Минерал циркон был открыт в глубокой древности, причем прозрачные и красноокрашенные его разновидности применялись как драгоценный камень. Цирконий был открыт в 1791 г. Клапротом в цирконе, из которого была выделена двуокись циркония ZrO2. Чистый цирконий был получен в 1914 г. Это прочный и пластичный металл серебристо-белого цвета.
Гафний — металл с плотностью 13,31 г/см3, температурой плавления 2230° С, очень ковкий. Температура плавления окиси гафния 2800° С.
Оба элемента широко применяются в атомной и других отраслях промышленности в виде главным образом брикетов урана, тория и циркония, очищенного от гафния. Цирконий пропускает нейтроны, не поглощая их, что делает его лучшим материалом для атомной промышленности. В этих целях применяется сверхчистый цирконий, для получения которого в США, а затем и в других капиталистических странах построены специальные заводы. В ядерных реакторах разного назначения (АЭС, энергетические установки надводных и подводных кораблей и др.) используются главным образом сплавы циркония с оловом, железом, хромом, никелем, (циркаллой-2 и др.). В промышленности используются стали и сплавы, легированные, микролегированные и модифицированные цирконием, а также сплавы на основе самого циркония.
Гафний поглощает нейтроны, применяется для борьбы с радиацией. Его сплавы с TR используются в катодной электронике.
Техническая окись циркония, минералы циркон и бадделеит, обезжелезненный циркон, смесь окиси циркония с окисью магния применяются для особо ответственных огнеупоров разного назначения (тигли, футеровка печей и др.). Чем чище окись циркония, тем выше ее теплостойкость и инертность к действию расплавленных металлов и шлаков. Электроизоляторы из чистой окиси циркония характеризуются высокими изолирующими свойствами и теплостойкостью. Добавка ZrO2 повышает качество эмалей. Порошок циркония применяется в пиротехнике и артиллерийской технике. Способность поглощать газы обусловливает применение циркония в качестве геттера в электровакуумной технике.
Цирконий хорошо противостоит действию горячей воды и пара высокого давления, не изменяя заметно механических свойств. Поэтому он применяется для изготовления химической аппаратуры. Ферроцирконий добавляют к сталям как дегазатор и раскислитель. Цирконий добавляется в медь, что упрочняет ее, не снижая заметно электропроводности. Поэтому сплавы меди с цирконием рекомендуются для электроконтактов.
Основную массу циркония и связанного с ним гафния получают из циркона. В связи с этим масштаб добычи циркония в развитых капиталистических и развивающихся странах может быть примерно определен по количеству добываемого циркона. Рост добычи возрастал от 322 т в 1922 г., 43 тыс. т в 1969 г. до 550 тыс. т в 1978 г. (из них 397 тыс. т в Австралии).
Запасы циркона в упомянутых странах оцениваются [Коган Б. И., 1979] в 41 млн. т (20 млн. т циркония). Промышленный интерес представляют руды с содержанием ZrO2 от 0,3—0,5% и более. По прогнозу потребление циркона в концентрате в 2000 г. в США составит 202 тыс. т. Годовой спрос в капиталистических странах на реакторный цирконий вырастет до 6350 т вместо 2950 т в 1976 г., а производство циркониевых труб к 1990 г. возрастет до 90 тыс. км вместо 8,2 км в 1976 г.
Потребление первичного гафния в США развивалось, начиная от 3,6 т в 1954 г., до 25 т в 1976 г. Запасы гафния капиталистических и развивающихся стран оцениваются в 390—545 тыс. т. Потребление в США в 1976 г. составило 25 т (в основном в ядерных реакторах подводных лодок). На 2000 г. планируется потребление 45 т.