锆的用途与价值及发展前景(锆的生产工艺)

锆的基本介绍，及发现历史，锆的制备（提取工艺）

锆 Zirconium

锆(Zirconium)是一种金属元素，元素符号Zr，位于元素周期表中IV-B族，原子序数是40，密度6.49g/cm³，熔点1852°C，沸点4377°C。锆是一种银白色过渡金属，因其制取工艺复杂，不易被提取，所以也常被称为“稀有金属”。事实上，锆在地壳中的含量约为0.025%，居第19位，几乎与铬相等，比常见的金属铜、铅、镍、锌还多，但分布非常分散。锆在空气中表面易形成一层氧化膜，具有光泽，外观与钢相似。锆具有耐腐蚀性，但是溶于氢氟酸和王水；高温时，可与许多元素反应，生成固体溶液化合物，锆的耐腐蚀性优于钛，与钽铌接近。鉴于锆良好的可塑性，常被加工成板、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。锆作为一种相对稀缺性资源，被广泛地应用于电子、陶瓷、玻璃、石化、建材、医药、纺织以及日用品等领域。澳大利亚和南非之锆资源集中地，中国和欧洲是锆的主要消费地区。

锆的发现历史

锆的命名是根据锆石而来，早在几个世纪前，锆石已经被人类用作珠宝。锆石在圣经中也有被提及，称其是以色列大祭司佩戴的12种宝石之一。

锆石具有从橙到红的各种美丽的颜色，无颜色的锆石经过切割后会呈现出夺目的光彩。正是因为这个原因，锆石在很长一段时间内被误认为是一种软质的钻石。锆的发现和提取主要归功于两位化学家，德国化学家马丁•海因里希•克拉普罗特(Martin Heinrich Klaproth)和瑞典化学家术斯•雅格•贝齐利阿斯(Jöns Jacob Berzelius)，这两位化学家在锆的发现和提纯上做出了非凡的贡献。在1789年，德国化学家马丁证明了锆石并不是钻石，澄清了人们对锆石的误解。他通过将锆石与反应性化合物氢氧化钠共同加热，发现这两种物质反应生成了一种氧化物。马丁认为这种氧化物内含有一种新的元素。他将这种新的氧化物命名为氧化锆，而这种新的元素命名为锆。

马丁当时无法提取出纯锆，因为它与铪的化学性质很相似，而铪常常与锆共同赋存在锆矿石中。直到35年之后，1824年，瑞典化学家贝奇利阿斯首次制取出纯锆。当时，还有其他几位化学家也致力于这项工作，但是都没能成功。贝奇利阿斯通过将钾和氟锆酸钾的混合物放置于一个铁管中进行加热成功提取出纯锆。实验所得的黑色粉末状的锆纯度达93%，贝奇利阿斯的提纯制出的锆的纯度一直没能再提高，直到近100年后，高纯度的锆才被制出。如今，大部分的锆都是从锆石(ZrSiO4)和二氧化锆(ZrO2)中提取，提取的过程被称为“克罗尔法”(Kroll Process)。锆的名字来源锆的名字来源于锆石，锆石来源于波斯语“金色”(zargun)。据称这种称法是因为一些锆石珠宝的颜色很夺目。其实，锆石的颜色有很多种，红色，棕色，绿色和黄色比较普遍，无色锆石也是人类较为常见的。

锆的提取工艺

【氯氧化锆制取】

用锆英石精矿碱分解或四氯化锆水解生产氯氧化锆的锆化合物制取方法。氯氧化锆是制备锆化合物的重要中间产品，并可用作金属表面处理剂和催化剂，工业上主要采用锆英石精矿碱分解法制取。全过程包括碱分解、氯氧化锆溶液制取和氯氧化锆结晶析出作业，工艺流程如图:

碱分解锆英石精矿碱分解有三种方法，即氢氧化钠熔融法、碳酸钠烧结法和石灰烧结法。氯氧化锆溶液制取锆英石用碱分解后，经水洗除硅和其他杂质，然后用盐酸浸出水洗料制取氯氧化锆溶液。浸出时，浸出液的HCl含量一般控制在2．5～3．5mol/L，ZrO2在60～80g/L盐酸与水洗料中的锆反应生成氯氧化锆转入溶液，同时转入溶液的还有铁、钛等杂质，而硅则生成胶状硅酸析出，硅酸凝聚的好坏会影响浸出物料的过滤。采用高温浸出和加入凝聚剂的方法有利于硅酸的凝聚，得到易于过滤的浸出物料和清沏的滤液。用盐酸溶解氢氧化锆或将四氯化锆溶于水也可得到氯氧化锆溶液。

【热分解锆英砂制备二氧化锆】

高温热分解锆英砂制备二氧化锆

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