6 lietas, kas jums jāzina par cirkoniju

Cirkonijs ir metāla elements ar elementa simbolu Zr. Tas atrodas IV-B grupā elementu periodiskajā tabulā. Tā atomskaitlis ir 40, blīvums ir 6,49 g/cm³, kušanas temperatūra ir 1852 grādi un viršanas temperatūra ir 4377 grādi. Cirkonijs ir sudrabbalts pārejas metāls, ko tā sarežģītā ražošanas procesa un ieguves grūtību dēļ bieži sauc par "reto metālu". Faktiski cirkonija saturs zemes garozā ir aptuveni 0,025%, ieņemot 19. vietu, gandrīz vienāds ar hromu, un vairāk nekā parastajos metālos varā, svinā, niķelī un cinkā, taču tā izplatība ir ļoti izkliedēta. Cirkonijs uz tā virsmas gaisā viegli veido oksīda plēvi, kas ir spīdīga un pēc izskata līdzīga tēraudam. Cirkonijs ir izturīgs pret koroziju, bet tas šķīst fluorūdeņražskābē un ūdens regijā; augstā temperatūrā tas var reaģēt ar daudziem elementiem, veidojot cietus šķīdumu savienojumus. Cirkonija korozijas izturība ir labāka nekā titānam, un tā ir tuvu tantalam un niobijam. Ņemot vērā cirkonija labo plastiskumu, to bieži apstrādā plāksnēs, stieplēs utt. Cirkonijs karsējot var absorbēt lielu daudzumu skābekļa, ūdeņraža, slāpekļa un citu gāzu, un to var izmantot kā ūdeņraža uzglabāšanas materiālu. Kā salīdzinoši ierobežots resurss cirkonijs tiek plaši izmantots elektronikā, keramikā, stiklā, naftas ķīmijā, būvmateriālos, medicīnā, tekstilizstrādājumos un ikdienas vajadzībām. Austrālijā un Dienvidāfrikā ir koncentrēti cirkonija resursi, savukārt Ķīna un Eiropa ir galvenie cirkonija patēriņa reģioni.

Cirkonijs ir nosaukts pēc cirkona, ko cilvēki gadsimtiem ilgi izmantojuši kā rotaslietas. Cirkons ir minēts arī Bībelē kā viens no 12 dārgakmeņiem, ko nēsājuši Izraēlas augstie priesteri.

Cirkons ir pieejams dažādās skaistās krāsās no oranžas līdz sarkanai, un bezkrāsains cirkons pēc griešanas parādīs žilbinošu mirdzumu. Šī iemesla dēļ cirkons ilgu laiku tika sajaukts ar mīkstu dimantu.

Cirkonija atklāšanu un ekstrakciju galvenokārt piedēvē diviem ķīmiķiem, vācu ķīmiķim Martinam Heinriham Klaprotam un zviedru ķīmiķim Jöns Jacob Berzelius), šie divi ķīmiķi sniedza ārkārtēju ieguldījumu cirkonija atklāšanā un attīrīšanā.

1789. gadā vācu ķīmiķis Martins pierādīja, ka cirkons nav dimants, noskaidrojot cilvēku pārpratumus par cirkonu. Karsējot cirkonu ar reaktīvo savienojumu nātrija hidroksīdu, viņš atklāja, ka abas vielas reaģē, veidojot oksīdu. Martins uzskatīja, ka šis oksīds satur jaunu elementu. Viņš jauno oksīdu nosauca par cirkonija oksīdu un jauno elementu par cirkoniju.

Martins nevarēja iegūt tīru cirkoniju, jo tas bija ķīmiski līdzīgs hafnijam, kas cirkonija rūdās bieži sastopams kopā ar cirkoniju. Tikai 35 gadus vēlāk, 1824. gadā, zviedru ķīmiķis Bechlias pirmo reizi ražoja tīru cirkoniju. Toreiz pie šī darba strādāja arī vairāki citi ķīmiķi, taču nevienam tas neizdevās. Bacilias izdevās iegūt tīru cirkoniju, karsējot kālija un kālija fluocirkonāta maisījumu dzelzs mēģenē. Eksperimentā iegūtā melnā pulverveida cirkonija tīrība sasniedza 93%. Bechilias attīrīšanas rezultātā iegūtā cirkonija tīrību nevarēja uzlabot. Tikai gandrīz 100 gadus vēlāk tika ražots augstas tīrības pakāpes cirkonijs. Mūsdienās lielāko daļu cirkonija iegūst no cirkona (ZrSiO4) un cirkonija dioksīda (ZrO2). Ekstrakcijas procesu sauc par "Kroll procesu".

Cirkonija nosaukums cēlies no cirkona, kas cēlies no persiešu vārda "zelts" (zargun). Ir teikts, ka šis nosaukums ir saistīts ar dažu cirkona rotaslietu uzkrītošo krāsu. Patiesībā ir daudz cirkona krāsu. Sarkans, brūns, zaļš un dzeltens ir biežāk sastopams. Bezkrāsains cirkons ir arī biežāk sastopams cilvēku vidū.

Kopš seniem laikiem cirkonijs ir izmantots kā dārgakmens, pateicoties tā bagātīgajām un krāsainajām krāsām, spēlējot dekoratīvu lomu cilvēka dzīvē. Tā kā cilvēku izpratne par cirkoniju turpina padziļināties, tā pielietojums kļūst arvien plašāks. Varbūt lielākajai daļai cilvēku cirkonijs nav pazīstams, taču tas ir iekļuvis visos mūsu dzīves aspektos. Piemēram, cirkonijs ir neaizstājams dažādās apkārtējās ēkās, keramikā, nažos, dekorācijās u.c., kas ir būtiski dzīvē un pat militārajā un kodolenerģētikas jomā.

Cirkonija izstrādājumi ir daudzveidīgi un dažādās formās. Sākotnējā minerālu forma ir cirkona smiltis. Pēc apstrādes ar kaustisko sodu, mazgāšanas ar ūdeni utt., var ražot tādus primāros produktus kā cirkonija silikāts un cirkonija oksihlorīds. Turpinot kalcinēšanu, hlorēšanu un reducēšanu, var iegūt arī sekundāros produktus. Cirkonijs, rūpnieciskās kvalitātes cirkonija sūklis un citi izstrādājumi; ja attīrīšanas un atdalīšanas tehnoloģija sasniedz noteiktu līmeni, var izgatavot kodolenerģijas kvalitātes cirkonija sūkli.

Cirkonim ir plašs pielietojumu klāsts. To galvenokārt izmanto keramikā, ugunsizturīgos materiālos un citās jomās cirkonija silikāta un cirkonija oksīda veidā. Tikai 3%-4% cirkonija rūdu tiek pārstrādāti metāliskā cirkonijā (vai cirkonija sūklī) un pēc tam tālāk apstrādāti dažādos cirkonija materiālos. Tā kā metāliskajam cirkonim ir mazs termiskās neitronu absorbcijas šķērsgriezums, metāliskajam cirkonim ir lieliskas kodolīpašības. Kodolcirkonijs izmanto šo raksturlielumu, lai to izmantotu kā strukturālos materiālus un urāna degvielas elementus ar kodolenerģiju darbināmos gaisa kuģu bāzes kuģos, kodolzemūdenēs un civilos enerģijas ražošanas reaktoros. Apvalks utt. Kodolcirkonijs var tikt uzskatīts par svarīgu stratēģisku metālu valstij un ir cieši saistīts ar kodolrūpniecības attīstību.

Kā aktīvs metāls, cirkonijs istabas temperatūrā veido oksīda plēvi. Šī oksīda plēve nodrošina cirkonija un tā sakausējumu izcilu izturību pret koroziju. Tajā pašā laikā cirkonim ir labas mehāniskās un siltuma pārneses īpašības, kā arī ievērojamas izmaksu priekšrocības, padarot to par izcilu korozijizturīgu konstrukcijas materiālu mūsdienu naftas ķīmijas rūpniecībā.

Cirkoniju, ko izmanto ķīmiskās skābju un sārmu izturīgās iekārtās, militārajā rūpniecībā un elektronikas rūpniecībā, sauc par rūpnieciskās klases cirkoniju. Apstrādes viegluma, tehnoloģiskā līmeņa un zinātniskā un tehnoloģiskā satura ziņā cirkonija metāls un tā sakausējumu izstrādājumi ir rūpnieciskās ķēdes augšgalā.

Cirkonija silikāts

Cirkonija silikāts ir svarīga tradicionālo cirkonija izstrādājumu šķirne. Produktā kā izejmateriāls tiek izmantotas cirkona smiltis, un to var ražot pēc slīpēšanas, kalcinēšanas un pulverēšanas. Tas ir kvalitatīvs un lēts necaurredzamības līdzeklis keramikas glazūrām. To galvenokārt izmanto krāsainās glazūrās būvkeramikā, ikdienas keramikā un elektriskajā porcelānā. Ražošana, to plaši izmanto arī progresīvos ugunsizturīgos materiālos, precīzijas liešanā, emulģētajā stiklā un citās nozarēs.

Cirkonija karbonāts

To galvenokārt izmanto kā piedevas un hidroizolācijas līdzekļus, liesmas slāpētājus, saules aizsarglīdzekļus un virsmas piedevas šķiedrām un papīriem kosmētikā. To var izmantot arī cirkonija-cērija kompozītmateriālu katalītisko materiālu sagatavošanai. Tā ir svarīga izejviela tekstilrūpniecībā, papīra ražošanā, pārklājumu un kosmētikas nozarē. Pēdējos gados izmantošana turpina pieaugt.

Cirkonija oksihlorīds

Tas ir galvenais izejmateriāls citu cirkonija izstrādājumu, piemēram, cirkonija dioksīda, cirkonija karbonāta, cirkonija sulfāta, cirkonija oksīda kompozītmateriāla un cirkonija un hafnija atdalīšanai, ražošanai, lai iegūtu metālu cirkoniju un hafniju. To var izmantot arī tekstilizstrādājumos, ādās, gumijas piedevās, metāla virsmu apstrādes līdzekļos, krāsu žāvēšanas līdzekļos. Pēdējos gados manā valstī ugunsizturīgo materiālu, keramikas, katalizatoru, antipirēnu un citu izstrādājumu gada produkcija ir pārsniegusi 90,{{1} } tonnas. Cirkonija smiltis ir galvenā cirkonija oksihlorīda izejviela.

Kausēts cirkonijs

To dēvē par kausētu cirkoniju un kausētu cirkoniju, to galvenokārt izmanto glazūru un ugunsizturīgu materiālu ražošanai. Tā kā kausētā cirkonijā ir liels piemaisījumu saturs, tā izmantošanas iespējas ir ierobežotas.

Cirkonija sulfāts

Tā ir svarīga izejviela ādas miecēšanas līdzekļiem, vilnas apstrādes līdzekļiem un krāsas virsmas oksidētājiem. To var izmantot kā katalizatora nesējus, aminoskābes un proteīnus, nogulsnes un dezodorantus. Tas ir arī starpproduktu izejviela cirkonija ķīmisko vielu un metāla cirkonija un hafnija sagatavošanai.

Cirkonija dioksīds

Cirkonija dioksīda pilnkeramika ir netoksiska, balta cieta viela bez smaržas ar pietiekamu stabilitāti pret sārmu šķīdumiem un daudziem skābiem šķīdumiem. Tas ir piemērots precīzai keramikai, elektroniskai keramikai, optiskām lēcām, stikla piedevām, elektrolizētiem cirkonija ķieģeļiem, keramikas pigmentiem utt. Porcelāna emaljai, mākslīgajiem dārgakmeņiem, ugunsizturīgiem materiāliem, slīpēšanai un pulēšanai un citām nozarēm un izstrādājumiem.

Kompozīta cirkonija oksīds

Pazīstams arī kā daļēji stabils un stabils cirkonijs, tas ir netoksisks, bez smaržas balts pulveris ar stabilām ķīmiskajām īpašībām un kontrolējamu īpatnējo virsmu. Tā ir pamata izejviela dažādu speciālu keramikas izstrādājumu, progresīvu ugunsizturīgu materiālu, optisko sakaru ierīču un jaunu enerģijas materiālu ražošanai.

Cirkonija strukturālā keramika

Izgatavots no saliktā cirkonija oksīda kā izejmateriāla, tajā ietilpst cirkonija oksīda slīpēšanas līdzekļi un cirkonija strukturālās daļas. Cirkonija strukturālās daļas galvenokārt ietver cirkonija oksīda speciālos keramikas vārstus, optisko šķiedru savienotājus, keramikas nažus, pulksteņu piederumus un keramikas matu šķēres. tabletes, tekstilporcelāns u.c.

Kodola klases cirkonijs

To galvenokārt izmanto kā strukturālos materiālus ar kodolenerģiju darbināmiem gaisa kuģu pārvadātājiem, kodolzemūdenēm un civiliem enerģijas ražošanas reaktoriem, kā arī kā urāna degvielas elementu apšuvumu. Tas ir svarīgs stratēģisks metāls.

Rūpnieciskās kvalitātes cirkonijs

Rūpnieciskās kvalitātes cirkoniju galvenokārt izmanto ķīmisko skābju un sārmu izturīgu iekārtu ražošanā, militārajā rūpniecībā, elektronikas rūpniecībā, cauruļvadu vārstu materiālos, īpašus augstas stiprības un augstas temperatūras sakausējuma materiālus un getterus elektrisko vakuumu un apgaismes spuldžu nozarē.

Šaujamieroču klases cirkonijs

Izmanto kā sūkļa cirkonija sadedzināšanas līdzekli šaujamieročiem, kā arī piemērots sakausējuma piedevām un metalurģiskiem deoksidētājiem, ķīmiskajai rūpniecībai, civilajiem uguņošanas ierīcēm utt.

Pašlaik Ķīna un Eiropa ir galvenie cirkonija patēriņa tirgi, un Ķīnas pieprasījums pēc cirkonija sasniedz pat 52%. Ķīnas kodolenerģija ir nonākusi straujas attīstības stadijā, radot pieprasījumu pēc kodolcirkonija. Tajā pašā laikā Ķīna ir lielākais keramikas ražotājs un eksportētājs pasaulē, un cirkonija silikāts ir tiešā un galvenā keramikas rūpniecības izejviela. Pēdējos gados strauji attīstoties Ķīnas keramikas rūpniecībai, ir pieaudzis pieprasījums pēc cirkonija.

Cirkonijs nav kaitīgs cilvēku veselībai. Cirkonija keramika un dažādas rotaslietas tiek plaši izmantotas ikdienas dzīvē. Tomēr Valsts rūpniecības un tirdzniecības pārvalde ir atklājusi, ka cirkonijs keramikas flīzēs var izraisīt vēzi.

Attiecīgajā Kvalitātes uzraudzības, inspekcijas un karantīnas vispārējās administrācijas paziņojumā vēstīts, ka trīs divu zīmolu produkti neatbilst "radioaktīvo nuklīdu limitam", kas izraisīja milzīgu ažiotāžu sabiedrībā un izraisīja milzīgu rezonansi sabiedrībā un paniku. par "flīžu kancerogēnu teoriju".

Radioaktīvie elementi var izraisīt ļaundabīgus audzējus. Tie parasti izraisa šūnu bojājumus un izraisa asins vēzi, piemēram, leikēmiju, limfomu un ādas vēzi. Runājot par teoriju, ka pārmērīga radioaktivitāte keramikas flīzēs izraisa ļaundabīgus audzējus, Guandžou Tradicionālās ķīniešu medicīnas universitātes Pirmās saistītās slimnīcas Hematoloģijas nodaļas direktors Čeņs sacīja, ka savā klīniskajā pieredzē un pašmāju lietu literatūrā viņš nav saskāries ar šādiem gadījumiem. saistītos ierakstus. Tomēr, runājot par dzīvību un veselību, labāk būt piesardzīgiem. Tāpēc eksperti iesaka patērētājiem, pērkot keramikas flīzes, akli nedoties pēc baltuma.

Cirkona un dimanta izskats ir ļoti līdzīgs, taču cirkona un dimanta cena ir ļoti atšķirīga. Daži negodīgi tirgotāji izmanto cirkonu, lai padarītu to par dimantu, lai maldinātu patērētājus un gūtu milzīgu peļņu.

Bezkrāsains un caurspīdīgs cirkons pēc rūpīgas apsvēršanas ir labs dimantu aizstājējs. Cirkona refrakcijas indekss ir tuvu 2, un tā izkliede ir līdzīga dimanta izkliedei. Tāpēc pēc izskata cirkons arī mirdz ar krāsainu gaismu, līdzīgi kā dimanti. Pirms mākslīgo dimantu parādīšanās cirkons bija labākais dimantu aizstājējs. Pašlaik cirkons ir kļuvis par līderi vidēja un zema līmeņa dārgakmeņiem, taču cirkons ir lētāks nekā dimants. Patērētājiem ir jāsaprot atšķirība starp cirkonu un dimantu.

Galvenie cirkona identifikācijas raksturlielumi ir augsts refrakcijas indekss, spēcīgs spīdums, augsta divreizēja laušana, augsts blīvums, augsta dispersija un tipiski spektrālie raksturlielumi utt., kas rada ļoti īpašu optisku parādību. Vērojot ar palielināmo stiklu, Kad cirkons ir pabeigts, no tā augšējās virsmas var redzēt, ka uz apakšējās virsmas un izciļņiem ir acīmredzamas dubultas ēnas. Tā kā dimanti ir "viendabīgi", nekad nebūs dubultās ēnas parādības, tāpēc cirkonu var atšķirt no īstiem dimantiem.

Dimants ir viendabīgs korpuss, pilnīgi melns zem krustotiem polarizatoriem un tam ir augsta cietība; savukārt cirkons zem krustotiem polarizatoriem parādās četri spilgti un četri tumši. Dimanti ir lipofīli, un lodīšu pildspalvas var viegli atstāt nepārtrauktas pēdas uz dimantu virsmas. Protams, šīs pēdas var viegli noslaucīt. Cirkons nav lipofīls, un lodīšu pildspalvas nevar atstāt nepārtrauktas pēdas uz tā virsmas. Skaidrības pēdas.

Pašlaik no vairāk nekā 40 atklātajiem cirkonija un hafnija atradņu veidiem tikai aptuveni 10 ir rūpnieciskās ieguves vērtība, un tikai divi veidi, cirkons un baddeleyīts, tiek izmantoti rūpnieciskai ražošanai.

Saskaņā ar ASV Ģeoloģijas dienesta (USGS) statistiku 2015. gadā pasaules cirkonija rezerves ir 78 miljoni tonnu, un pierādītie cirkona resursi pārsniedz 60 miljonus tonnu (aprēķināts kā ZrO2). Tostarp Austrālijai un Dienvidāfrikai ir vislielākā pasaules cirkonija rezervju daļa, kas veido attiecīgi 65,38% un 17,95%. Citas valstis ar salīdzinoši bagātīgām cirkonija rezervēm ir Indija, Mozambika un Indonēzija. manas valsts cirkonija resursu rezerves ir salīdzinoši ierobežotas, un tās veido tikai 0,6 % no pasaules rezervēm.

Saskaņā ar Amerikas Savienoto Valstu Ģeoloģijas dienesta 2015. gadā publicētajiem datiem pasaulē cirkonija rūdas ieguve 2014. gadā bija 1,54 miljoni tonnu, kas ir par 30,{7}} tonnām mazāk nekā iepriekšējā gadā. Austrālija ieņem pirmo vietu pasaulē ar 900,{9}} tonnu ražošanas apjomu, kas veido 58,44% no kopējā apjoma pasaulē. Tam seko Dienvidāfrika ar 170,{13}} tonnu izlaidi, kas veido 11,03%. Abu valstu kopējā izlaide veido 69,47% no pasaules kopapjoma, un citām valstīm ir grūti līdzināties. Ķīna ieņem trešo vietu ar 140,{19}} tonnu ražošanas apjomu, kas veido 9,74% no pasaules kopējā apjoma.

Cirkonija minerālu izcelsme galvenokārt ir koncentrēta Dienvidaustrālijā, Rietumaustrālijā un Jaundienvidvelsā Austrālijā, tostarp Eiklas baseinā, Džeraldtonā, Mareja baseinā un Pērtas baseinā. ) un Tivi salas mūsdienās ir aktīvākie cirkonija ieguves apgabali Austrālijā. Ričarda līča depozīta reģions Dienvidāfrikā, Florida Amerikas Savienotajās Valstīs, Mozambika Āfrikā un Indonēzija, Vjetnama un Indija Āzijā ražo noteiktu daudzumu cirkonija.

Nozīmīgi cirkonija ražotāji ir Austrālijas uzņēmums Iluka, Dienvidāfrikas uzņēmums Richards Bay Minerals un Dienvidāfrikas uzņēmums Exxaro Resources Ltd. Ķīna ir galvenais cirkonija patērētājs.

Ķīnas cirkonija ražošanas apgabali galvenokārt tiek izplatīti Venčanā un Vaningā Hainaņā un Džandzjanā Guandunas štatā. Ķīnā vislabākās kvalitātes ir tikai cirkona smilšu koncentrāts no Wenchang, Hainan, savukārt Wanning un Zhanjiang galvenokārt ražo parastās cirkona smiltis.

HG/T 4694-2014 Rūpnieciskais augstas tīrības pakāpes cirkonija oksihlorīds

HG/T 3786-2014 Rūpnieciskais cirkonija sulfāts

HG/T 3785-2014 Rūpnieciskais cirkonija karbonāts

JC/T 2247-2014 Cirkonija silikāta slīpēšanas materiāla bumbiņas

JC/T 817-2014 Dārgakmeņu kvalitātes sintētisks kubiskā cirkonija kristāls

GB/T 30568-2014 Cirkonija un cirkonija sakausējumu kalumi

JB/T 9223-2013 Cirkonija smiltis un pulveris liešanai

YS/T 913-2013 Cirkonija un cirkonija sakausējuma kūkas un gredzeni

HG/T 4545-2013 Cirkonija oksihlorīda ražošanas atkritumu pārstrādes metode

YB/T 4075-2013 Cirkonija izmēru noteikšanas sprausla

GB/T 21183-2007 Cirkonija un cirkonija sakausējuma plāksnes, sloksnes un folijas

GB/T 26563-2011 Kausēts cirkonija oksīds

GB/T 26931-2011 Cirkonija un cirkonija sakausējumu lūžņi

GB/T 26283-2010 Cirkonija un cirkonija sakausējuma bezšuvju caurules

GB/T 8767-2010 Cirkonija un cirkonija sakausējumu lietņi

GB/T 8769-2010 Cirkonija un cirkonija sakausējuma stieņi un stieples

GBZ/T 160.26-2004 Toksisko vielu noteikšana darba vietas gaisā Cirkonijs un tā savienojumi

HG/T 2773-2012 Cirkonija dioksīds

HG/T 3785-2005 Rūpnieciskais cirkonija karbonāts

HG/T 3786-2005 Rūpnieciskais cirkonija sulfāts

JC/T 1094-2009 Cirkonija silikāts keramikai

YS/T 402-1994 Cirkonija dioksīds

YS/T 858-2013 Cirkonija koncentrāts

YS/T 887-2013 Cirkonija un cirkonija sakausējuma metināšanas stieple

Augstas tīrības pakāpes cirkonija mērķis

Tīrs cirkonija stienis