锆(Zr)的性质和应用

背景

直到1789年克拉普罗斯分析了来自锡兰的一个术语样本，锆元素才被确定下来。直到1824年，贝采里乌斯才首次分离出氟化锆，他在铁管中加热了氟化锆钾和氟化锆钾。然而，又花了90年时间来制备相对纯净的样品。

发生

在s型恒星、太阳和陨石中都发现了锆元素。与陆地岩石相比，从月球表面采集的样本也被发现含有高水平的锆。

锆主要存在于锆石(ZrSiO)中₄最著名的商业矿藏位于佛罗里达、南卡罗莱纳、澳大利亚和巴西。在其他30多种矿物中也发现了它。

氧化锆(ZrO₂)在巴西矿床中自然出现Baddeleyite。Baddeleyite含有约1%的铪，由于其化学相似性，很难分离。

生产

锆是通过克罗尔法和其他方法将氯还原而得到的。

关键属性

锆是一种灰色到白色有光泽的金属。它可以在空气中以细粉的形式自燃，特别是在高温下。较大的样本不存在这个问题。

如前所述，锆矿床通常被铪污染，不易分离。因此，商业锆样品通常含有1 - 3%铪。

锆具有低中子吸收截面，并且能够抵抗核反应堆的腐蚀环境。

锆对大多数常见的酸、碱、海水等介质具有优异的耐受性。

应用程序

锆由于其低中子吸收截面和抗核反应堆内遇到的腐蚀环境而被用于核反应堆。在这种应用中，它是有用的，因为中子可以通过锆的内壁而不损失明显的浓度。因此，典型的应用包括燃料电池的包层。由于这些原因，核能发电应用占商业锆生产的90%以上，反应堆级锆基本上不含铪。

由于其耐化学腐蚀，它被用于化工厂。

其他应用程序是:

•真空管中的吸气剂

•在外科手术设备

•用于钢和其他合金(如镁)的合金元素

•闪光灯泡

•爆炸性的引物

•人造丝喷丝板

•灯丝

锆化合物也有一些应用，如:

•铌锆化合物用于低温超导磁体

•Zn-Zr化合物在35K以下具有磁性

•Zr-O化合物(ZrO₂)用作宝石、实验室坩埚、冶金、陶瓷和玻璃的炉衬。耐火材料的应用消耗了所生产的锆的很大一部分。

来源:AzoM.com