6 ствари које треба да знате о цирконијуму

Цирконијум је метални елемент са симболом елемента Зр. Налази се у групи ИВ-Б периодног система елемената. Његов атомски број је 40, његова густина је 6,49 г/цм³, тачка топљења је 1852 степена, а тачка кључања је 4377 степени. Цирконијум је сребрно-бели прелазни метал који се често назива „ретким металом“ због свог сложеног производног процеса и потешкоћа у екстракцији. У ствари, садржај цирконијума у ​​земљиној кори износи око 0,025%, заузима 19. место, скоро једнак хрому, и више од обичних метала бакра, олова, никла и цинка, али је његова дистрибуција веома раштркана. Цирконијум лако формира оксидни филм на својој површини у ваздуху, који је сјајан и сличан челику. Цирконијум има отпорност на корозију, али је растворљив у флуороводоничкој киселини и царској водици; на високим температурама, може да реагује са многим елементима и формира чврста једињења раствора. Отпорност цирконијума на корозију је боља од отпорности титанијума и блиска је танталу и ниобијуму. С обзиром на добру пластичност цирконијума, често се прерађује у плоче, жице итд. Цирконијум може да апсорбује велику количину кисеоника, водоника, азота и других гасова када се загрева, и може се користити као материјал за складиштење водоника. Као релативно оскудан ресурс, цирконијум се широко користи у електроници, керамици, стаклу, петрохемији, грађевинским материјалима, медицини, текстилу и свакодневним потрепштинама. Аустралија и Јужна Африка су места где су концентрисани ресурси цирконијума, док су Кина и Европа главни потрошачи цирконијума.

Цирконијум је добио име по циркону, који су људи вековима користили као накит. Циркон се такође помиње у Библији као једно од 12 драгог камења које су носили првосвештеници Израела.

Циркон долази у разним лепим бојама од наранџасте до црвене, а безбојни циркон ће показати блистав сјај након сечења. Из тог разлога је циркон дуго био погрешно сматран меким дијамантом.

Откриће и екстракција цирконијума се углавном приписује двојици хемичара, немачком хемичару Мартину Хајнриху Клапроту и шведском хемичару Јонсу Јакобу Берцелијусу), ова два хемичара су дала изузетан допринос откривању и пречишћавању цирконијума.

Немачки хемичар Мартин је 1789. године доказао да циркон није дијамант, разјаснивши неспоразуме људи о циркону. Загревањем циркона са реактивним једињењем натријум хидроксидом, открио је да две супстанце реагују и формирају оксид. Мартин је веровао да овај оксид садржи нови елемент. Нови оксид је назвао цирконијум оксид и нови елемент цирконијум.

Мартин није могао да извуче чисти цирконијум јер је био хемијски сличан хафнијуму, који се често налази заједно са цирконијумом у рудама цирконијума. Тек 35 година касније, 1824. године, шведски хемичар Бехлијас је први пут произвео чист цирконијум. У то време, неколико других хемичара је такође радило на овом послу, али ниједан није успео. Бацилије су успеле да екстрахују чисти цирконијум загревањем мешавине калијума и калијум флуозирконата у гвозденој цеви. Чистоћа црног прашкастог цирконијума добијеног у експерименту достигла је 93%. Чистоћа цирконијума произведеног Бецхилиасовим пречишћавањем није се могла побољшати. Тек скоро 100 година касније произведен је цирконијум високе чистоће. Данас се већина цирконијума екстрахује из циркона (ЗрСиО4) и цирконијум диоксида (ЗрО2). Процес екстракције се назива "Кролл процес".

Назив цирконијум потиче од циркона, који потиче од персијске речи за "злато" (заргун). Речено је да је ово име због привлачне боје неког накита од циркона. У ствари, постоји много боја циркона. Чешће су црвене, смеђе, зелене и жуте боје. Безбојни циркон је такође чешћи међу људима.

Од давнина, цирконијум се користи као драги камен због својих богатих и шарених боја, играјући декоративну улогу у људском животу. Како се разумевање цирконијума код људи продубљује, његове примене постају све распрострањеније. Можда већина људи није упозната са цирконијумом, али он је продро у сваки аспект нашег живота. На пример, цирконијум је неопходан у разним околним зградама, керамици, ножевима, украсима итд. који су неопходни у животу, па чак и у војсци и нуклеарној енергији.

Производи од цирконијума су богати разноврсношћу и различитим облицима. Почетни минерални облик је цирконски песак. Након третмана каустичном содом, испирањем водом итд., могу се произвести примарни производи као што су цирконијум силикат и цирконијум оксихлорид. Уз наставак калцинације, хлорисања и редукције, могу се производити и секундарни производи. Цирконијум, индустријски цирконијумски сунђер и други производи; ако технологија пречишћавања и одвајања достигне одређени ниво, може се направити цирконијумски сунђер нуклеарне енергије.

Цирконијум има широк спектар примена. Углавном се користи у керамици, ватросталним материјалима и другим пољима у облику цирконијум силиката и цирконијум оксида. Само 3%-4% руда цирконијума се прерађује у метални цирконијум (или цирконијумски сунђер), а затим даље прерађује у различите цирконијумске материјале. Пошто метални цирконијум има мали попречни пресек апсорпције топлотних неутрона, метални цирконијум има одлична нуклеарна својства. Цирконијум нуклеарног квалитета користи ову карактеристику да би се користио као структурни материјали и уранијумски гориви елементи за носаче авиона на нуклеарни погон, нуклеарне подморнице и цивилне реакторе за производњу енергије. Кућиште итд. Нуклеарни цирконијум се може сматрати важним стратешким металом за земљу и уско је повезан са развојем нуклеарне индустрије.

Као активни метал, цирконијум формира оксидни филм на собној температури. Овај оксидни филм даје цирконијуму и његовим легурама одличну отпорност на корозију. У исто време, цирконијум има добра механичка својства и својства преноса топлоте, заједно са значајним предностима у погледу трошкова, што га чини одличним структурним материјалом отпорним на корозију у данашњој петрохемијској индустрији.

Цирконијум који се користи у опреми отпорној на хемијске киселине и алкалије, војној индустрији и електронској индустрији назива се цирконијум индустријског квалитета. По лакоћи обраде, технолошком нивоу и научно-технолошком садржају, метални цирконијум и производи од његових легура су у врху индустријског ланца.

Цирконијум силикат

Цирконијум силикат је важна сорта у традиционалним производима од цирконијума. Производ користи циркон песак као сировину и може се производити након млевења, калцинације и прашкања. То је висококвалитетно и јефтино средство за замућење керамичких глазура. Углавном се користи у обојеним глазурама за грађевинску керамику, дневну керамику и електрични порцелан. Производња, такође се широко користи у напредним ватросталним материјалима, прецизном ливењу, емулгованом стаклу и другим индустријама.

Цирконијум карбонат

Углавном се користи као адитиви и хидроизолациони агенси, успоривачи пламена, креме за сунчање и површински адитиви за влакна и папире у козметици. Такође се може користити за припрему цирконијум-церијум композитних каталитичких материјала. Важна је сировина у текстилној, папирној, премази и козметичкој индустрији. Последњих година, употреба наставља да расте.

Цирконијум оксихлорид

То је главна сировина за производњу других производа од цирконијума као што су цирконијум диоксид, цирконијум карбонат, цирконијум сулфат, композитни цирконијум оксид и одвајање цирконијума и хафнијума за припрему металног цирконијума и хафнијума. Такође се може користити у текстилу, кожи, адитивима за гуму, агенсима за површинску обраду метала, средствима за сушење боје. Последњих година, годишња производња ватросталних материјала, керамике, катализатора, успоривача пожара и других производа у мојој земљи премашила је 90,{{1} } тона. Циркон песак је главна сировина цирконијум оксихлорида.

Фусед цирцониа

Назива се топљеним цирконијумом и топљеним цирконијумом, углавном се користи за производњу глазура и ватросталних материјала. Због високог садржаја нечистоћа у топљеном цирконијуму, његова употреба је ограничена.

Цирконијум сулфат

Важна је сировина за средства за штављење коже, средства за обраду вуне и оксидансе површине боје. Може се користити као носач катализатора, аминокиселина и протеина, таложења и дезодоранса. Такође је средња сировина за припрему цирконијумских хемикалија и металног цирконијума и хафнијума.

Цирконијум диоксид

Потпуно керамички цирконијум диоксид је нетоксична бела чврста супстанца без мириса са довољном стабилношћу на алкалне растворе и многе киселе растворе. Погодан је за прецизну керамику, електронску керамику, оптичка сочива, стаклене додатке, електролизоване цирконијумске цигле, керамичке пигменте, итд. Порцелански емајл, вештачко драго камење, ватростални материјали, брушење и полирање и друге индустрије и производи.

Композитни цирконијум

Такође познат као полустабилан и стабилан цирконијум, то је нетоксичан бели прах без мириса са стабилним хемијским својствима и контролисаном специфичном површином. То је основна сировина за производњу различите специјалне керамике, напредних ватросталних материјала, оптичких комуникационих уређаја и нових енергетских материјала.

Структурна керамика од цирконијума

Направљен од композитног цирконија као сировог материјала, укључује цирконијум за млевење и цирконијумске структурне делове. Структурни делови од цирконија углавном укључују специјалне керамичке вентиле од цирконија, конекторе за оптичка влакна, керамичке ножеве, прибор за сатове и керамичке маказе за косу. таблете, текстилни порцелан итд.

Цирконијум нуклеарног квалитета

Углавном се користи као конструкцијски материјали за носаче авиона на нуклеарни погон, нуклеарне подморнице и цивилне реакторе за производњу енергије, као и као облога за уранијумске гориве елементе. То је важан стратешки метал.

Индустријски цирконијум

Индустријски цирконијум се углавном користи у производњи опреме отпорне на хемијске киселине и алкалије, војној индустрији, електронској индустрији, материјалима за вентиле за цевоводе, специјалним легираним материјалима високе чврстоће и високе температуре и геттерима у индустрији електричних вакуумских и расветних сијалица.

Цирконијум за ватрено оружје

Користи се као спужвасто средство за сагоревање цирконијума за ватрено оружје, а такође је погодно за адитиве за легуре и металуршке деоксидаторе, хемијску индустрију, цивилне блиц ватромете итд.

Тренутно су Кина и Европа главна потрошачка тржишта за цирконијум, а потражња Кине за цирконијумом износи чак 52%. Кинеска нуклеарна енергија је ушла у фазу брзог развоја, стварајући потражњу за нуклеарним цирконијумом. Истовремено, Кина је велики произвођач и извозник керамике у свету, а цирконијум силикат је директна и главна сировина керамичке индустрије. Са брзим развојем кинеске керамичке индустрије последњих година, потражња за цирконијумом је такође порасла.

Цирконијум није штетан за људско здравље. Цирконијум керамика и разни накит се широко користе у свакодневном животу. Међутим, Државна управа за индустрију и трговину открила је да цирконијум у керамичким плочицама може изазвати рак.

У релевантном саопштењу Генералне управе за надзор квалитета, инспекцију и карантин саопштено је да три производа два бренда нису испунила „граничну вредност радиоактивних нуклида“, што је изазвало велику пометњу у друштву и изазвало велики одјек у друштву и панику. о „теорији канцерогена за плочице“.

Могуће је да радиоактивни елементи изазову малигне туморе. Они генерално изазивају лезије ћелија и доводе до рака крви као што су леукемија, лимфом и рак коже. Што се тиче теорије да прекомерна радиоактивност у керамичким плочицама изазива малигне туморе, директор Одељења за хематологију Прве придружене болнице Универзитета традиционалне кинеске медицине Гуангџоу рекао је да се у свом клиничком искуству и домаћој литератури о случајевима није сусрео са таквим случајевима и повезани записи. Међутим, када је у питању живот и здравље, боље је бити опрезан. Због тога стручњаци препоручују да потрошачи не треба слепо да траже белину приликом куповине керамичких плочица.

Изглед циркона и дијаманта је веома сличан, али је цена циркона и дијаманта веома различита. Неки бескрупулозни трговци користе циркон да би се представили као дијамант како би обманули потрошаче и остварили огроман профит.

Безбојни и провидни циркон је добра замена за дијаманте након пажљивог разматрања. Индекс преламања циркона је близу 2, а његова дисперзија је слична оној код дијаманта. Стога, по изгледу, циркон такође блиста обојеном светлошћу, слично дијамантима. Пре појаве вештачких дијаманата, циркон је био најбоља замена за дијаманте. Тренутно је циркон постао лидер у драгом камењу средње и ниже класе, али је циркон јефтинији од дијаманта. Неопходно је да потрошачи разумеју разлику између циркона и дијаманта.

Главне идентификационе карактеристике циркона укључују висок индекс преламања, јак сјај, високо дволомност, високу густину, високу дисперзију и типичне спектралне карактеристике, итд., што резултира веома посебним оптичким феноменом. Када се посматра помоћу лупе, када је циркон готов, са његове горње површине може се видети да су очигледне двоструке сенке на доњој површини и гребенима. Пошто су дијаманти "хомогени", никада неће бити феномена двоструке сенке, па се циркон може разликовати од правих дијаманата.

Дијамант је хомогено тело, потпуно црно испод укрштених поларизатора и високе тврдоће; док се циркон појављује четири светла и четири тамна испод укрштених поларизатора. Дијаманти су липофилни, а хемијске оловке могу лако оставити непрекидне трагове на површини дијаманата. Наравно, ови трагови се лако могу избрисати. Циркон није липофилан, а хемијске оловке не могу оставити непрекидне трагове на својој површини. Трагови јасноће.

Тренутно, међу више од 40 откривених налазишта цирконијума и хафнијума, само око 10 има индустријску рударску вредност, а само две врсте, циркон и бадделеит, користе се за индустријску производњу.

Према статистичким подацима Геолошког завода Сједињених Држава (УСГС) из 2015, глобалне резерве цирконијума су 78 милиона тона, а доказани извори циркона премашују 60 милиона тона (израчунато као ЗрО2). Међу њима, Аустралија и Јужна Африка имају највећи удео глобалних резерви цирконијума, са 65,38% и 17,95% респективно. Остале земље са релативно богатим резервама цирконијума су Индија, Мозамбик и Индонезија. резерве цирконијума у ​​мојој земљи су релативно оскудне и чине само 0,6% светских резерви.

Према подацима које је објавио Геолошки завод Сједињених Држава 2015. године, глобална производња руде цирконијума у ​​2014. била је 1,54 милиона тона, што је смањење од 30,000 тона на годишњем нивоу. Аустралија је на првом месту у свету са производњом од 900,000 тона, што чини 58,44% укупне светске производње. Следи Јужна Африка, са производњом од 170,000 тона, што чини 11,03%. Укупна производња две земље чини 69,47% укупне глобалне производње, што је тешко за друге земље. Кина је на трећем месту са производњом од 140,000 тона, што чини 9,74% укупне светске производње.

Порекло минерала цирконијума углавном је концентрисано у Јужној Аустралији, Западној Аустралији и Новом Јужном Велсу у Аустралији, укључујући басен Еуцла, Гералдтон, басен Мурраи и басен Пертх. ) и острва Тиви су данас активнија подручја експлоатације цирконијума у ​​Аустралији. Регија лежишта Рицхардс Баи у Јужној Африци, Флорида у Сједињеним Државама, Мозамбик у Африци и Индонезија, Вијетнам и Индија у Азији производе одређену количину цирконијума.

Важни произвођачи цирконијума су аустралијска компанија Илука, јужноафричка компанија Рицхардс Баи Минералс и јужноафричка Еккаро Ресоурцес Лтд. Кина је главни потрошач цирконијума.

Кинеске области за производњу цирконијума углавном се дистрибуирају у Венчангу и Ванингу у Хајнану и Зханђиангу у Гуангдонгу. У Кини, само концентрат цирконског песка из Венцханг-а, Хаинан има најбољи квалитет, док Ваннинг и Зхањианг углавном производе обичан цирконски песак.

ХГ/Т 4694-2014 Индустријски цирконијум оксихлорид високе чистоће

ХГ/Т 3786-2014 Индустријски цирконијум сулфат

ХГ/Т 3785-2014 Индустријски цирконијум карбонат

ЈЦ/Т 2247-2014 куглице за млевење од цирконијум силиката

ЈЦ/Т 817-2014 Кристал од синтетичког кубног цирконијума квалитета драгог камења

ГБ/Т 30568-2014 Отковци од цирконијума и легура цирконијума

ЈБ/Т 9223-2013 Цирконијумски песак и прах за ливење

ИС/Т 913-2013 Колач и прстење од цирконијума и легура цирконијума

ХГ/Т 4545-2013 Метода рециклирања отпада производње цирконијум оксихлорида

ИБ/Т 4075-2013 Млазница за димензионисање цирконијума

ГБ/Т 21183-2007 Плоче, траке и фолије од цирконијума и легура цирконијума

ГБ/Т 26563-2011 Стопљени цирконијум

ГБ/Т 26931-2011 Отпад од цирконијума и легура цирконијума

ГБ/Т 26283-2010 Бешавне цеви од цирконијума и легура цирконијума

ГБ/Т 8767-2010 Инготи цирконијума и легура цирконијума

ГБ/Т 8769-2010 Шипке и жице од цирконијума и легура цирконијума

ГБЗ/Т 160.26-2004 Одређивање токсичних супстанци у ваздуху на радном месту Цирконијум и његова једињења

ХГ/Т 2773-2012 цирконијум диоксид

ХГ/Т 3785-2005 Индустријски цирконијум карбонат

ХГ/Т 3786-2005 Индустријски цирконијум сулфат

ЈЦ/Т 1094-2009 Цирконијум силикат за керамику

ИС/Т 402-1994 Цирконијум диоксид

ИС/Т 858-2013 концентрат цирконијума

ИС/Т 887-2013 Жица за заваривање цирконијума и легура цирконијума

Цирконијумска мета високе чистоће

Чисти цирконијумски штап