锆、铪 —— 钛的兄弟们

钛的基本性质原子结构钛位于元素周期表中ⅣB族，原子序数为22，原子核由22个质子和20-32个中子组成，核外电子结构排列为1S22S22P63S23D24S2。

原子核半径5x10-13厘米。

物理性质钛的密度为4.506-4.516克/立方厘米（20℃），熔点1668±4℃，熔化潜热3.7-5.0千卡/克原子，沸点3260±20℃，汽化潜热102.5-112.5千卡/克原子，临界温度4350℃，临界压力1130大气压。

钛的导热性和导电性能较差，近似或略低于不锈钢，钛具有超导性，纯钛的超导临界温度为0.38-0.4K。

在25℃时，钛的热容为0.126卡/克原子·度，热焓1149卡/克原子，熵为7.33卡/克原子·度，金属钛是顺磁性物质，导磁率为1.00004。

钛具有可塑性，高纯钛的延伸率可达50-60%，断面收缩率可达70-80%，但强度低，不宜作结构材料。

钛中杂质的存在，对其机械性能影响极大，特别是间隙杂质（氧、氮、碳）可大大提高钛的强度，显著降低其塑性。

钛作为结构材料所具有的良好机械性能，就是通过严格控制其中适当的杂质含量和添加合金元素而达到的。

化学性质钛在较高的温度下，可与许多元素和化合物发生反应。

各种元素，按其与钛发生不同反应可分为四类：第一类：卤素和氧族元素与钛生成共价键与离子键化合物；第二类：过渡元素、氢、铍、硼族、碳族和氮族元素与钛生成金属间化物和有限固溶体；第三类：锆、铪、钒族、铬族、钪元素与钛生成无限固溶体；第四类：惰性气体、碱金属、碱土金属、稀土元素（除钪外），锕、钍等不与钛发生反应或基本上不发生反应。

与化合物的反应：◇HF和氟化物氟化氢气体在加热时与钛发生反应生成TiF4，反应式为（1）；不含水的氟化氢液体可在钛表面上生成一层致密的四氟化钛膜，可防止HF浸入钛的内部。

氢氟酸是钛的最强熔剂。

即使是浓度为1%的氢氟酸，也能与钛发生激烈反应，见式（2）；无水的氟化物及其水溶液在低温下不与钛发生反应，仅在高温下熔融的氟化物与钛发生显著反应。

未见报道 。
将溶 剂萃取分 离锆铪 的常用萃 取剂磷酸三 丁酯（Ｂ ） Ｔ Ｐ 与金属离 子印迹技术 相结合 制备分 离锆 分离锆和铪时会 出现 第三相 问题 ，一直没 能很好地解
决 ，为 了解 决这 个 问题 ，有研 究者将其吸附于苯 乙烯． 二乙烯基苯等交联共聚物 上 ，即制备成 萃淋树脂 ， 但分离效果一般【 。本文首次采 用本体 聚合法 ，以磷酸三丁 酯为络 合剂制备 了锆离 子印迹聚合物 ，并对 其进行了 Ｉ Ｒ、Ｘ Ｄ分析表征并用于钛 、锆 、铪 的分离 。 Ｒ
ｆｎｔ ｎｌ ｎ ｍｅｓ ｎ ｉｉ ｌ ｎｅ ｅａ ｔｅ ｒｓｌ ｋｎ ｇｎ ｈ ｒｉ ｅ ｉ ｏ ｉｍ （ ｉ ｅｐ砒 ｕ ｃ ｏ ａ ｍｏ ｏ ｒ ｄｄｖｎ ｂ ｚｎ ｏｓ ｎ ｉ ａｅｔ ｅｅｎｔ ｒ ｎ ｉ ａ ｙ ｅ ｓ ｈｃ ｉ ｇ ｗ ｈ ｚ ｃ ｕ Ⅳ）ｏ ｉｔ ｒ ｎ ｓｈ
（ ｅ ａ ｍｅｔ ｆ ｐ ｌ ｄＣ ｅ ｓｙ Ｓ ｕｈ ｈ ａ ｎｖｒｉ Ｔ ｃｎ ｌ ｙ Ｇ ａｇ ｈ ｕ ６ ０ Ｃ ｉ ） Ｄ ｐｒ ｎ Ａ ｐｉ ｈｍｉｒ， ｏ ｔ ｉ ｉｅｓｙｏ ｅｈ ｏｏ ， ｕｎ ｚ ｏ １ ４ ， ｈ ａ ｔ ｏ ｅ ｔ Ｃ ｎＵ ｔ ｆ ｇ ５０ ｎ Ａｂｔａｔ Ｚｒｏ ｉｍ （ ）ｉ — ｐｉ ｅ ｏ ｍ ｒ （ ｒＩ ｓ ｎ ｏ ｔ ｌ ｏｙ ｒ Ｃ ｓ ｅｅｐｅａｅ ｙ ｓ ｃ： ｉ ｎｕ ｒ ｃ Ｉ ｏ ｉ ｒ ｔｄｐ ｌ ｅｓ Ｚ － Ｐ）ａｄ ｃｎｒ ｌｍｅｓ（ Ｐ）ｗ ｒ ｒｐｒｄｂ Ｖ ｎｍ ｎ ｙ Ｉ ｏｐ
联剂，采用本体聚合法制各 了锆 离子印迹聚合物（ｒＩｓ Ｚ－Ｐ） Ｉ 和控制聚合物 （ｐ） ｃｓ 。用 ｌ ： ｌ盐酸将锆离子 印迹聚合 物中的锆 离子洗 脱，释 放出 印迹空腔 。对 Ｚ－Ｐ 和 Ｃ ｓ ｒｌｓ ｌ Ｐ 进行了 Ｆ ． Ｔ【 Ｒ和 Ｘ Ｄ分析表征 。研 究了 ｐ Ｒ Ｈ及吸 附平 衡时间对锆离子

锆英砂原料的处理方式及产品方向的调研建议审核：编制部门：钛冶金项目组编制时间：二OO六年三月二十一日锆英砂原料的处理方式及产品方向的调研建议1世界锆铪资源情况1.1世界锆铪资源概况世界各地的锆铪主要贮存于海滨砂矿床中,只有少部分赋存于积砂矿和原生矿中,工业价值不大。

锆铪资源中有工业价值的矿物主要是锆英石及斜锆矿，它们多与钛铁矿、独居石、金红石、磷钇矿、锡石等矿物共生，呈综合性砂矿床产出。

关于世界锆铪储量有许多不同的数据，但多数报告中总储量倾向于表1中的数据。

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。

1.2 国内锆铪资源情况据资料报道，中国锆矿储量居世界第9位。

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。

其中，锆砂矿主要集中在广东、海南、广西和山东，而四川、云南主要是岩矿。

其他省份如湖南、湖北、安徽、福建、江西、辽宁等省也有一些锆资源。

见表2中的数据。

表2 中国广东等省的锆铪储量（1980-1981年）目前，锆矿已发现的矿床分岩矿和砂矿两大类，分别占总储量的30%和70%。

岩矿储量几乎全部集中在孔鲁特801矿，该矿床为碱性花岗岩矿床，含锆铪矿物主要为锆石，有铌、铍、金、稀土多种有用元素伴生。

但此矿由于选矿困难，暂未开采和利用。

中国锆英石三大矿区的具体情况见表3。

表3 中国锆英石三大矿区矿床特征具有工业意义的锆矿床为分布在东南沿海的砂矿，包括滨海沉积砂矿、河流冲积砂矿、沉积砂矿和风化壳砂矿，锆矿多作为钛铁矿、金红石、铌铁矿、独居石和磷钇矿的共（伴）生矿物。

矿石的品位在0.04%与7.094kg/m3之间。

11200
13800
15700
17500
溶沸点
熔点：1852℃
沸点：4377℃
密度
密度：6.49克/立方厘米
编辑本段元素描述
元素英文名称：Zirconium
相对原子质量：91.22
核内质子数：40
核外电子数：40
核电核数：40
质子质量：6.692E-26
硫酸锆
质子相对质量：40.28
所属周期：5
所属族数：IVB
锆的特点：
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。
含锆的天然硅酸盐矿石被成为锆石（zircon）或风信子石（hyacinth），广泛分布在自然界中。它们颜色美丽，被称为宝石。而目前生产锆的原料主要是锆英砂。
编辑本段锆合金
锆管头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。

锆Zirconium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，呈浅灰色。

密度6.49克/立方厘米。

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。

简介锆，原子序数40，原子量91.224。

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1852°C，沸点4377°C，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，1000°C氧气溶于锆中能使其体积显著增加。

锆一般被认为是稀有金属，其实它在地壳中的含量相当大，比一般的常用的金属锌、铜、锡等都大。

锆合金可以耐很高的温度，用作制作核反应的第一层保护壳。

过渡金属rl]。

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。

历史含锆的天然硅酸盐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。

Hf 与 Zr 混生，经常作为精炼 Zr 的副产物得到。
元素 Zr 发现后的大约 30 年， 元素 Hf 被人们发现。
人们也同时发现，30 年来对 Zr 进行的所有研究，全是在含 2％ Hf 的 Zr 样品基础上进行和完成的。
Zr 和 Hf 的单质与 Ti 相似，在 高温下很活泼，可以与多种非金属化 合生成二元化合物， 如 MO2 ，MC， MN，MB，MB2，MX4 等。
ZrSiO4 + K2 [SiF6] —— K2[ZrF6] + 2 SiO2
锆英石中的杂质 Hf 在这一过程 中也将转化成 K2[HfF6]。
K2[HfF6] 在氢氟酸中的溶解度略 大于K2[ZrF6] 。
利用这一微小差异在氢氟酸中进 行反复多次的溶解－结晶操作，可பைடு நூலகம் 达到分离锆、铪的目的。
19. 5 锆与铪
锆 Zr
锆石
ZrSiO4
二氧化锆矿 ZrO2
锆在地壳中的质量分数
为 0.0190 % 列第 18 位
铪 Hf 与 Zr 混生
铪在地壳中的质量分数 为 3.3 10－4 %
Zr 和 Hf，无论在物理 性质上，还是在化学性质上 均与 Ti 相似。
由于镧系收缩的影响，Zr 与 Hf 极为相似，均为银白色金属。
Zr 可以与熔碱反应 Zr + 4 KOH —熔—融— K4ZrO4 + 2 H2
Zr 和 Hf 的磷酸盐 M（3 PO4）4 很特殊，它们几乎不溶于酸，所以 可以从强酸介质中沉淀出来，从而 使 Zr 和 Hf 与其他金属分离。
将锆英石（ZrSiO4）与K2 [SiF6] 烧结，有 K2[ZrF6] 生成。
ZrO2 为白色粉末，硬度高。

锆为银灰色金属，外观似钢，有光泽。锆容易 吸收氢、氮和氧气；锆对氧的亲和力很强，表面易 形成一层氧化膜，具有光泽，故外观与钢相似。锆 有优秀的耐腐蚀性，不溶于氢氟酸和王水；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。
钛在高温下具有极强的化学活性，可以 与氧、碳、氮以及其它许多元素化合，需要 在真空状态或惰性气体保护下才能熔炼。因 为钛难于提炼，所以，人们曾把钛当作“稀 有金属”。其实，钛的含量约占地壳重量的 6.1‰，比铜、锡、锰、锌的总和还要多十 几倍。我国已探明的钛储藏量最多，占世界 已探明钛储量的64%。其中四川的攀枝花， 钛的储藏量占全国的90%以上，是世界上罕 见的大钛矿。
△蒙耐尔合金（Monel）
镍合金中的蒙耐尔合金（Monel）对氢氟酸的 耐蚀性非常好。对热浓碱液也有优良的耐蚀性，但 不及纯镍的耐蚀性好。此外蒙耐尔还耐中性溶液、 高温卤素、各类食品、水、海水、大气、多种有机 化合物的腐蚀。但不耐氧化性酸和其它强氧化性溶 液、熔盐、熔金属、熔硫和高温含硫气体的腐蚀。 蒙耐尔的机械、加工和高温性能都很好。加入 铝（3%）的合金（K-Monel）具有高的抗拉强度， 含硅（4%）的铸材则有较高的耐磨性。 各种蒙乃尔合金常用于化学、食品、动力、海 水等工业中，如作烧碱蒸发器、盐水设备、海水泵、 离心机等。
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，且不与人的血液、骨骼和 各种组织发生作用，已被用作外科、牙科等医疗器 械。如在神经外科这个极其敏感的医学领域中已有 了用武之地。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，被用于制造防弹合金钢。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。

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锆的机械加工 普通方法 基本原则 速度缓慢 进刀量大 冷却系统里加大量溶于水的润滑剂 锆有咬合和加工硬化的倾向 如果切割不光滑，表面会粘上杂质形成氧化物
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锆、钛和钢及镍基合金比较 弹性模量低 熔点高 膨胀系数高 导热系数好 密度高 表面张力好
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锆的焊后热处理 锆702 一般不需要，除非有高度热应力存在，为了增加抗疲 劳能力，或在大量冷加工后恢复延展性 如果材料是用于超过55％浓度，接近沸点的硫酸，就 需要经过高温处理 锆705 因易受延迟氢化物影响，所有焊接都需要作应力释放 处理，无论材料用于何处 如果材料是用于超过55％浓度，接近沸点的硫酸，就 需要经过高温处理
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锆的萃取 克罗尔工艺 ZrCl4+2Mg=Zr+2MgCl2 在钢制坩埚里分批操作 从氯化镁团块除去多余的镁 所得的锆成烧结多孔“海绵”状 海绵锆经真空蒸馏净化
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冶金 机械，物理和热力学特性 材料规格 常规产品
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冶金和特性 锆的晶体结构 锆702在865℃相变，从α相（密排六方晶格）到β 相 （体心立方晶格） 锆705在854 ℃相变，从α 锆＋β 鈮相（密排六方＋体 心立方晶格） 到β相（体心立方晶格） 各向异性 锆和钛显示出强烈的各向异性，这是由它们在室温时 六方密排的晶格结构造成的 机械性能根据方向变化
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锆的核应用 反应堆内组件 槽管 隔离 棒材 热中子吸收截面低 高温蒸汽下防腐强
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书山有路勤为径，学海无涯苦作舟国内外锆（铪）资源现状由于锆和铪的化学性质非常相似，所以自然界中锆和铪常常以类质同象的方式共生。

目前，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。

据美国地质调查局(USGS) 统计，全球锆储量6700 万吨，已探明锆石资源量超6000 万吨(以ZrO2 计)，其中澳大利亚和南非拥有全球锆储量份额最大，储量占比分别占59.7%和20.9%。

其他锆储量相对丰富国家还有：印度、莫桑比克和印度尼西亚。

我国锆资源储量相对比较缺乏，储量仅占世界的0.75%。

世界主要产锆国家锆资源储量如表1 所示。

截止2011 年底，我国有锆英石砂矿142 处，保有查明资源储量为474.83 万吨锆英石矿物含量，其中基础储量111.89 万吨，占23.6%;主要分布在海南，矿床67 处，保有资源储量为340.9 万吨，占比71.8%;其次为广东，有矿床28 处，保有资源储量55.22 万吨，占比11.6%;山东位居第三，有矿床7 处，保有资源储量31.41 万吨，占比6.6%;云南第四，有矿5 处，保有资源储量27.25 万吨，占比5.7%;广西第五，有矿7 处，保有资源储量10.03 万吨，占比2.1%。

表1 世界各国锆资源储量锆(铪)的产销据美国地质调查局最新公布的数据显示，2013 年全球锆矿产量144 万吨，同比下降20 万吨。

澳大利亚以60 万吨产量居全球首位，占全球总产量的41.7%，其次为南非，产量36 万吨，占比25%。

两国产量占全球总产量66.7% 之多。

中国以14 万吨的产量居第三位，占全球总量9.7%。

2013 年全球锆矿产量如表10 所示。

锆矿主要产地集中于澳大利亚的南澳大利亚、西澳大利亚和新南威尔士区，其中尤克拉盆地、杰拉尔顿、墨累盆地、珀斯盆地和提维群岛。

限强度高达 １３ ａ ０ ０Ｍｐ ，屈服 强度 为 ９ ０ ａ ８ ＭＰ ，伸 长率 为 １％ 。 由于 铪 具 有较 好 的 抗 氧 化 性 、 良好 ５
锆 和铪 ｍｍ 有金属 王国中的姊妹花 ｍ稀 Ｊ ，
在 神 奇 的稀有 金 属 王 国里 ， 一些 金 属 元 素 由 于 电子 结构和 理 化 性质 相 似 ，且 具有 元 素 对 的特 征 ，常常 成对 地 出现 在矿 物 中 ，如 钽 和 铌 、钨 和
１ｂ（ ＝１之 ２ 而 铪 ８ １ ０ 】 ｂ ，
的 热 中子 吸 收 截 面 则 很 大 ，高 达 １５ ，是 锆 的 １ｂ 近 ６ ０倍 ，且 在超 热 中 ０
子吸收范 围内有 良好 的
共 振 吸 收 ，发 生 裂 变 反 应 后 的每 一 代 产 物 仍 是 铪 。作 为 核 反 应 堆 控 制 材 料 的银 ・ ・ 合金 在 辐照 后 会产 生 半衰 期 很长 铟 镉
是共生在一起 ，没有单独的铪存在 ，因此， 采用特
殊 的 化 学 一一 冶 金 联合 方 法 以分 离 锆和 铪 ，就 成 为 制 取金属 锆 和金 属铪 最 关键 的 一步 。 生产 金属 锆 和 金 属铪 的主 要 方法 是 金 属 热还
钼等。锆和铪就是这些对 中的一对孪生姊妹。锆 和 铪 由于 提 取方 法 复 杂 ， 产 量 较 少 ，用 途 特 殊 ，
还 原制 得 海 绵锆 或 海 绵 铪 ，再 熔铸 成 锭 以制 造 需
要 的型材 。
也 超过 Ｈ 、 Ｎｂ和 Ｕ。 由于 自然界 中 的锆 与铪 总 ｇ
＠ ２ ￣ ５ 金 世 ０ ０ 期 一界 ５
述。
美 国科学家近年来 ＿直在研发 一种有 巨大杀
金 属 铪 在 非 核 工 业 中有 许 多 用 途 ，但 由 于 量 少 价 贵 提 取 困难 ， 大 多 是 以金 属 添 加 剂 出现 。如

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。

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。

怎么记忆元素周期表上了初三后，面对化学这门新学科，最先遇到的难题就是要背诵元素周期表。

不少学生面对元素周期表表示很头疼。

现在，各位背诵困难户的福音来了。

下面的化学元素周期表顺口溜，可以帮助孩子们10分钟把周期表背下来。

记忆元素周期表(一)N 氮O 氧S 硫，C 碳P 磷金Au;K 钾I 碘Al 铝，钨的符号W。

……(二)H He Li Be B (氢氦锂铍硼)C N O F Ne (碳氮氧氟氖)Na Mg Al Si P (钠镁铝硅磷)S Cl Ar K Ca (硫氯氩钾钙)五个五个背，比较顺口。

(三)化合价：一价请驴脚拿银，(一价氢氯钾钠银)二价羊盖美背心。

(二价氧钙镁钡锌)一价钾钠氢氯银，二价氧钙钡镁锌;三铝四硅五价磷，二三铁、二四碳;一至五价都有氮，铜汞二价最常见。

正一铜氢钾钠银，正二铜镁钙钡锌;三铝四硅四六硫，二四五氮三五磷;一五七氯二三铁，二四六七锰为正;碳有正四与正二，再把负价牢记心;负一溴碘与氟氯，负二氧硫三氮磷。

初中常见原子团化合价口决：负一硝酸氢氧根，负二硫酸碳酸根，还有负三磷酸根，只有铵根是正一。

氢氦锂铍硼，碳氮氧氟氖;钠镁铝硅磷，硫氯氩钾钙。

记化合价，我们常用下面的口诀：一价氢氯钾钠银，二价钙镁钡氧锌。

二铜三铝四七锰，二四六硫二四碳，三价五价氮与磷，铁有二三要记清。

记金属活动性顺序表可以按照下面的口诀来记：钾钙钠镁铝、锌铁锡铅氢、铜汞银铂金。

(四)自编的小故事口诀，10分钟全背在背诵之前先用2分钟时间看一个不伦不类的小故事：侵害从前，有一个富裕人家，用鲤鱼皮捧碳，煮熟鸡蛋供养着有福气的奶妈，这家有个很美丽的女儿，叫桂林，不过她有两颗绿色的大门牙(哇，太恐怖了吧)，后来只能嫁给了一个叫康太的反革命。

刚嫁入门的那天，就被小姑子号称“铁姑”狠狠地捏了一把，亲娘一生气，当时就休克了。

这下不得了，娘家要上告了。

铁姑的老爸和她的哥哥夜入县太爷府，把大印假偷走一直往西跑，跑到一个仙人住的地方。

钛锆铪的氯化问题1. 引言钛、锆和铪是三种重要的金属元素，它们在各个领域都有广泛的应用。

其中，氯化是钛、锆和铪的重要反应之一。

本文将从氯化反应的基本原理、反应条件和产物性质等方面来探讨钛锆铪的氯化问题。

2. 钛的氯化2.1 基本原理钛可以与氯发生反应生成多种氯化物，其中最常见的是四氯化钛（TiCl4）。

四氯化钛是一种无色液体，在常温下具有刺激性臭味。

它可以通过将金属钛与过量的氯气反应得到：Ti + 2Cl2 → TiCl42.2 反应条件钛的氯化反应需要在高温下进行，通常在600-900摄氏度范围内进行。

此外，由于四氯化钛对水非常敏感，容易与水发生剧烈反应产生热量和有毒物质，因此该反应通常在惰性气体（如氮气）或真空中进行。

2.3 产物性质四氯化钛是一种重要的钛化合物，它在有机合成、涂料、催化剂等领域有广泛应用。

它具有良好的溶解性，可以与多种有机物反应生成不同的配合物。

3. 锆的氯化3.1 基本原理锆可以与氯发生反应生成锆(IV)氯化物（ZrCl4）。

锆(IV)氯化物是一种无色晶体，在常温下为固体。

它可以通过将金属锆与过量的氯气反应得到：Zr + 2Cl2 → ZrCl43.2 反应条件锆的氯化反应需要在高温下进行，通常在800-1000摄氏度范围内进行。

此外，由于锆(IV)氯化物对水也非常敏感，容易与水发生剧烈反应产生热量和有毒物质，因此该反应通常在惰性气体（如氮气）或真空中进行。

3.3 产物性质锆(IV)氯化物是一种重要的锆化合物，它在金属制备、催化剂等领域有广泛应用。

它具有较好的溶解性，可以与多种有机物反应生成不同的配合物。

4. 铪的氯化4.1 基本原理铪可以与氯发生反应生成铪(IV)氯化物（HfCl4）。

铪(IV)氯化物是一种无色液体，在常温下具有刺激性臭味。

它可以通过将金属铪与过量的氯气反应得到：Hf + 2Cl2 → HfCl44.2 反应条件铪的氯化反应需要在高温下进行，通常在800-1000摄氏度范围内进行。

TiO2 不仅有较强的氧化分解能力，而 且自身不分解、几乎可永久地起作用，因此 在排气净化、脱臭、水处理、防污等领域有 广泛地应用空间。二氧化钛被誉为“环境友 好催化剂”。
ZrO2 至少有两种高温变体，1370 K 以上 为四方晶型，2570 K 以上为立方萤石晶型。
ZrO2 的化学活性低，热膨胀系数也很小， 但熔点非常高，因此它是极好的耐火材料。
2TiCl4 + H2 —— 2TiCl3 + 2 HCl
用 Zn 还原 TiCl4 的盐酸溶液作用， 可得六水合三氯化钛的紫色晶体：
2 TiCl4 + Zn —— 2 TiCl3 + ZnCl2
目前工业上主要采用铝还原法制备 TiCl3 ，将四氯化钛和铝粉混合，反应 在接近 TiCl4 的沸点温度下进行，生成 TiCl3 和 AlCl3:
TiCl4 在浓盐酸中与 Cl– 作用生成 [TiCl6]2– ：
TiCl4 + 2HC（l 浓）——H2[TiCl6] 向溶液中加入 NH4+, 析出黄色（NH4）2[TiCl6]
晶体。 工业上，TiCl4 是通过 TiO2 与碳、氯气共热
制备的：
TiO2 + 2C + 2 Cl2 —— TiCl4 + 2 CO
钛的抗阻尼性强，可作音叉、医学上 的超声粉碎机振动元件和高级音响扬声器 的振动薄膜等。
液体钛几乎能溶解所有的金属，与多 种金属形成合金。其中，钛镍合金有较强 的形状记忆应变性、较好的恢复应力和较 高的记忆寿命，被公认是最佳形状记忆合 金。
铌钛合金在低于临界温度 4K 时，呈 现出零电阻的超导功能，是目前制造高场 超导磁体的主要材料。
（3）应用
纯净的 TiO2 在温度较低时呈白色， 受热后则显浅黄色。它是极好的白色涂料， 具有折射率高、着色点强、覆盖力大、化 学性能稳定、无毒等优点。

?金属钛生产从1948年至今才有半个世纪的历史，它是伴随着航 空和航天工业而发展起来的新兴工业。它的发展经受了数次大起 大落，这是因为钛与飞机制造业有关的缘故。
?但总的说来，钛发展的速度是很快的，它超过了任何一种其他 有色金属的发展速度。这从全世界海绵钛工业发展情况可以看出： 海绵钛生产规模60年代为60kt/a ，70年代为1l0kt/a ，80年代为 130kt/a ，到1992年已达140kt/a 。
纯钛特点
纯钛： 一种银白色的金属
特点：
? 是很活泼的元素。 ? 有很好的钝化性能，钝化膜很稳定，在许多环境中表现出
很好的耐蚀性。有“耐海水腐蚀之王”之称。
? 高温下，钛的化学活性很高，能与卤素、氧、氮、碳、硫 等元素发生剧烈反应。
? 钛一般不发生孔蚀；除在几种个别介质（如发烟硝酸、甲 醇溶液）中，也不发生晶间腐蚀；钛的应力腐蚀破裂敏感 性小，具有抗腐蚀疲劳的性能，耐缝隙腐蚀性能良好。
?当合金在 β相区处理时，则控制冷却可得到魏氏组织片状 α相和 网篮状组织。在相同强度条件下，这种组织具有比等轴 α结构高的 断裂韧性、疲劳裂纹扩展阻力和蠕变强度。
钛合金的强韧化基础－β钛合金和近β钛合金
据八面体间隙位置，产生点阵畸变，起强化作用，不利塑性。 因此，利用含氧量的不同可以得到几种不同强度及加工性能 组合的商业用纯钛。一般含氧量均较高， w(O)达0.1~0.2% 。
?氮：是强稳定α相元素，溶解度达6.5~7.4%( 质量)，也是
存在于间隙位置，形成间隙固溶体。它强烈提高强度而降低 塑性，当w(N)0.2% 时可发生脆性断裂。所以含氮量不能太高， 但实际合金的w(N)也有0.03~0.06% 的水平。
四、钛合金的发展与应用
一 、 简介

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二、 钒（V）、铌（Nb）和钽（Ta）
钒的化合物都有五彩缤纷的美丽色彩，故以瑞典女神 Vanadies命名。钒在地壳中的丰度为0.0136%，它的分布广泛且 分散，海水中含量在10-9数量级，但在海洋生物体内得到富积， 如海鞘体内钒的含量是海水的几千倍。钒的主要矿物为绿硫钒 （VS2或V2S5）、铅钒矿（Pb5(VO4)3Cl）等。我国四川攀枝花蕴 藏的钒钛铁矿是重要的钒资源。同样由于镧系收缩的影响，铌和 钽性质相似，在自然界可与铁共生，它们共生的矿物的主要成分 可以用通式Fe(MO3)2表示。钒、铌、钽均是稀有金属。
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1. 金属钒及其化合物
钒是银灰色有延展性的金属，但不纯时硬而脆。钒是 活泼金属，易呈钝态，常温下不与水、苛性碱及稀的非氧 化性酸作用，可溶于氢氟酸、强氧化性酸和王水，也能与 熔融的苛性碱反应。高温下可与大多数非金属反应，甚至 比钛还容易与氧、碳、氮和氢化合，所以制备钒金属单质 很难，常用较活泼金属（如钙）热还原V2O5得到。
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锆和铪主要用于原子能工业。锆合金强度高， 可用作核反应堆中核燃料的包套材料。铪具有特别 强的热中子吸收能力，主要用于军舰和潜艇原子反 应堆的控制棒。锆不与人体的血液、骨骼及组织发 生作用，已用作外科和牙科医疗器械，并能强化和 代替骨骼。铪合金难熔，具有抗氧化性，用作火箭 喷嘴、发动机和宇宙飞行器等。
d区元素
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2. 铌和钽
铌和钽都是钢灰色金属，略带蓝色。它们具有极 其相似的性质，都有很强的抗腐蚀能力，能抵抗浓热 的盐酸、硫酸、硝酸和王水。铌和钽只能溶于氢氟酸 或氢氟酸与硝酸的热混合液中，在熔融碱中被氧化为 铌酸盐或钽酸盐。铌酸盐或钽酸盐进一步转化为其氧 化物，再由金属热还原得到铌或钽单质。