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锆材702锆材705

更新时间:2022-10-22

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锆的应用领域非常广泛,主要以硅酸锆、氧化锆的形式应用于陶瓷、耐火材料等领域,仅有3%-4%左右的锆被加工成金属锆(或称海绵锆)的形式,再进一步加工成各种锆合金,应用于核燃料组件或者普通工业领域:如化工设备。本文着重介绍金属锆(或称海绵锆)及下游锆合金材的制造及应用情况。


一、锆的简介

     锆(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。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,生成固体溶液化合物。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。
     锆主要以矿物形式存在于自然界,锆在地壳中锆的含量居第20位,比常见的金属铜、铅、镍、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。


二、锆资源储量丰富、供应集中

     据美国地质调查局(USGS)统计,锆储量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大的锆英砂储量,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的0.98%和4.81%。

 

    锆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。目前年产锆英砂在125-130万吨之间。澳大利亚是*大锆英砂生产国,目前占*总量1/3 以上。南非是*二大锆英砂生产国,产量仅次于澳大利亚,目前占*总量约1/3。





     锆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锆英砂精矿的品质好,万宁和湛江主要生产普通锆英砂。从地区消费结构来看,国内和欧洲是主要的锆消费地区,各占约30%。



三、锆应用领域广泛、金属锆仅占3%-4%左右

     国内锆英砂是生产锆制品的初原料,可用于生产硅酸锆和氯氧化锆,而氯氧化锆是生产碳酸锆、硫酸锆、二氧化锆、复合氧化锆、金属锆等锆制品的主要原料,复合氧化锆则是生产氧化锆结构陶瓷的主要原材料。



     国内锆的应用领域非常广泛,主要以硅酸锆、氧化锆的形式应用于陶瓷、耐火材料等领域,这部分的应用占锆消费的90%以上。另外,由于金属锆具有优异的核性能,它的热中子吸收截面小,仅为0.18×l0-28。锆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,锆及锆金的研究与发展是与核工业的发展密切相关联的,初是用于核动力舰船,后来则大力发展原子能发电站。锆是一种活性金属,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锆及其合金具有优良的抗腐蚀性能。具有优异耐蚀性的锆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。工业锆产品广泛用于各类耐蚀工艺设备中,主要应用包括压力容器、热交换器、管道、槽、轴、搅拌器及其它机械设备以及阀、泵、喷雾器、托盘、除雾器和塔衬料等。
     据统计,仅有3%-4%左右的锆被加工成金属锆(或称海绵锆)的形式,再进一步加工成各种锆合金,应用于核燃料组件或者普通工业领域。从加工难易程度、工艺水平、科技含量等方面而言,金属锆制品处于产业链。锆制品的应用领域如下表所示。

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