6 dalykai, kuriuos reikia žinoti apie cirkonį

Cirkonis yra metalinis elementas su elemento simboliu Zr. Jis yra IV-B grupėje periodinėje elementų lentelėje. Jo atominis skaičius yra 40, tankis 6,49 g/cm³, lydymosi temperatūra 1852 laipsniai, virimo temperatūra 4377 laipsniai. Cirkonis yra sidabro ir balto pereinamasis metalas, kuris dažnai vadinamas „retuoju metalu“ dėl sudėtingo gamybos proceso ir sudėtingumo jį išgauti. Tiesą sakant, cirkonio kiekis žemės plutoje yra apie 0,025%, užimantis 19 vietą, beveik lygus chromui, ir daugiau nei įprastuose metaluose vario, švino, nikelio ir cinko, tačiau jo pasiskirstymas yra labai išsklaidytas. Cirkonis lengvai ant savo paviršiaus ore suformuoja oksidinę plėvelę, kuri yra blizgi ir savo išvaizda panaši į plieną. Cirkonis yra atsparus korozijai, bet tirpsta vandenilio fluorido rūgštyje ir vandens regijoje; esant aukštai temperatūrai, jis gali reaguoti su daugeliu elementų, sudarydamas kietus tirpalų junginius. Cirkonio atsparumas korozijai yra geresnis nei titano ir yra artimas tantalui ir niobui. Dėl gero cirkonio plastiškumo jis dažnai perdirbamas į plokštes, laidus ir pan. Kaitinamas cirkonis gali sugerti didelį kiekį deguonies, vandenilio, azoto ir kitų dujų, todėl gali būti naudojamas kaip vandenilio kaupimo medžiaga. Cirkonis, kaip gana menkas išteklius, plačiai naudojamas elektronikoje, keramikoje, stikle, naftos chemijos gaminiuose, statybinėse medžiagose, medicinoje, tekstilėje ir kasdienėse reikmėse. Australijoje ir Pietų Afrikoje yra sutelkti cirkonio ištekliai, o Kinija ir Europa yra pagrindiniai cirkonio vartotojų regionai.

Cirkonis pavadintas cirkonio vardu, kurį žmonės šimtmečius naudojo kaip papuošalus. Cirkonas taip pat minimas Biblijoje kaip vienas iš 12 brangakmenių, kuriuos nešiojo aukštieji Izraelio kunigai.

Cirkonis yra įvairių gražių spalvų nuo oranžinės iki raudonos, o bespalvis cirkonis po pjovimo atrodys akinančiai spindesio. Būtent dėl ​​šios priežasties cirkonis ilgą laiką buvo klaidingas kaip minkštas deimantas.

Cirkonio atradimas ir išgavimas daugiausia priskiriamas dviem chemikams, vokiečių chemikui Martinui Heinrichui Klaprothui ir švedų chemikui Jönsui Jacobui Berzelius), šie du chemikai nepaprastai prisidėjo prie cirkonio atradimo ir gryninimo.

1789 metais vokiečių chemikas Martinas įrodė, kad cirkonis nėra deimantas, išaiškinęs žmonių nesusipratimus dėl cirkonio. Kaitinant cirkonį su reaktyviu junginiu natrio hidroksidu, jis atrado, kad abi medžiagos reaguoja ir sudaro oksidą. Martinas manė, kad šiame okside yra naujas elementas. Naująjį oksidą jis pavadino cirkonio oksidu, o naująjį elementą – cirkoniu.

Martinui nepavyko išgauti gryno cirkonio, nes jis buvo chemiškai panašus į hafnį, kuris dažnai būna kartu su cirkoniu cirkonio rūdose. Tik po 35 metų, 1824 m., švedų chemikas Bechlias pirmą kartą pagamino gryną cirkonį. Tuo metu šį darbą dirbo ir keli kiti chemikai, tačiau nė vienam nepavyko. Bacilijoms pavyko išgauti gryną cirkonį, kaitinant kalio ir kalio fluocirkonato mišinį geležiniame vamzdyje. Eksperimento metu gauto juodo miltelių pavidalo cirkonio grynumas siekė 93%. Cirkonio, gauto gryninant Bechilias, grynumo nepavyko pagerinti. Tik beveik po 100 metų buvo pradėtas gaminti didelio grynumo cirkonis. Šiandien didžioji dalis cirkonio išgaunama iš cirkonio (ZrSiO4) ir cirkonio dioksido (ZrO2). Ekstrahavimo procesas vadinamas „Kroll procesu“.

Cirkonio pavadinimas kilęs iš cirkonio, kuris kilęs iš persų kalbos žodžio „auksas“ (zargun). Teigiama, kad toks pavadinimas kilęs dėl kai kurių cirkonio papuošalų akį traukiančios spalvos. Tiesą sakant, yra daug cirkonio spalvų. Dažniau pasitaiko raudona, ruda, žalia ir geltona. Bespalvis cirkonis taip pat labiau paplitęs tarp žmonių.

Nuo seniausių laikų cirkonis buvo naudojamas kaip brangakmenis dėl savo sodrių ir spalvingų spalvų, vaidinančių dekoratyvinį vaidmenį žmogaus gyvenime. Žmonėms vis gilėjant supratimui apie cirkonį, jo pritaikymas vis labiau plinta. Galbūt dauguma žmonių nėra susipažinę su cirkoniu, tačiau jis prasiskverbė į kiekvieną mūsų gyvenimo aspektą. Pavyzdžiui, cirkonis yra nepakeičiamas įvairiuose aplinkiniuose pastatuose, keramikoje, peiliuose, dekoracijose ir pan., kurie yra būtini gyvenime, netgi karinėje ir atominėje energetikoje.

Cirkonio gaminiai yra gausūs ir įvairių formų. Pradinė mineralinė forma yra cirkonio smėlis. Po apdorojimo kaustine soda, plovimu vandeniu ir pan., gali būti pagaminti pirminiai produktai, tokie kaip cirkonio silikatas ir cirkonio oksichloridas. Tęsiant kalcinavimą, chloravimą ir redukciją, taip pat galima gaminti antrinius produktus. Cirkonis, pramoninės klasės cirkonio kempinė ir kiti gaminiai; Jei valymo ir atskyrimo technologija pasiekia tam tikrą lygį, galima pagaminti branduolinės energijos klasės cirkonio kempinę.

Cirkonis turi platų pritaikymo spektrą. Jis daugiausia naudojamas keramikoje, ugniai atspariose medžiagose ir kitose srityse cirkonio silikato ir cirkonio oksido pavidalu. Tik 3 % -4 % cirkonio rūdų yra perdirbama į metalinį cirkonį (arba cirkonio kempinę), o vėliau į įvairias cirkonio medžiagas. Kadangi metalinis cirkonis turi mažą šiluminės neutronų sugerties skerspjūvį, metalinis cirkonis pasižymi puikiomis branduolinėmis savybėmis. Branduolinio cirkonio savybė naudojama kaip konstrukcinės medžiagos ir urano kuro elementai branduoliniais lėktuvnešiais, branduoliniais povandeniniais laivais ir civiliniuose energijos gamybos reaktoriuose. Apvalkalai ir tt Branduolinis cirkonis gali būti laikomas svarbiu strateginiu šalies metalu ir yra glaudžiai susijęs su branduolinės pramonės plėtra.

Būdamas aktyvus metalas, cirkonis kambario temperatūroje sudaro oksido plėvelę. Ši oksido plėvelė suteikia cirkoniui ir jo lydiniams puikų atsparumą korozijai. Tuo pačiu metu cirkonis pasižymi geromis mechaninėmis ir šilumos perdavimo savybėmis bei reikšmingais sąnaudų pranašumais, todėl yra puiki korozijai atspari konstrukcinė medžiaga šiandieninėje naftos chemijos pramonėje.

Cirkonis, naudojamas cheminėje rūgštims ir šarmams atsparioje įrangoje, karinėje pramonėje ir elektronikos pramonėje, vadinamas pramoniniu cirkoniu. Kalbant apie apdirbimo paprastumą, technologinį lygį ir mokslinį bei technologinį turinį, cirkonio metalas ir jo lydinių gaminiai yra pramonės grandinės viršuje.

Cirkonio silikatas

Cirkonio silikatas yra svarbi tradicinių cirkonio gaminių įvairovė. Gaminyje kaip žaliava naudojamas cirkonio smėlis ir gali būti gaminamas sumalus, deginant ir sumalant milteliais. Tai kokybiška ir pigi keraminių glazūrų neskaidrumo didinimo priemonė. Jis daugiausia naudojamas spalvotose glazūrose, skirtose statybinei keramikai, kasdieninei keramikai ir elektriniam porcelianui. Gamyba, ji taip pat plačiai naudojama pažangiose ugniai atspariose medžiagose, precizinio liejimo, emulsuoto stiklo ir kitose pramonės šakose.

Cirkonio karbonatas

Jis daugiausia naudojamas kaip priedai ir hidroizoliacinės medžiagos, antipirenai, apsauginiai kremai nuo saulės ir pluošto bei popieriaus paviršiaus priedai kosmetikoje. Jis taip pat gali būti naudojamas cirkonio-cerio kompozitinėms katalizinėms medžiagoms ruošti. Tai svarbi žaliava tekstilės, popieriaus gamybos, dangų ir kosmetikos pramonėje. Pastaraisiais metais naudojimas toliau auga.

Cirkonio oksichloridas

Tai yra pagrindinė žaliava gaminant kitus cirkonio produktus, tokius kaip cirkonio dioksidas, cirkonio karbonatas, cirkonio sulfatas, sudėtinis cirkonio oksidas ir cirkonio bei hafnio atskyrimas metalo cirkoniui ir hafniui gaminti. Jis taip pat gali būti naudojamas tekstilės gaminiuose, odoje, gumos prieduose, metalo paviršiaus apdorojimo priemonėse, dažų sausikliuose. Pastaraisiais metais mano šalies metinė ugniai atsparių medžiagų, keramikos, katalizatorių, antipirenų ir kitų gaminių gamyba viršijo 90,{{1} } tonų. Cirkonio smėlis yra pagrindinė cirkonio oksichlorido žaliava.

Lydytas cirkonis

Jis vadinamas lydytu cirkoniu ir lydytu cirkoniu, daugiausia naudojamas glazūroms ir ugniai atsparioms medžiagoms gaminti. Dėl didelio priemaišų kiekio lydytame cirkonyje jo naudojimas yra ribotas.

Cirkonio sulfatas

Tai svarbi odos rauginimo medžiagų, vilnos apdorojimo priemonių ir dažų paviršiaus oksidantų žaliava. Jis gali būti naudojamas kaip katalizatoriaus nešiklis, aminorūgštys ir baltymai, nusodintuvai ir dezodorantai. Tai taip pat yra tarpinė žaliava cirkonio cheminėms medžiagoms ir metaliniam cirkoniui bei hafniui gaminti.

Cirkonio dioksidas

Cirkonio dioksido visa keramika yra netoksiška, bekvapė balta kieta medžiaga, pakankamai stabili šarminiams tirpalams ir daugeliui rūgščių tirpalų. Tinka tiksliajai keramikai, elektroninei keramikai, optiniams lęšiams, stiklo priedams, elektrolizuotoms cirkonio plytoms, keraminiams pigmentams ir kt. Porceliano emaliui, dirbtiniams brangakmeniams, ugniai atsparioms medžiagoms, šlifavimui ir poliravimui bei kitoms pramonės šakoms ir gaminiams.

Sudėtinis cirkonis

Taip pat žinomas kaip pusiau stabilus ir stabilus cirkonis, tai netoksiški, bekvapiai balti milteliai, pasižymintys stabiliomis cheminėmis savybėmis ir kontroliuojamu specifiniu paviršiaus plotu. Tai pagrindinė žaliava gaminant įvairią specialią keramiką, pažangias ugniai atsparias medžiagas, optinius ryšio įrenginius ir naujas energetines medžiagas.

Cirkonio oksido struktūrinė keramika

Pagaminta iš sudėtinio cirkonio oksido kaip žaliava, jame yra cirkonio šlifavimo terpės ir cirkonio struktūrinės dalys. Cirkonio dioksido struktūrinės dalys daugiausia apima cirkonio oksido specialius keraminius vožtuvus, šviesolaidines jungtis, keraminius peilius, laikrodžių priedus ir keramines plaukų žirklės. tabletės, tekstilinis porcelianas ir kt.

Branduolinio tipo cirkonis

Jis daugiausia naudojamas kaip branduolinių lėktuvnešių, branduolinių povandeninių laivų ir civilinių energijos gamybos reaktorių konstrukcinės medžiagos ir kaip urano kuro elementų apvalkalas. Tai svarbus strateginis metalas.

Pramoninės klasės cirkonis

Pramoninis cirkonis daugiausia naudojamas gaminant cheminę rūgštims ir šarmams atsparią įrangą, karinę pramonę, elektronikos pramonę, vamzdynų vožtuvų medžiagas, specialias didelio stiprumo ir aukštos temperatūros lydinio medžiagas bei geterius elektros vakuuminių ir apšvietimo lempučių pramonėje.

Šaunamųjų ginklų klasės cirkonis

Naudojamas kaip kempinė cirkonio degimo medžiaga šaunamiesiems ginklams, taip pat tinka lydinių priedams ir metalurginiams deoksidatoriams, chemijos pramonei, civiliniams fejerverkams ir kt.

Šiuo metu Kinija ir Europa yra pagrindinės cirkonio vartotojų rinkos, o Kinijos cirkonio paklausa siekia net 52 %. Kinijos branduolinė energetika įžengė į spartaus vystymosi etapą, sukurdama branduolinio cirkonio paklausą. Tuo pat metu Kinija yra pagrindinė keramikos gamintoja ir eksportuotoja pasaulyje, o cirkonio silikatas yra tiesioginė ir pagrindinė keramikos pramonės žaliava. Pastaraisiais metais sparčiai vystantis Kinijos keramikos pramonei, cirkonio paklausa taip pat išaugo.

Cirkonis nėra kenksmingas žmonių sveikatai. Cirkonio keramika ir įvairūs papuošalai plačiai naudojami kasdieniame gyvenime. Tačiau Valstybinė pramonės ir prekybos administracija atskleidė, kad keraminėse plytelėse esantis cirkonis gali sukelti vėžį.

Atitinkamame Bendrosios kokybės priežiūros, inspekcijos ir karantino administracijos pranešime buvo skelbiama, kad trys dviejų prekių ženklų produktai neatitinka „radioaktyviųjų nuklidų ribos“, o tai sukėlė didžiulį ažiotažą visuomenėje ir sukėlė didžiulį visuomenės atgarsį bei paniką. apie „plytelių kancerogenų teoriją“.

Radioaktyvūs elementai gali sukelti piktybinius navikus. Paprastai jie sukelia ląstelių pažeidimus ir sukelia kraujo vėžį, pvz., Leukemiją, limfomą ir odos vėžį. Kalbėdamas apie teoriją, kad per didelis radioaktyvumas keraminėse plytelėse sukelia piktybinius auglius, Guangdžou tradicinės kinų medicinos universiteto pirmosios dukterinės ligoninės Hematologijos skyriaus direktorius Chenas teigė, kad, remdamasis savo klinikine patirtimi ir buitinėje literatūroje, jis nėra susidūręs su tokiais atvejais. susijusių įrašų. Tačiau kalbant apie gyvenimą ir sveikatą, geriau būti atsargiems. Todėl ekspertai rekomenduoja pirkėjams, perkant keramines plyteles, aklai nesivaikyti baltumo.

Cirkonio ir deimanto išvaizda labai panaši, tačiau cirkonio ir deimanto kaina labai skiriasi. Kai kurie nesąžiningi prekybininkai naudoja cirkonį, kad galėtų apgauti vartotojus ir uždirbti didžiulio pelno.

Bespalvis ir skaidrus cirkonis yra geras deimantų pakaitalas, atidžiai apsvarsčius. Cirkonio lūžio rodiklis yra artimas 2, o jo dispersija panaši į deimanto. Todėl savo išvaizda cirkonis taip pat spindi spalvota šviesa, panašiai kaip deimantai. Prieš atsirandant dirbtiniams deimantams, cirkonis buvo geriausias deimantų pakaitalas. Šiuo metu cirkonis tapo vidutinės ir žemos klasės brangakmenių lyderiu, tačiau cirkonis yra pigesnis nei deimantas. Vartotojams būtina suprasti skirtumą tarp cirkonio ir deimanto.

Pagrindinės cirkonio identifikavimo charakteristikos yra didelis lūžio rodiklis, stiprus blizgesys, didelis dvigubas lūžis, didelis tankis, didelė dispersija ir tipinės spektrinės charakteristikos ir tt, todėl susidaro labai ypatingas optinis reiškinys. Kai cirkonis yra baigtas, iš viršutinio paviršiaus matyti, kad apatiniame paviršiuje ir briaunose yra akivaizdžių dvigubų šešėlių. Kadangi deimantai yra „homogeniški“, dvigubo šešėlio reiškinio niekada nebus, todėl cirkonį galima atskirti nuo tikrų deimantų.

Deimantas yra vienalytis korpusas, visiškai juodas po kryžminiais poliarizatoriais ir turi didelį kietumą; o cirkonis atrodo keturi šviesūs ir keturi tamsūs po sukryžiuotais poliarizatoriais. Deimantai yra lipofiliniai, o tušinukai gali lengvai palikti nepertraukiamus pėdsakus deimantų paviršiuje. Žinoma, šiuos pėdsakus galima nesunkiai nuvalyti. Cirkonas nėra lipofilinis, o tušinukai negali palikti nepertraukiamų pėdsakų ant jo paviršiaus. Aiškumo pėdsakai.

Šiuo metu iš daugiau nei 40 aptiktų cirkonio ir hafnio telkinių rūšių tik apie 10 turi pramoninės kasybos vertę, o pramoninei gamybai naudojami tik du tipai – cirkonis ir baddeleitas.

Remiantis Jungtinių Valstijų geologijos tarnybos (USGS) statistika 2015 m., pasaulinės cirkonio atsargos yra 78 mln. tonų, o įrodyta, kad cirkonio ištekliai viršija 60 mln. tonų (skaičiuojant ZrO2). Tarp jų Australija ir Pietų Afrika turi didžiausią pasaulinių cirkonio atsargų dalį, kurios sudaro atitinkamai 65,38% ir 17,95%. Kitos šalys, kuriose yra gana gausių cirkonio atsargų, yra Indija, Mozambikas ir Indonezija. mano šalies cirkonio išteklių atsargos yra gana menkos ir sudaro tik 0,6 % pasaulio atsargų.

Remiantis 2015 m. Jungtinių Amerikos Valstijų geologijos tarnybos paskelbtais duomenimis, 2014 m. pasaulinė cirkonio rūdos gavyba buvo 1,54 mln. Australija užima pirmąją vietą pasaulyje su 900 000 tonų produkcijos, o tai sudaro 58,44 % viso pasaulio produkcijos. Toliau rikiuojasi Pietų Afrika su 170 000 tonų produkcijos, o tai sudaro 11,03 proc. Bendra abiejų šalių produkcija sudaro 69,47% viso pasaulio produkcijos, o tai kitoms šalims sunku prilygti. Kinija užima trečią vietą su 140,{19}} tonų produkcijos, o tai sudaro 9,74 % visos pasaulio produkcijos.

Cirkonio mineralų kilmė daugiausia sutelkta Pietų Australijoje, Vakarų Australijoje ir Naujajame Pietų Velse Australijoje, įskaitant Euklos baseiną, Džeraldtoną, Murėjaus baseiną ir Perto baseiną. ) ir Tiwi salos šiandien yra aktyvesnės cirkonio gavybos zonos Australijoje. Richards Bay indėlių regionas Pietų Afrikoje, Florida JAV, Mozambikas Afrikoje ir Indonezija, Vietnamas ir Indija Azijoje gamina tam tikrą cirkonio kiekį.

Svarbūs cirkonio gamintojai yra Australijos Iluka Company, Pietų Afrikos Richards Bay Minerals ir Pietų Afrikos Exxaro Resources Ltd. Kinija yra pagrindinė cirkonio vartotoja.

Kinijos cirkonio gamybos sritys daugiausia platinamos Wenchang ir Wanning Hainane ir Zhanjiang Guangdong. Kinijoje tik cirkonio smėlio koncentratas iš Wenchang, Hainan yra geriausios kokybės, o Wanning ir Zhanjiang daugiausia gamina paprastą cirkonio smėlį.

HG/T 4694-2014 Pramoninis didelio grynumo cirkonio oksichloridas

HG/T 3786-2014 Pramoninis cirkonio sulfatas

HG/T 3785-2014 Pramoninis cirkonio karbonatas

JC/T 2247-2014 Cirkonio silikato šlifavimo terpės rutuliai

JC/T 817-2014 Gem klasės sintetinis kubinis cirkonio kristalas

GB/T 30568-2014 Cirkonio ir cirkonio lydinio kaltiniai

JB/T 9223-2013 Cirkonio smėlis ir milteliai liejimui

YS/T 913-2013 Cirkonio ir cirkonio lydinio pyragai ir žiedai

HG/T 4545-2013 Cirkonio oksichlorido gamybos atliekų perdirbimo metodas

YB/T 4075-2013 Cirkonio dydžio antgalis

GB/T 21183-2007 Cirkonio ir cirkonio lydinio plokštės, juostelės ir folijos

GB/T 26563-2011 Lydytas cirkonis

GB/T 26931-2011 Cirkonio ir cirkonio lydinių laužas

GB/T 26283-2010 Cirkonio ir cirkonio lydinio besiūliai vamzdžiai

GB/T 8767-2010 Cirkonio ir cirkonio lydinio luitai

GB/T 8769-2010 Cirkonio ir cirkonio lydinio strypai ir vielos

GBZ/T 160.26-2004 Toksiškų medžiagų nustatymas darbo vietos ore Cirkonis ir jo junginiai

HG/T 2773-2012 Cirkonio dioksidas

HG/T 3785-2005 Pramoninis cirkonio karbonatas

HG/T 3786-2005 Pramoninis cirkonio sulfatas

JC/T 1094-2009 Cirkonio silikatas keramikai

YS/T 402-1994 Cirkonio dioksidas

YS/T 858-2013 Cirkonio koncentratas

YS/T 887-2013 Cirkonio ir cirkonio lydinio suvirinimo viela

Aukšto grynumo cirkonio taikinys

Grynas cirkonio strypas