6 rzeczy, które musisz wiedzieć o cyrkonie

Cyrkon to pierwiastek metalowy o symbolu Zr. Znajduje się w grupie IV-B układu okresowego pierwiastków. Jego liczba atomowa wynosi 40, gęstość wynosi 6,49 g/cm3, temperatura topnienia wynosi 1852 stopnie, a temperatura wrzenia 4377 stopni. Cyrkon to srebrzystobiały metal przejściowy, często nazywany „metalem rzadkim” ze względu na złożony proces produkcyjny i trudności w ekstrakcji. W rzeczywistości zawartość cyrkonu w skorupie ziemskiej wynosi około 0,025%, zajmując 19. miejsce, prawie równa chromowi i więcej niż metale pospolite, miedź, ołów, nikiel i cynk, ale jego rozkład jest bardzo rozproszony. Cyrkon łatwo tworzy na swojej powierzchni w powietrzu warstwę tlenku, która jest błyszcząca i przypomina stal. Cyrkon jest odporny na korozję, ale jest rozpuszczalny w kwasie fluorowodorowym i wodzie królewskiej; w wysokich temperaturach może reagować z wieloma pierwiastkami, tworząc związki w postaci stałego roztworu. Odporność na korozję cyrkonu jest lepsza niż tytanu i jest zbliżona do tantalu i niobu. Ze względu na dobrą plastyczność cyrkonu często przetwarza się go na płyty, druty itp. Cyrkon może po podgrzaniu absorbować duże ilości tlenu, wodoru, azotu i innych gazów i może być stosowany jako materiał do magazynowania wodoru. Jako stosunkowo rzadki zasób, cyrkon jest szeroko stosowany w elektronice, ceramice, szkle, petrochemii, materiałach budowlanych, medycynie, tekstyliach i artykułach codziennego użytku. Australia i Republika Południowej Afryki to obszary, w których skoncentrowane są zasoby cyrkonu, podczas gdy Chiny i Europa są głównymi regionami konsumentów cyrkonu.

Nazwa cyrkonu pochodzi od cyrkonu, który od wieków był używany przez ludzi jako biżuteria. Cyrkon jest również wymieniany w Biblii jako jeden z 12 kamieni szlachetnych noszonych przez arcykapłanów Izraela.

Cyrkon występuje w wielu pięknych kolorach od pomarańczowego do czerwonego, a bezbarwny cyrkon po oszlifowaniu będzie miał olśniewający blask. Z tego powodu cyrkon przez długi czas był mylony z miękkim diamentem.

Odkrycie i ekstrakcję cyrkonu przypisuje się głównie dwóm chemikom: niemieckiemu chemikowi Martinowi Heinrichowi Klaprothowi i szwedzkiemu chemikowi Jönsowi Jacobowi Berzeliusowi. Obaj chemicy wnieśli niezwykły wkład w odkrycie i oczyszczanie cyrkonu.

W 1789 roku niemiecki chemik Martin udowodnił, że cyrkon nie jest diamentem, wyjaśniając nieporozumienia ludzi na temat cyrkonu. Ogrzewając cyrkon z reaktywnym związkiem wodorotlenkiem sodu, odkrył, że obie substancje zareagowały, tworząc tlenek. Martin uważał, że tlenek ten zawiera nowy pierwiastek. Nowy tlenek cyrkonu nazwał tlenkiem cyrkonu, a nowy pierwiastek cyrkonem.

Martinowi nie udało się wydobyć czystego cyrkonu, ponieważ był on chemicznie podobny do hafnu, który często współwystępuje z cyrkonem w rudach cyrkonu. Dopiero 35 lat później, w 1824 r., szwedzki chemik Bechlias po raz pierwszy wyprodukował czysty cyrkon. W tym czasie kilku innych chemików również pracowało nad tym dziełem, ale żadnemu się nie udało. Baciliom udało się wyekstrahować czysty cyrkon poprzez ogrzewanie mieszaniny potasu i fluorocyrkonianu potasu w żelaznej rurce. Czystość czarnego sproszkowanego cyrkonu otrzymanego w doświadczeniu osiągnęła 93%. Nie można było poprawić czystości cyrkonu wytwarzanego w wyniku oczyszczania Bechiliasa. Dopiero prawie 100 lat później wyprodukowano cyrkon o wysokiej czystości. Obecnie większość cyrkonu ekstrahuje się z cyrkonu (ZrSiO4) i dwutlenku cyrkonu (ZrO2). Proces ekstrakcji nazywany jest „procesem Krolla”.

Nazwa cyrkon pochodzi od słowa cyrkon, które pochodzi od perskiego słowa oznaczającego „złoto” (zargun). Mówi się, że nazwa ta wzięła się od przyciągającego wzrok koloru niektórych cyrkoniowych wyrobów jubilerskich. Tak naprawdę istnieje wiele kolorów cyrkonii. Częściej spotykany jest kolor czerwony, brązowy, zielony i żółty. Bezbarwna cyrkonia jest również bardziej powszechna wśród ludzi.

Od czasów starożytnych cyrkon był używany jako kamień szlachetny ze względu na swoje bogate i kolorowe kolory, odgrywając dekoracyjną rolę w życiu człowieka. W miarę pogłębiania się wiedzy ludzi na temat cyrkonu, jego zastosowania stają się coraz bardziej powszechne. Być może większość ludzi nie zna cyrkonu, ale przeniknął on do każdego aspektu naszego życia. Na przykład cyrkon jest niezbędny w różnych okolicznych budynkach, ceramice, nożach, dekoracjach itp., które są niezbędne w życiu, a nawet w wojsku i energetyce nuklearnej.

Wyroby z cyrkonu są bogate w różnorodność i różne formy. Początkową formą minerału jest piasek cyrkonowy. Po obróbce sodą kaustyczną, przemyciu wodą itp. można wytworzyć produkty podstawowe, takie jak krzemian cyrkonu i tlenochlorek cyrkonu. Kontynuując kalcynację, chlorowanie i redukcję, można również wytworzyć produkty wtórne. Cyrkon, gąbka cyrkonowa klasy przemysłowej i inne produkty; jeśli technologia oczyszczania i separacji osiągnie pewien poziom, można wyprodukować gąbkę cyrkonową klasy energii nuklearnej.

Cyrkon ma szeroki zakres zastosowań. Jest głównie stosowany w ceramice, materiałach ogniotrwałych i innych dziedzinach w postaci krzemianu cyrkonu i tlenku cyrkonu. Tylko 3%-4% rud cyrkonu jest przetwarzanych na cyrkon metaliczny (lub gąbkę cyrkonową), a następnie dalej przetwarzanych na różne materiały cyrkonowe. Ponieważ cyrkon metaliczny ma mały przekrój czynny absorpcji neutronów cieplnych, cyrkon metaliczny ma doskonałe właściwości jądrowe. Cyrkon klasy jądrowej wykorzystuje tę cechę do stosowania jako materiały konstrukcyjne i elementy paliwowe uranowe dla lotniskowców napędzanych energią jądrową, okrętów podwodnych z napędem atomowym i cywilnych reaktorów energetycznych. Obudowy itp. Cyrkon klasy jądrowej można uznać za ważny metal strategiczny dla kraju i jest ściśle związany z rozwojem przemysłu jądrowego.

Jako metal aktywny cyrkon tworzy warstwę tlenkową w temperaturze pokojowej. Ta warstwa tlenku zapewnia cyrkonowi i jego stopom doskonałą odporność na korozję. Jednocześnie cyrkon ma dobre właściwości mechaniczne i właściwości w zakresie przenoszenia ciepła, w połączeniu ze znacznymi korzyściami kosztowymi, co czyni go doskonałym materiałem konstrukcyjnym odpornym na korozję w dzisiejszym przemyśle petrochemicznym.

Cyrkon stosowany w sprzęcie odpornym na działanie kwasów i zasad chemicznych, przemyśle wojskowym i przemyśle elektronicznym nazywany jest cyrkonem klasy przemysłowej. Pod względem łatwości przetwarzania, poziomu technologicznego oraz zawartości naukowo-technologicznej cyrkon metaliczny i jego produkty stopowe znajdują się na szczycie łańcucha przemysłowego.

Krzemian cyrkonu

Krzemian cyrkonu jest ważną odmianą tradycyjnych wyrobów cyrkonowych. Produkt wykorzystuje jako surowiec piasek cyrkonowy i może być wytwarzany po zmieleniu, kalcynowaniu i sproszkowaniu. Jest to wysokiej jakości i tani środek zmętniający do szkliw ceramicznych. Stosowany jest głównie w szkliwach kolorowych do ceramiki budowlanej, ceramiki użytkowej i porcelany elektrycznej. Produkcja, jest również szeroko stosowana w zaawansowanych materiałach ogniotrwałych, odlewaniu precyzyjnym, szkle emulgowanym i innych gałęziach przemysłu.

Węglan cyrkonu

Stosowany jest głównie jako dodatki i środki wodoodporne, środki zmniejszające palność, filtry przeciwsłoneczne i dodatki powierzchniowe do włókien i papieru w kosmetykach. Można go również stosować do wytwarzania kompozytowych materiałów katalitycznych cyrkonowo-cerowych. Jest ważnym surowcem w przemyśle tekstylnym, papierniczym, powłokowym i kosmetycznym. W ostatnich latach użycie stale rośnie.

tlenochlorek cyrkonu

Jest głównym surowcem do produkcji innych wyrobów cyrkonowych, takich jak dwutlenek cyrkonu, węglan cyrkonu, siarczan cyrkonu, kompozytowy tlenek cyrkonu oraz do oddzielania cyrkonu i hafnu w celu przygotowania metalicznego cyrkonu i hafnu. Można go również stosować w tekstyliach, skórze, dodatkach gumowych, środkach do obróbki powierzchni metalowych, środkach suszących farby. W ostatnich latach roczna produkcja materiałów ogniotrwałych, ceramiki, katalizatorów, środków zmniejszających palność i innych produktów w moim kraju przekroczyła 90,{{1} } ton. Głównym surowcem tlenochlorku cyrkonu jest piasek cyrkonowy.

Stopiona cyrkonia

Nazywany stopionym cyrkonem i stopioną cyrkonią, jest głównie używany do produkcji szkliwa i materiałów ogniotrwałych. Ze względu na wysoką zawartość zanieczyszczeń w stopionym cyrkonie jego zastosowania są ograniczone.

Siarczan cyrkonu

Jest ważnym surowcem do garbowania skóry, środków do obróbki wełny i utleniaczy powierzchni farb. Może być stosowany jako nośniki katalizatorów, aminokwasów i białek, środki strącające i dezodoranty. Jest także surowcem pośrednim do wytwarzania chemikaliów cyrkonowych oraz metalicznego cyrkonu i hafnu.

Dwutlenek cyrkonu

Ceramika pełnoceramiczna z dwutlenku cyrkonu jest nietoksyczną, bezwonną białą substancją stałą o wystarczającej odporności na roztwory alkaliczne i wiele roztworów kwaśnych. Nadaje się do ceramiki precyzyjnej, ceramiki elektronicznej, soczewek optycznych, dodatków szklanych, elektrolizowanych cegieł cyrkonowych, pigmentów ceramicznych itp. Emalia porcelanowa, sztuczne kamienie szlachetne, materiały ogniotrwałe, szlifowanie i polerowanie oraz inne gałęzie przemysłu i produkty.

Cyrkonia kompozytowa

Znany również jako półstabilny i stabilny tlenek cyrkonu, jest nietoksycznym, bezwonnym białym proszkiem o stabilnych właściwościach chemicznych i kontrolowanej powierzchni właściwej. Jest podstawowym surowcem do produkcji różnorodnej ceramiki specjalnej, zaawansowanych materiałów ogniotrwałych, urządzeń komunikacji optycznej i nowych materiałów energetycznych.

Ceramika strukturalna z tlenku cyrkonu

Wykonany z kompozytu tlenku cyrkonu jako surowca, zawiera tlenki cyrkonu i części konstrukcyjne z tlenku cyrkonu. Części konstrukcyjne z tlenku cyrkonu obejmują głównie specjalne zawory ceramiczne z tlenku cyrkonu, złącza światłowodowe, noże ceramiczne, akcesoria do zegarków i ceramiczne nożyczki do włosów. tabletki, porcelana tekstylna itp.

Cyrkon klasy nuklearnej

Stosowany jest głównie jako materiały konstrukcyjne lotniskowców o napędzie atomowym, atomowych okrętów podwodnych i cywilnych reaktorów energetycznych, a także jako okładzina elementów paliwa uranowego. Jest ważnym metalem strategicznym.

Cyrkon klasy przemysłowej

Cyrkon klasy przemysłowej stosowany jest głównie w produkcji sprzętu chemicznego odpornego na kwasy i zasady, przemyśle wojskowym, przemyśle elektronicznym, materiałach na zawory rurociągów, specjalnych materiałach stopowych o wysokiej wytrzymałości i wysokiej temperaturze oraz getterach w przemyśle próżniowym i żarówkowym.

Cyrkon klasy broni palnej

Stosowany jako gąbczasty cyrkonowy środek spalania do broni palnej, a także odpowiedni do dodatków stopowych i odtleniaczy metalurgicznych, przemysłu chemicznego, cywilnych sztucznych ogni błyskowych itp.

Obecnie głównymi rynkami konsumenckimi cyrkonu są Chiny i Europa, a zapotrzebowanie Chin na cyrkon wynosi aż 52%. Chińska energetyka jądrowa weszła w fazę szybkiego rozwoju, tworząc popyt na cyrkon klasy nuklearnej. Jednocześnie Chiny są głównym producentem i eksporterem ceramiki na świecie, a krzemian cyrkonu jest bezpośrednim i głównym surowcem przemysłu ceramicznego. Wraz z szybkim rozwojem chińskiego przemysłu ceramicznego w ostatnich latach wzrósł również popyt na cyrkon.

Cyrkon nie jest szkodliwy dla zdrowia ludzkiego. Ceramika cyrkonowa i różnorodna biżuteria są szeroko stosowane w życiu codziennym. Jednakże Państwowa Administracja Przemysłu i Handlu ujawniła, że ​​cyrkon w płytkach ceramicznych może powodować raka.

W stosownym komunikacie wydanym przez Główny Zarząd Nadzoru Jakości, Inspekcji i Kwarantanny poinformowano, że trzy produkty dwóch marek nie osiągnęły „limitu nuklidów promieniotwórczych”, co wywołało ogromne poruszenie społeczne i wywołało ogromny odzew społeczeństwa oraz panikę o „teorii rakotwórczej płytek”.

Pierwiastki radioaktywne mogą powodować nowotwory złośliwe. Na ogół powodują uszkodzenia komórkowe i prowadzą do nowotworów krwi, takich jak białaczka, chłoniak i rak skóry. Jeśli chodzi o teorię, że nadmierna radioaktywność płytek ceramicznych powoduje nowotwory złośliwe, dyrektor Chen z Oddziału Hematologii Pierwszego Szpitala Afiliowanego Uniwersytetu Tradycyjnej Medycyny Chińskiej w Kantonie stwierdził, że na podstawie swojego doświadczenia klinicznego i krajowej literatury przypadków nie spotkał się z takimi przypadkami i powiązane zapisy. Jeśli jednak chodzi o życie i zdrowie, lepiej zachować ostrożność. Dlatego eksperci zalecają, aby konsumenci nie dążyli ślepo do bieli przy zakupie płytek ceramicznych.

Wygląd cyrkonu i diamentu jest bardzo podobny, ale cena cyrkonu i diamentu jest bardzo różna. Niektórzy pozbawieni skrupułów handlarze używają cyrkonii podszywając się pod diament, aby oszukać konsumentów i osiągnąć ogromne zyski.

Bezbarwna i przezroczysta cyrkonia po dokładnym rozważeniu jest dobrym substytutem diamentów. Współczynnik załamania cyrkonu jest bliski 2, a jego dyspersja jest podobna do diamentu. Dlatego z wyglądu cyrkonia mieni się również kolorowym światłem, podobnie jak diamenty. Przed pojawieniem się sztucznych diamentów cyrkon był najlepszym substytutem diamentów. Obecnie cyrkon stał się liderem wśród kamieni szlachetnych średniej i niskiej półki, ale cyrkon jest tańszy niż diament. Konsumenci muszą zrozumieć różnicę między cyrkonią a diamentem.

Główne cechy identyfikacyjne cyrkonu obejmują wysoki współczynnik załamania światła, silny połysk, wysoką dwójłomność, wysoką gęstość, wysoką dyspersję i typowe właściwości widmowe itp., co skutkuje bardzo szczególnym zjawiskiem optycznym. Obserwując przez szkło powiększające, kiedy cyrkonia jest już wykończona, na jej górnej powierzchni widać wyraźne podwójne cienie na dolnej powierzchni i wypukłościach. Ponieważ diamenty są „jednorodne”, nigdy nie wystąpi zjawisko podwójnego cienia, dzięki czemu cyrkon można odróżnić od prawdziwych diamentów.

Diament jest jednorodną bryłą, całkowicie czarną pod skrzyżowanymi polaryzatorami i posiada dużą twardość; podczas gdy pod skrzyżowanymi polaryzatorami cyrkonia wydaje się cztery jasne i cztery ciemne. Diamenty są lipofilowe, a długopisy mogą z łatwością pozostawić nieprzerwane ślady na powierzchni diamentów. Oczywiście ślady te można łatwo usunąć. Cyrkon nie jest lipofilowy, a długopisy nie mogą pozostawiać nieprzerwanych śladów na jego powierzchni. Ślady przejrzystości.

Obecnie spośród ponad 40 rodzajów odkrytych złóż cyrkonu i hafnu, tylko około 10 ma wartość dla górnictwa przemysłowego, a tylko dwa rodzaje, cyrkon i baddeleyit, są wykorzystywane do produkcji przemysłowej.

Według statystyk United States Geological Survey (USGS) w roku 2015 światowe zasoby cyrkonu wynoszą 78 milionów ton, a potwierdzone zasoby cyrkonu przekraczają 60 milionów ton (w przeliczeniu na ZrO2). Wśród nich Australia i Republika Południowej Afryki mają największy udział w światowych rezerwach cyrkonu, stanowiąc odpowiednio 65,38% i 17,95%. Inne kraje posiadające stosunkowo obfite zasoby cyrkonu to Indie, Mozambik i Indonezja. Rezerwy zasobów cyrkonu w moim kraju są stosunkowo skąpe i stanowią jedynie 0,6% światowych rezerw.

Według danych opublikowanych przez United States Geological Survey w 2015 r. światowa produkcja rudy cyrkonu w 2014 r. wyniosła 1,54 mln ton, co oznacza spadek rok do roku o 30000 ton. Australia zajmuje pierwsze miejsce na świecie z produkcją na poziomie 900000 ton, co stanowi 58,44% całkowitej produkcji światowej. Na drugim miejscu znalazła się Republika Południowej Afryki z produkcją 170000 ton, co stanowi 11,03%. Łączna produkcja obu krajów stanowi 69,47% całkowitej produkcji światowej, co innym krajom trudno dorównać. Chiny zajmują trzecie miejsce z produkcją wynoszącą 140000 ton, co stanowi 9,74% całkowitej produkcji światowej.

Cyrkon występuje głównie w Australii Południowej, Australii Zachodniej i Nowej Południowej Walii w Australii, w tym w dorzeczu Eucla, Geraldton, dorzeczu Murray i dorzeczu Perth. ) i Wyspy Tiwi to obecnie bardziej aktywne obszary wydobycia cyrkonu w Australii. Region złóż Richards Bay w Republice Południowej Afryki, Floryda w Stanach Zjednoczonych, Mozambik w Afryce oraz Indonezja, Wietnam i Indie w Azji produkują pewną ilość cyrkonu.

Do ważnych producentów cyrkonu zaliczają się australijska firma Iluka Company, Richards Bay Minerals z Republiki Południowej Afryki i Exxaro Resources Ltd z Republiki Południowej Afryki. Głównym konsumentem cyrkonu są Chiny.

Obszary produkcji cyrkonu w Chinach są głównie dystrybuowane w Wenchang i Wanning w Hainan oraz Zhanjiang w Guangdong. W Chinach tylko koncentrat piasku cyrkonowego z Wenchang w Hainan ma najlepszą jakość, podczas gdy Wanning i Zhanjiang produkują głównie zwykły piasek cyrkonowy.

HG/T 4694-2014 Przemysłowy tlenochlorek cyrkonu o wysokiej czystości

HG/T 3786-2014 Przemysłowy siarczan cyrkonu

HG/T 3785-2014 Przemysłowy węglan cyrkonu

JC/T 2247-2014 Kulki mielące z krzemianu cyrkonu

JC/T 817-2014 Kryształ syntetycznej cyrkonii sześciennej o jakości jubilerskiej

GB/T 30568-2014 Odkuwki z cyrkonu i stopów cyrkonu

JB/T 9223-2013 Piasek i proszek cyrkonowy do odlewów

YS/T 913-2013 Ciastka i pierścienie z cyrkonu i stopów cyrkonu

HG/T 4545-2013 Metoda recyklingu odpadów produkcyjnych tlenochlorku cyrkonu

YB/T 4075-2013 Cyrkonowa dysza zaklejająca

GB/T 21183-2007 Płyty, taśmy i folie z cyrkonu i stopów cyrkonu

GB/T 26563-2011 Stopiony tlenek cyrkonu

GB/T 26931-2011 Złom cyrkonu i stopów cyrkonu

GB/T 26283-2010 Rury bez szwu z cyrkonu i stopów cyrkonu

GB/T 8767-2010 Wlewki z cyrkonu i stopów cyrkonu

GB/T 8769-2010 Pręty i druty z cyrkonu i stopów cyrkonu

GBZ/T 160.26-2004 Oznaczanie substancji toksycznych w powietrzu w miejscu pracy Cyrkon i jego związki

HG/T 2773-2012 Dwutlenek cyrkonu

HG/T 3785-2005 Przemysłowy węglan cyrkonu

HG/T 3786-2005 Przemysłowy siarczan cyrkonu

JC/T 1094-2009 Krzemian cyrkonu do ceramiki

YS/T 402-1994 Dwutlenek cyrkonu

YS/T 858-2013 Koncentrat cyrkonu

YS/T 887-2013 Drut spawalniczy z cyrkonu i stopów cyrkonu

Tarcza cyrkonowa o wysokiej czystości

Pręt z czystego cyrkonu