锆铁(ferrｚir　coniｕm)

锆与铁及硅、铝等元素组成的铁合金。炼钢用的锆铁是锆硅铁，含Zr15％～45％，Ｓi30％～65％。用铝热法生产的则因含铝故称锆铝铁，含Ｚr>15％。

1789年德国克拉普罗特(M．H．Klaproth)发现了一种新的氧化物，取名叫“Zircomｉa’。1824年瑞典贝采利厄斯(J．J．Beｒzelius)用钾还原K_２ＺrF_６的方法，首次制出锆。1923年美国钢厂首次进行了用锆硅铁做脱氧剂的试验，取得良好效果。之后开始用金属热法生产出锆硅铁和锆铝铁。中国南京特殊合金厂，于1987年试制出锆硅铁，含Zr20％～40％，Si45％～55％；用作炼钢脱氧剂。

性质锆的原子量为91．22。外层电子结构为ztdz5s。。熔点1852℃。沸点4400℃。密度6．49g／cm3(20℃)。锆铁系相图见一FN。锆与铁生成稳定的化合物FeZr2(45．1％zr)，熔点1650℃，Fe—Zr系内有两个共晶体。在16％Ｚr时共晶熔点为1330℃；在84％Zr时共晶熔点约为940℃。锆与硅生成多种硅化锆。有Ｚr：Ｓi(Si13．65％)，ZrsSi3(Si15．55％)，ZrSi(Si23．55％)和ZrSiz(si38．12％)等。商品锆硅铁的密度约3．5g／cm。，熔化温度范围为1260～1345rC。

用途锆是稀有金属。它是碳化物形成元素。在炼钢过程中，锆是强有力的脱氧和脱氮元素。锆能细化钢的奥氏体晶粒。它和硫能化合成硫化锆，因此能防止钢的热脆性。锆还有降低钢的应变时效现象和提高钢的低温韧性等优点。锆在铸铁中的作用类似钛。可形成碳化锆，与硫结合形成硫化物。在冷却时促进石墨的生成。少量的锆即有利于白口铸铁的石墨化，使白口铁灰口化。在生产韧性铸铁时缩短退火时间。

锆资源含锆矿石有十几种。而在工业上可用的只有锆英石(zircon)和斜锆石(baddeleyite)两种。锆英石也叫锆石，是分布最广的锆矿物。主要产地为美国、巴西、印度、澳大利亚、中国和独联体等国。其主要组成为ＺrＯ₂•SiＯ₂。理论成分为：ＺrＯ₂　67．01％和SiＯ_２33．99％。锆英石矿石中各种杂质含量为：Fe_２O_３０．5％～5．０％和少量CaO、．MgＯ、TiＯ₂等。斜锆石主要产地在巴西和斯里兰卡。中国储量不大。其主要成分是ZrＯ_２。工业斜锆石含ZrＯ_２75％～85％，主要杂质为Fe_２Ｏ₃　2％～5％，SiＯ₂　10％～20％及少量A1203和TiＯ_２。矿物密度为5．7g／cm。。莫氏硬度6．5。

生产方法有电碳热法、电硅热法和电铝热法。

电碳热法是以锆英石和木炭为炉料。在电炉内用连续操作方法冶炼。定期出铁。产品成分为：Ｚr22％～27％，Si38％～43％，Al０．5％～1．0％和CO．1％～O．5％。

电硅热法是将锆英石、石灰、萤石、75％硅铁和氧化铁皮混合，装入碳砖衬电弧炉内熔炼。待炉温升到1700℃后，开始搅拌、还原。还原结束，炉温升到1800～1900¨C时出炉、扒渣、浇铸。炼出的锆硅铁成分为：Zr20％～40％，Si45％～55％，Al<０．5％，P<０．1％。锆回收率为55％左右。炉渣中含Zr0。10％～15％，碱度为０．8～1．０。

电铝热法是生产含锆量高的锆硅铁的方法。以锆英石、铝粒、铁精矿、石灰、75％硅铁为原料。混合后装入碳砖衬倾动式电弧炉内冶炼，间歇操作。产品成分为：Zr52％～54％，Si23％～27％，Al5％～7％，Ti０．6％，P０．08％，C０．06％～0．12％。锆铝铁也是用电铝热法生产的，以锆英石粉、铁矿粉、铝粒、石灰粉及硝酸钠为原料，混合均匀后，在电炉中冶炼。炼出合金成分为：zr16．5％～19．5％，Al21％～28％，Fe47．5％～51．5％，si2．2％～3．2％。电耗为700kwh／t。锆回收率约60％。