2019年整理】锆的应用领域非常广泛.docx

错的应用领域非常广泛，主要以硅酸错、氧化错的形式应用于陶瓷、耐火材料等领域， 仅有3%-4%左右的错被加工成金属错（或称海绵错）的形式，再进一步加工成各种错合金，应用 于核燃料组件或者普通工业领域：如化工设备本文着重介绍金属错（或称海绵错）及下游 错合金材的制造及应用情况一、 错的简介错（Zirconium ）的元素符号Zr,位于化学元素周期表中 IV-B族，它的原子序数是 40,是一种银白色的过渡金属错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， 生成固体溶液化合物错的可塑性好，易于加工成板、丝等错在加热时能大量地吸收氧、氢、氮等 气体，可用作贮氢材料；错的耐蚀性比钛好，接近锯、祖错主要以矿物形式存在于自然界， 错在地壳中错的含量居第 20位，比常见的金属铜、铅、镣、锌多，却被称为 稀有金属”，是因为制取工艺较为复杂，不易被经济地提取另外，在 已发现的40多种错饴矿床中，具有工业开米价值的只有 10种左右，用于工业生广的仅有错 英石和斜错石两种二、 错资源储量丰富、供应集中据美国地质调查局（USGS）统计，全球错储量 51百万吨、基础储量 77万吨（以ZrO2 计），其中澳大利亚和南非拥有世界上最大的错英砂储量，储量占比分别占 44.6%和25.0%,基础储量占比45.45%、18.18%。

我国资源储量相对比较缺乏，储量和基础储量进展世界的 0.98%和 4.81%国家矿产地（千吨*仁储很惆信基础储堆占比琏推基础占 比20072008（百万知 ZiO:>澳大利亚605575203539.22%45,45%南非400405141427.45%18.18%乌克兰3535467,84%Z79%美国WW3A5.76.67%7.40%印度 129293.43.S6,67%4.94%巴西3131224.6131%公97%中国ISO1600.53.70.98%4.S1%其他国家1451203.54,26+S6%5,45%tit界合计L4301.360[ 5177100%100%错英砂主要产地集中于澳大利亚、 南非Richards Bay Deposit地区、美国佛罗里达以及非洲的莫桑比克和亚洲的印度尼西亚、越南、印度等目前世界年产错英砂在 125-130万吨之间澳大利亚是世界第一大错英砂生产国， 目前占世界市场份额总量 1/3以上南非是世界第二大错英砂生产国，产量仅次于澳大利亚，目前占世界市场份额总量约 1/3发Zq很弊机制明朋能分布国家边游侄吨） 上倒 澳大利亚460.0003538% :一南非43Q.OOO33.08% :美甬 「180,00013.85%印尼100.000N69%中国20,0001.54%其他国家110.0008.46%妍域瘫婆鼬商 公司2010/9^情况及产能国家litika Resoitnccs Ltd.Iluka呈世界第-大生产商，也是我国地大的错英砂供应西,分 别在美国和澳洲町个囚家从步丹采工他在澳大利亚有9个矿区, 在类愤有2个波大利叩TiwestTiwest &重要的钛精矿、慌英砂钦白粉J轧 皓英砂的产粘为 &9万吨左右.洪大利北RiehaiJs Bay Nliuerals (RBM)澳大利W和美囚的合资公司.主要生产轼渣仙英砂4产约25万 吨，南葬Namakwa SmickLuiiitcd美国在南非的全资遗司.年可开采400万Ifi矿石,情英砂计划产 能6万吨#南集中国错英砂产地主要分布在海南的文昌和万宁、广东的湛江，年产量约为 2万吨。

加工 粗砂的能力为4-5万吨国内只有海南文昌的错英砂精矿的品质最好， 万宁和湛江主要生产 普通错英砂从地区消费结构来看，中国和欧洲是主要的错消费地区，各占约 30%佝"脱打溯?消岱帕占构・中国■欧洲3其他亚丈国家・北美■日本■其他三、错应用领域广泛、金属错仅占 3%-4%左右错英砂是生产错制品的最初原料，可用于生产硅酸错和氯氧化错，而氯氧化错是生产碳 酸错、硫酸错、二氧化错、复合氧化错、金属错等错制品的主要原料，复合氧化错则是生产 氧化皓结构陶瓷的主要原材料恰英砂错的应用领域非常广泛，主要以硅酸错、氧化错的形式应用于陶瓷、耐火材料等领域，这部分的应用占错消费的 90%以上另外，由于金属错具有优异的核性能，它的热中子吸收截面小，仅为0.18和-28错及其合金的一个重要用途就是作为核动力反应堆的燃料包覆材料和其他结构材料因此，错及错金的研究与发展是与核工业的发展密切相关联的， 最初是用于核动力舰船，后来则大力发展原子能发电站 错是一种活性金属，对氧有很高的亲合力，这就导致在室温的空气中会形成保护氧化膜， 这层保护氧化膜使得错及其合金具有优良工业的抗腐蚀性能具有优异耐蚀性的错对很多腐蚀介质有很强的抗力， 同时又具有良好的力学和传热性能，以及显著的成本优势，使它成为当今石油化工领域优异的耐蚀结构材料。

2010/9/6■阁至■耐火村帖I痔音■由化学及・电视玻璃我国错产业链结构，为了便于行业内的协调和政府的管理，按专业特点将错行业分为五大产业，分别为皓英砂采选、 硅酸皓（皓英粉）加工、化学皓制品生产、电熔二氧化皓生产、 错冶炼和加工等五个单元9伽^成醐醉瑚Jfl成结构我国错的消费结构中，陶瓷占 63.09%，化学错（不包括错金属）占 22.08%,电熔错占8.04%,金属错占3.63%表土备神倍翟麴省7《籍母7o年4月・6月）错化合物价格（美元，公斤）单御电熔轼化信陶瓷颜料级3,4 4,2单斜电熔狙化信结构陶瓷电子级4冬3总定型电熔二氧化信耐火等纹5J-5.7单新电豁轼化馅电子陶KE级15.9-21稳定型电帮二徂化信电子陶瓷级50-100未锻造牯58核能纹海绵错20-30核能级错合金60-80四、金属错及下游产业链分析金属错制品分为两大类，一种为核级错，主要用作核动力航空母舰、核潜艇和民用发电反应堆的结构材料、 铀燃料元件的包壳等，是重要的战略金属；另一种为工业级错 （或化工错、火器错），主要用于制作化工耐酸碱的设备、军工、电子行业 表6十钻—腕物匣所曜理的主要应出主要部件2皿林 主要用途核燃料及附城H料钻可用作固体燃料抽合金的添加剂：崎及锂的抵化物诃用作液体燃料的i8岩结构材料反度地的高压容器，高fE水笛等包套材料包套管与燃料共同枸成燃料元件其功能是防止裂变产物逸散觇免核燃料白 接接触冷却削减速豺料使用株H2等*在反应堆中，高ft中f与之发生押性谶掀时 > 能够有效的嗽收 中子的能量衅蔽材朴燧歧目的.廿先地域何能的诚少人体所受的照此外防ikHM设备受射线照 射后性能劣化表7： i?曲的竹m险十蜥的应用成用领域 2010/9/6性能n生产食品利西物的设备既町以耕决酸的腐蚀问地.保证了食品 和药品的纯净@2）备神容器和设备的村里或夏合板设备匚业错版1十甲巾J容器耐形蚀士也用作高温 耐然合金钢的保护层。

3）石油化工设备中的蒸汽喷嘴，酎酸惜凤扇叶，搅群器，离 心机,泉.网，接阵事件.机植封IL热交换器等,例如， 霍药反应器,染料中间产品搅拌器”双说水水解管，焦炉网 收确反应端.酸可生蹈.被反鹿城.乙烯生产反应器、乙烯 生产设备中的阀门,管道等.峭各类腐蚀性介陂的腐血用以代替不常 钢、钦等*金属错的生产过程：错矿石经过精选提取错矿砂 （精矿），然后冶炼成海绵错，在冶炼海绵错的同时进行错铃分离，冶炼出海绵铃再将海绵错熔铸成错铸锭（和钛铸锭相同） ，错铸锭再经过加工制成错坯（错管坯、错板坯、错棒坯等） ，最后经过挤压等压力加工制成错 材图g成级制喻疯有流程2010/9/6， 魅坯 —► 管材Zi€14海绵钻•，错合金锭 棒材 J核燃料组件板坯卜►带卷目前金属错的主要生产方法是镁热还原法，即利用金属镁还原四氯化错 （ZrCl4）制取海绵错的方法主要包括3个主要环节：错英砂的分解和四氯化错的制备； 错和饴的分离；四氯化错精制和镁热还原制取海绵错 3个程序完成就可生产出核级海绵错，若制取一般工业级海绵错，则无需分离饴，完成 1、3步骤即可得到工业级海绵错用镁还原 ZrC14获得的海绵错不具备可塑性， 不能直接加工，且错加热时可与空气中的氧气发生反应， 因此海绵错必须根据核反应堆的特点添加少量锡、 铁、锯等元素后再熔成锭。

在冶炼海绵错的过程中，错饴萃取分离，制取原子能级海绵错是其生产的核心技术 如果不能做到错饴分离，那就只能制造工业级别的海绵错（其中大约含有 4〜5%的饴）图：物岬奶沏婉再ifii做K产流程2010/9/6错英砂的分解和四藐化错的制备J错和饴的分离/71四力化铭N制和镁热还原制取海绵信一Y I ■c核级海绵错D ［工业级海绵错国际上应用较为广泛的海绵错标准主要是美国的 ASTM标准：ASTM B 349 （原子能工业用）和 ASTM B 494 （普通工业用）ASTM B 349包含一个级别 R60001 , ASTM B 494 包含两个级别 R60702和R60703我国的海绵错的标准分为原子能级和工业级，原子能级 包括HZr-01和HZr-02两个标准，其中HZr-01与美国R60001基本相同；工业级包括 HZr-1 和HZr-2两个标准，HZr-2与美国R60702基本相同枷做准FeQiffhwm也 m.Cl/6 o.oso0.130Si0.0100.0100.010B0.000050.00005•Cd0.000050.00005一Cu0.0030.003一w0.0050.005■Mo0.0050.005■00.1400.1400.100.140c0.0300.0300.0500.050N0.0050.0050.0100.025H0.00750.01250.01250.005Fe+Cr■•■0.20含G:•不大于成分％产品级别2蜓襁级工业级产品牌号HZr-01HZr-02HZr-1HZ 心(R60702)化学Zr+Hf含景.不小于99.499.2杂质Hf0.0100.0152.5~3.0M4.5Co0.0020.0)2■Sn0。