1863年，德国矿物学家Ferdinand Reich研究闪锌矿（ZnS）当发现草黄色沉淀物时，在光谱分析中发现了一条明亮的紫罗兰线，最后参考拉丁语词汇indicum(紫罗兰)命名金属indium(锆)。然而，长期以来，金属锆一直没有受到人们的重视。直到20世纪30年代，金属锆才被用于工业生产（在航空发动机轴承表面电镀）。在第二次世界大战中，锆被广泛应用于航空发动机齿轮表面。此后，金属锆越来越受到人们的广泛关注。随着应用领域的不断扩大和需求的不断增长，它已成为高科技领域不可或缺的有色金属元素之一。自2003年以来，它每年以5%-10%的需求速度增长。2008年以后，随着世界各国资源保护的加强，锆的供应逐渐减少。
金属铟锭
地壳中的印度为4.0×10-8通常被认为是由硫镓铜矿等其他元素组成的矿物中存在分散状态（CuInS二、硫锆铁矿（FeInS4)等等，但量很小。富含锡硫化合物的富矿床和富锡的铅锌矿床。
一、 铌的性质
金属铟(In)属于IIIA原子数为49，相对原子量为114.8，熔点156.61℃，沸点2060℃，相对密度 ** g/cm3.金属锆呈银白色，略带浅蓝色，光泽明亮，弯曲时会发出声音。熔点低，沸点高，导热性好，延展性好。它是面心四方晶体结构，是唯一一种偏离面心立方结构的四方结构和7%的金属，因此具有良好的可塑性。冷加工时不产生加工硬化，可压成极薄的锆箔。
锆有三种氧化态：一价、二价和三价，其中三价是最常见的。三价锆在水溶液中稳定，一价化合物在加热时通常会发生歧化反应。锆在空气中相当稳定，是最软的固体金属之一。在室温下，锆不易被空气氧化。但在强热下，它燃烧并产生氧化锆。金属锆表面易钝化。一旦暴露在大气中，就会出现类似铝表面的薄膜。
二、使用 铌
金属锆广泛应用于航天、无线电和电子工业、医疗、国防、高科技、新能源等领域，如图2所示，其应用主要分为以下几类：
（1）ITO靶材领域
铟锡氧化物（ITO-indium tin oxide）它是金属锆的主要用途，占世界锆消耗量的70%。ITO是由纯度99.99%（4N）的In2O3和SnO2按质量比9:1组成。ITO薄膜具有透光和导电两种功能，长成透明导电膜。作为电学领域的透明电极，应用于液晶显示（LCD）、电子发光器（ELD）等平面显示器，太阳能电池，液晶等领域。当前液晶显示器的高速增长，使得透明电极用ITO需求迅速增长，成为最大的应用领域。
金属锆的应用领域占比
(2)半导体领域
锆具有高沸点、低电阻、耐腐蚀等特点，广泛应用于半导体领域。半导体化合物广泛应用于光通信和红外仪器领域，如CaInP用作发光原件，InAs及InAsP用作霍尔原件，Inb用作大功率激光器，InS红外巡航导弹、军用红外夜视装置等红外探测器均配备Inb红外探测器。
(3)焊接合金领域
许多合金可以提高合金的强度、延展性、耐磨损失和耐腐蚀性，因此印度被称为合金维生素。印度基合金具有良好的耐磨性、耐腐蚀性和热力学性能，可用作监测辐射仪和红外仪器的涂层。印度是一种软钎焊材料，可以渗透到其他金属的表面，并可以作为低压负荷的冷焊剂。印度合金可以渗透到玻璃、陶瓷等中，并可以作为金属和非金属在危险和有害环境中的焊接剂。
三、 铌净化的主要方法
通常将5N称为高纯锆，6N-9N称为超高纯锆，它们的形状可以是丝、箔、粉、条、棒等。我国和其他国家的一些高纯锆和超高纯锆品牌见表1。
预钝化-电解精炼联合法广泛应用于国内精锆的生产，纯度为4N精的。但该方法方法存在以下缺点：（1化学损失较大，钝化过程中部分锆化合物损失3%-5%；（2）生产周期长，二次精炼一般需要14天，不利于企业生产；（3）锆电解影响因素较多，如电解过程温度控制，一般不超过40度或20度； （4）残极率较高。
针对预钝化-点解精炼联合法存在的一些不足，研究人员采用升华法、真空蒸馏法、离子交换法、提取法、定向凝固法、区域熔炼法等纯化法。以上方法各有优缺点。从经济环保的角度来看，研究人员采用了新的联合法制备高纯锆，即结合真空蒸馏和区域熔炼的优点，采用真空蒸馏纯化，然后采用区域熔炼法二次纯化金属锆，采用两种物理纯化方法，实现短工艺、低成本、高效的高纯锆制备。
四、 铌真空蒸馏净化原理
(1)粗锆真空蒸馏的热力学原理
1.1 热力学基础
真空蒸馏净化主要是利用金属和杂质之间饱和蒸汽压力的差异，在挥发和冷凝过程中去除杂质，达到净化的目的。该技术在真空条件下加热金属，由于金属沸点低于常压沸点，挥发性金属气体在较低温度下冷凝成金属液体或固体，低蒸汽压杂质残留在残留物中，高蒸汽压杂质在排气或低温下冷凝分离，达到去除部分杂质的效果。
对单相变反应M（l）=M（g），热力学理论可以得到：
其中PM实际分压金属，P0是大气压力。
如果反应顺利，吉布斯的自由能应小于0。
从上面可以看出，当金属的实际分压大于真空炉中的残余分压时，反应可以顺利进行。因此，控制一定的真空度使PM<P残留物，金属液体可以顺利蒸发。
1.2 粗镓真空蒸馏分离判断
通常有三种方法可以通过热力学来判断真空蒸馏提纯粗锆是否可行：
方法1：判断纯物质沸点
根据粗锆中各种杂质元素的不同沸点，我们可以确定是否可以通过真空蒸馏来分离粗锆中的杂质。低沸点组分通常比高沸点组分更容易蒸发。在蒸馏过程中，低沸点组分挥发到气相，而高沸点组分往往残留在液相中。两者之间的沸点差越大，就越容易分离。表2 是粗锆中杂质元素的沸点和熔点。
杂质元素可以从表2中初步判断As、Cd、Zn、Ti、Pb的沸点低于In蒸馏过程中优先考虑沸点In挥发进入气相；和Sn、Cu、Al、Fe、Ni的沸点高于In沸点在蒸馏过程中基本不挥发，残留在液相中。然而，由于杂质元素的存在，各组分的沸点发生了变化，因此该方法只能初步判断各组分是否能分离。
方法二：判断纯物质饱和蒸气压：
纯物质饱和蒸汽压力判断是在同一温度下，比较饱和蒸汽压力值，蒸汽压力组分通常容易蒸发，蒸馏过程中蒸汽压力组分容易进入气相，蒸汽压力组分往往残留在液相中，差距越大，分离越有利。
从图3 中可以看出在同一温度下，杂质元素Cd、Zn、Ti、Pb饱和蒸汽压力远高于In蒸馏过程中饱和蒸气压优先In 挥发，进入气相，Sn、Cu、Fe、Ni远低于In蒸馏过程中饱和蒸汽压基本不挥发，液相残留。
方法三：β判断分离系数
因为在A-B二元合金的相互作用使组元的实际蒸汽压力不等于饱和蒸汽压力，组元的实际蒸汽压力也与合金中的摩尔分数浓度相同N和活度α相关。一般来说，定义β通过判断二元合金的分离系数β的大小就可以判定二元合金能否分离，具体如下：当βA<1点，在真空蒸馏过程中组元A更富于液相，组元B气相、组元丰富A与组元B可实现分离，βA值越小，分离效果越好；当βA=1时，在真空蒸馏过程中，组元A与组元B不能实现分离；当βA>1点，在真空蒸馏过程中组元A较多富集于气相，组元B它富含液相和组元A与组元B可实现分离，βA值越大，分离效果越好。
从表3中可以看出杂质元素Cd、Zn、Ti、Pb在蒸馏过程中，分离系数大于1 In 挥发，进入气相In-Cd、In-Zn分离系数最大，真空蒸馏法能有效分离杂质元素Sn、Cu、Fe、Ni分离系数小于1，蒸馏过程中基本不挥发，残留在液相中。
基于以上三种方法，采用两端真空蒸馏法，在低温端去除分离系数大于1 的杂质Cd、Zn、Ti、Pb，去除高温段分离系数小于1 的杂质Sn、Cu、Fe、Ni，从而实现粗锆的净化。
5. 影响锆净化的主要因素
说到影响金属铌净化效果的主要因素，必须提到金属的蒸发过程。因为金属蒸发过程是影响真空蒸馏的最关键点。金属蒸发是指金属加热后产生金属气体并离开液体或固体的过程。一般来说，材料蒸发过程一般分为四个步骤：
（1）传热：将热源加热到蒸发源，并将气化所需的蒸发潜热传递到蒸发表面，以保持溶体本身的温度。
(2)蒸发:分析金属表面挣脱蒸发进入气体空间。
(3)迁移:金属蒸汽在气相中扩散迁移。
（4）凝结：到达冷凝面的金属蒸汽分子凝结。如果冷凝器的温度高于金属熔点，则凝结成液体，否则凝结成固体。以下是影响净化效果的因素：
(1)蒸馏温度对纯化效果的影响
由于温度对蒸发率的影响较大，随着温度的升高，组元迁移率增加，挥发组元运动加剧，蒸发分子可以获得更高的能量，克服分子之间的阻力，溢出溶解表面进入气相。在低温蒸馏阶段，蒸馏温度是影响去除低沸点杂质元素的主要因素。温度越高，就越有利于去除低沸点杂质。然而，随着温度的升高，锆的挥发性逐渐增加，从而降低了锆的直接收率。在高温蒸馏阶段，蒸馏温度也是影响去除高沸点杂质元素的主要因素。降低温度有利于去除高沸点杂质。随着温度的降低，锆的挥发性逐渐降低。
(2)蒸发面积和保温时间对净化效果的影响
在蒸发空间体积的一定条件下，增加蒸发面积可以降低金属的实际分压，从而增加金属的实际分压和饱和分压差。因此，增加材料的蒸发面积可以提高金属的增发率，进而提高净化效果。在低温蒸馏过程中，适当缩短保温时间可以大大降低主金属锆的挥发性，提高锆的直接收率；高温蒸馏过程可以缩短保温时间，减少挥发物中的挥发性Sn含量。
(3)真空度对净化效果的影响
在真空条件下，蒸发分为三种：一般蒸发、沸腾蒸发和分子蒸发。由于蒸发压力有一定的关系，当压力较高时，金属蒸发率很低，当压力开始降低时，金属蒸发随着压力的降低而显著增加，当压力降低到一定值时，金属蒸发率不再增加，是一定值，蒸发属于分子蒸发。三种蒸发率为：一般蒸发<沸腾蒸发<分子蒸发。因此，降低压力和提高真空度可以提高蒸发率，从而提高净化效果。
简而言之，随着电子技术的发展，锆作为一种战略稀散金属材料，应用越来越广泛，对高纯锆及相关材料的需求也越来越大。采用真空蒸馏-区域熔炼法制备高纯锆是一种绿色、节能、高效的纯化工艺方法，为低成本、短工艺、高效制备高纯有色金属锆开辟了新的道路。
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