的一些国家开发了一些大矿床。有趣的是，人们发观沿海的沙石经常是很好的锆矿。
而锆最值得注意的性质之一是抗腐蚀性。在这方面，它甚至超过铌和钛这些抗腐蚀性很强的金属。如果把不锈钢浸在 5％的盐酸中浸泡一年的话，它的厚度要损失2．6毫米；在同样条件下钛的损失约为l毫米；而锆的损失仅为千分之一毫米。锆的抗碱性能更是出类拔萃，在这方面它超过了钽。由于锆有惊人的抗腐蚀性能，它在神经外科这个极其敏感的医学领域中已找到了用武之地。锆合金是良好的手术器械材料。有时在进行脑外科手术中用锆丝进行缝合。
钢里只要加进千分之一的锆，硬度和强度就会惊人地捉高。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。
锆除了加强钢的强度和硬度外，还能改进钢的机械加工性能，可淬硬性、可焊性和流动性。它还能碎化钢中的硫化物，从而细化钢的晶粒组成。
加入锆的钢抗氧化性增强，抗腐蚀性也有显著增加。
锆的熔点很高，为1850oC左右。锆钢可以加热到很高的温度而不必担心过热的后果，因此可以用锆钢来加快锻造、热处理及烧结等工艺进程。
具有密集的细晶粒组织和高强度的锆钢还兼有良好的流动性，因而能够用它来生产比普通钢更薄的薄壁铸件。例如，在一种钢中加入锆可用来铸造壁厚仅2毫米的实验机器零件，而用不含锆的这种钢铸造同样的零件，壁厚至少得5～6毫米。
把锆掺进铜里，导电能力并不减弱而合金的熔点大大提高，强度大大增加，用作高压电线非常合适。如含o．35％锆的铜一镉合金具有高强度和导电性。
在原子反应堆里，铀棒不能直接与水接触。因为热水侵蚀铀棒，铀棒使水沾上放射性，就会危害人体健康。用锆作铀棒的“外衣”——护套，可以满足下面四个方 面的要求：抗蚀能力强，不与核燃料和传热介质(如水)发生作用；有足够的强度、耐热、耐腐蚀；很少吸收中子，保证裂变“链式反应”的进行，容易加工成形。 锆和锆合金主要用在水冷式的原子反应堆中。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；陔潜艇用锆和 锆合金作核燃料的包套和压力管，锆的使用量达20至30吨。
在200℃的条件下，100克金属锆能够“吸收”817升氢，相当于铁的“吸收”能力的八十多万倍。温度超过900℃锆就可以猛烈“吸收”氮气。锆常在 真空中作为除气剂。人们广泛利用锆粉，把它涂在电真空元件和仪表的阳极，栅极以及其他受热部件的表面上，吸收真空管中的残余气体，制造出真空度极高的各种 电子管和其他真空仪表。
致密的锆在空气中很稳定。灰黑色的锆粉的着火点很低，在200℃的条件下能着火燃烧而燃烧速度快，发出强烈明亮的光辉。锆粉可以用作起爆雷管的起爆药，这种雷管甚至在水下也能爆炸。铅粉再加上氧化剂，燃烧起来强光眩日，是制造电光弹和照明弹的好原料。
很薄的锆箔在燃烧时比铝箔产生的亮度高50％；而氧气的消耗量完全相同。用锆箔作摄影闪光灯的闪光材料，能提供更快更亮的闪光。粉末状铁与硝酸锆混和，也可作为闪光粉。锆闪光灯使用起来很方便，因为它的体积很小，甚至可以做得象顶针那么小。
二氧化锆的熔点比锆高，达2700℃，是自然界中耐火性能最好的材料之一。它的导热性能差，但导电能力很强，沆蚀能力也很强，即使加热到1900多摄氏 度也不会跟熔融的铝、铁、镍、铂等金属、硅酸盐和酸性炉渣发生作用。因而可以用它来制造熔炼贵金属的坩埚、耐火管、耐热玻璃和耐热搪瓷等。在搪瓷和玻璃中 加入二氧化锆可以使它们增强抵抗酸、碱腐蚀的能力。用二氧化锆衬砌的高温炉，受热后体积不会增大很多，温度变化对它影响很小，炉体不致因热胀冷缩而产生裂 缝，可以大大延长炉子的寿命。用二氧化锆作耐火材料，加进5％的氧化钙作稳定剂，它的耐热温度比氧化铝高500度，绝热能力比添加以前提高三倍。把白色的 二氧化锆掺进陶瓷，能使陶瓷更洁白光亮、更耐热，强度也有所增加，用这种陶瓷制造高温绝缘瓷瓶，绝缘能力很强，膨胀系数很小。
锆在石油化学工业中的应用
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锆在主要用于抗腐蚀性能要求高的设备,如用于制造反釜、耐酸耐热泵、热交换器、浸液器、排气叶轮、阀门、搅拌器、喷嘴、热电偶套管、导管和容器衬里和环保设备等。许多生产肥料、树脂、塑料、酸类的化工设备和重要零部件都采用锆。
据报道，美国霍伯肯制造了一个12m高的钢制反应塔，直径700mm、壁厚20mm，用1mm厚的锆板包覆。反应塔有两个以螺旋旋管是由直径25mm、壁厚2mm的锆管装备起来的。
在聚合物的生产中，锆的应用是代替石墨作热交换器。锆热交换器的成本虽比石墨约高4倍，比钛约高2倍，但它经久耐用足以弥补成本费。同时，在聚合物生产中，用锆筛盘塔代替砖塔，能显著地提高生产效率。
针对氨基甲酸酯、二氧化碳和氨的混合物在高温高压下的特别好的耐蚀性，在190℃其腐蚀速率小于0.025mm/a。
在尿素合成设备是，用锆合金作高压进料泵壳材料。锆管也用于氨基甲酸酯的再循环热交换器中，并用锆作反应器的内衬，能使反应器在较高温度和压力下操 作，从而使反应进行得更快，增加尿素的合成速率。锆还用于生产酒精设备的筛盘，并在酒精生产中扩大应用到附加酒精塔、冷却蛇形管、离心泵、调节阀主其他辅 助装置。
据报道，美国使用了锆制排气器。化工反应过程所产生的HCL通过Zr排气器从炉内排出，经试验，这种排气器使用了两年多还没有损坏的迹象，而铜制排气 器由于喷嘴被腐蚀，寿命很短。我国锆厂在提纯ZrCl4的水环式真空泵中采用锆制叶轮、轴承及泵壳，使泵体寿命提高几倍。
我国曾在多种农药设备上进行过工业锆的应用研究，如在农药反应罐中进行了锆的实际应用与挂片试验。农药水解反应的条件为：20%硫酸+甲萘胺；温度 220-250℃；15个大气压（1520kPa)，一个流程时间为7h，在此条件下设备腐蚀严重，1mm厚普通钢板，反应后即腐蚀穿孔。原采用罐内搪 12-14mm厚的铅层为防腐层，则易污染环境，铅的抗腐蚀也较差，一个搪铅反应罐，仅能使用50-60批料即穿孔漏液。
锆挂片试验条件为：生产介质20%硫酸+甲萘胺；生产200-250℃；压力14-15个大气（1419-1520kPa)。腐蚀前后气体分析结果见 表5-47，腐蚀试验结果见表5-48。结果表明，随时间增加，锆母材与焊缝区氧含量稍有增加，但增加速度较缓，对锆的力学性能未引起恶化。而氢含量却在 这种介质腐蚀中逐渐下降，可减少脆性，对锆有利，年腐蚀率仅为0.024-0.04mm/a。 表5-47 锆挂片试验气体分析结果 | 试样状态 | 腐蚀时间/h | 氧含量/% | 氢含量/% | | 锆母材 | 末 | 1000 ×10-4 | 94 ×10-4 | | 加填料锆丝焊缝区 | 末 | 1450 ×10-4 | 44 ×10-4 | | 锆母材 | 1000 | 990 ×10-4 | 51 ×10-4 | | 加填料锆丝焊缝区 | 1000 | 990 ×10-4 | 49 ×10-4 | | 锆母材 | 2000 | 1700 ×10-4 | （17-25）×10-4 | | 加填料锆丝焊缝区 | 2000 | 2000 ×10-4 | 29 ×10-4 | 表5-48 锆腐蚀前后力学性能测试结果 | 试样状态 | 试验温度/℃ | 抗拉强度σb/MPa | 塑性/% | | 未腐蚀的锆母材 | 室温 | 675 | 18.2 | | 300 | | | | 未腐蚀加填料的焊缝区 | 室温 | 520 | 105 | | 300 | | | | 100h腐蚀后锆母材 | 室温 | 655 | 20.5 | | 300 | 385 | 24 | | 1000h腐蚀后加填料焊区 | 室温 | 515 | 8.7 | | 300 | 235 | 22 | | 2000h腐蚀后锆母材 | 室温 | 558 | 23.5 | | 300 | 255 | 46.1 | | 2000h腐蚀后填料焊区 | 室温 | 508 | 8.7 | | 300 | 225 | 22.3 | 试验中西维因反应罐锆内衬筒体部分用厚2.7-3mm锆板卷制，锆封头用厚4mm锆板加热旋制而成。锆罐焊接后的整体尺寸是：直径1200mm，高 （包括封头部分）1750mm。设备投产后，产品产量提高30%，年节约铅40t，延长了设备寿命，改善了生产及环境条件。 |
