6 lucruri pe care trebuie să le știi despre zirconiu

Zirconiul este un element metalic cu simbolul elementului Zr. Este situat în grupa IV-B în tabelul periodic al elementelor. Numărul său atomic este 40, densitatea sa este de 6,49 g/cm³, punctul său de topire este de 1852 grade și punctul său de fierbere este de 4377 grade. Zirconiul este un metal de tranziție alb-argintiu care este adesea numit „metal rar” din cauza procesului său complex de producție și a dificultății de extracție. De fapt, conținutul de zirconiu din scoarța terestră este de aproximativ 0,025%, ocupându-se pe locul 19, aproape egal cu cromul, și mai mult decât metalele obișnuite, cupru, plumb, nichel și zinc, dar distribuția sa este foarte împrăștiată. Zirconiul formează cu ușurință o peliculă de oxid pe suprafața sa în aer, care este strălucitoare și asemănătoare ca aspect cu oțelul. Zirconiul are rezistență la coroziune, dar este solubil în acid fluorhidric și aqua regia; la temperaturi ridicate, poate reacționa cu multe elemente pentru a forma compuși în soluție solidă. Rezistența la coroziune a zirconiului este mai bună decât cea a titanului și este aproape de tantal și niobiu. Având în vedere plasticitatea bună a zirconiului, acesta este adesea procesat în plăci, fire etc. Zirconiul poate absorbi o cantitate mare de oxigen, hidrogen, azot și alte gaze atunci când este încălzit și poate fi folosit ca material de stocare a hidrogenului. Fiind o resursă relativ rară, zirconiul este utilizat pe scară largă în electronice, ceramică, sticlă, petrochimie, materiale de construcție, medicină, textile și necesitățile zilnice. Australia și Africa de Sud sunt unde sunt concentrate resursele de zirconiu, în timp ce China și Europa sunt principalele regiuni consumatoare de zirconiu.

Zirconiul este numit după zircon, care a fost folosit ca bijuterii de oameni de secole. Zirconul este, de asemenea, menționat în Biblie ca fiind una dintre cele 12 pietre prețioase purtate de marii preoți ai Israelului.

Zirconul vine într-o varietate de culori frumoase, de la portocaliu la roșu, iar zirconul incolor va arăta o strălucire uimitoare după tăiere. Din acest motiv, zirconul a fost confundat mult timp cu un diamant moale.

Descoperirea și extracția zirconiului este atribuită în principal doi chimiști, chimistul german Martin Heinrich Klaproth și chimistul suedez Jöns Jacob Berzelius), acești doi chimiști au adus contribuții extraordinare la descoperirea și purificarea zirconiului.

În 1789, chimistul german Martin a demonstrat că zirconul nu este un diamant, clarificând neînțelegerile oamenilor despre zircon. Prin încălzirea zirconului cu compusul reactiv hidroxid de sodiu, el a descoperit că cele două substanțe au reacționat pentru a forma un oxid. Martin credea că acest oxid conține un element nou. El a numit noul oxid oxid de zirconiu și noul element zirconiu.

Martin nu a putut extrage zirconiu pur, deoarece era chimic similar cu hafniul, care apare adesea împreună cu zirconiul din minereurile de zirconiu. Abia după 35 de ani, în 1824, chimistul suedez Bechlias a produs pentru prima dată zirconiu pur. În acel moment, mai mulți alți chimiști lucrau și ei la această lucrare, dar niciunul nu a reușit. Bacilii au reușit să extragă zirconiu pur prin încălzirea unui amestec de potasiu și fluozirconat de potasiu într-un tub de fier. Puritatea pulberii negre de zirconiu obținută în experiment a atins 93%. Puritatea zirconiului produs prin purificarea lui Bechilias nu a putut fi îmbunătățită. Abia după aproape 100 de ani a fost produs zirconiu de înaltă puritate. Astăzi, majoritatea zirconiului este extras din zircon (ZrSiO4) și dioxid de zirconiu (ZrO2). Procesul de extracție se numește „Procesul Kroll”.

Numele de zirconiu provine de la zircon, care provine de la cuvântul persan pentru „aur” (zargun). Se spune că acest nume se datorează culorii atrăgătoare a unor bijuterii din zircon. De fapt, există multe culori de zircon. Roșu, maro, verde și galben sunt mai frecvente. Zirconul incolor este, de asemenea, mai frecvent în rândul oamenilor.

Din cele mai vechi timpuri, zirconiul a fost folosit ca piatră prețioasă datorită culorilor sale bogate și colorate, jucând un rol decorativ în viața umană. Pe măsură ce înțelegerea oamenilor despre zirconiu continuă să se aprofundeze, aplicațiile sale devin din ce în ce mai răspândite. Poate că majoritatea oamenilor nu sunt familiarizați cu zirconiul, dar acesta a pătruns în fiecare aspect al vieții noastre. De exemplu, zirconiul este indispensabil în diverse clădiri din jur, ceramică, cuțite, decorațiuni etc. care sunt esențiale în viață, și chiar în domeniul militar și nuclear.

Produsele cu zirconiu sunt bogate în varietate și sub diferite forme. Forma minerală inițială este nisipul de zircon. După tratarea cu sodă caustică, spălarea cu apă etc., se pot produce produse primare precum silicatul de zirconiu și oxiclorura de zirconiu. Cu calcinarea, clorarea și reducerea continuă, se pot produce și produse secundare. Zirconiu, burete de zirconiu de calitate industrială și alte produse; dacă tehnologia de purificare și separare atinge un anumit nivel, se poate realiza un burete de zirconiu de calitate pentru energie nucleară.

Zirconiul are o gamă largă de aplicații. Este folosit în principal în ceramică, materiale refractare și alte domenii sub formă de silicat de zirconiu și oxid de zirconiu. Doar 3%-4% din minereurile de zirconiu sunt procesate în zirconiu metalic (sau burete de zirconiu) și apoi procesate în diferite materiale de zirconiu. Deoarece zirconiul metalic are o secțiune transversală mică de absorbție a neutronilor termici, zirconiul metalic are proprietăți nucleare excelente. Zirconiul de calitate nucleară folosește această caracteristică pentru a fi utilizat ca materiale structurale și elemente de combustibil cu uraniu pentru portavioane cu propulsie nucleară, submarine nucleare și reactoare civile de generare a energiei. Încapsulări etc. Zirconiul de calitate nucleară poate fi privit ca un metal strategic important pentru țară și este strâns legat de dezvoltarea industriei nucleare.

Ca metal activ, zirconiul formează o peliculă de oxid la temperatura camerei. Acest film de oxid conferă zirconiului și aliajelor sale o rezistență excelentă la coroziune. În același timp, zirconiul are proprietăți mecanice și de transfer termic bune, împreună cu avantaje semnificative de cost, făcându-l un material structural excelent rezistent la coroziune în industria petrochimică de astăzi.

Zirconiul utilizat în echipamentele rezistente la acizi și alcalii chimici, industria militară și industria electronică se numește zirconiu de calitate industrială. În ceea ce privește ușurința procesării, nivelul tehnologic și conținutul științific și tehnologic, zirconiu metal și produsele sale din aliaje se află în vârful lanțului industrial.

Silicat de zirconiu

Silicatul de zirconiu este o varietate importantă în produsele tradiționale din zirconiu. Produsul folosește nisip de zircon ca materie primă și poate fi produs după măcinare, calcinare și pulbere. Este un agent de opacizare de înaltă calitate și ieftin pentru glazurele ceramice. Este folosit în principal în glazurele colorate pentru ceramică de construcție, ceramică de zi cu zi și porțelan electric. Producție, este, de asemenea, utilizat pe scară largă în materiale refractare avansate, turnare de precizie, sticlă emulsionată și alte industrii.

Carbonat de zirconiu

Este folosit în principal ca aditivi și agenți de impermeabilizare, ignifugă, creme de protecție solară și aditivi de suprafață pentru fibre și hârtie în cosmetică. Poate fi folosit și pentru a prepara materiale catalitice compozite zirconiu-ceriu. Este o materie primă importantă în industria textilă, a hârtiei, a acoperirilor și a produselor cosmetice. În ultimii ani, utilizarea continuă să crească.

Oxiclorura de zirconiu

Este principala materie primă pentru producerea altor produse din zirconiu, cum ar fi dioxidul de zirconiu, carbonatul de zirconiu, sulfatul de zirconiu, oxidul de zirconiu compozit și separarea zirconiului și hafniului pentru a prepara zirconiu și hafniu metalic. Poate fi folosit și în textile, piele, aditivi de cauciuc, agenți de tratare a suprafețelor metalice, desicanți pentru vopsele. În ultimii ani, producția anuală a țării mele de materiale refractare, ceramică, catalizatori, ignifugă și alte produse a depășit 90,{{1} } tone. Nisipul de zircon este principala materie primă de oxiclorură de zirconiu.

Zirconiu topit

Denumit zirconiu topit și zirconiu topit, este folosit în principal pentru producerea glazurilor și a materialelor refractare. Datorită conținutului ridicat de impurități din zirconiul topit, utilizările sale sunt limitate.

Sulfat de zirconiu

Este o materie primă importantă pentru agenții de tăbăcire a pielii, agenții de tratare a lânii și oxidanții de suprafață a vopselei. Poate fi folosit ca purtători de catalizatori, aminoacizi și proteine, precipitanți și deodorante. Este, de asemenea, o materie primă intermediară pentru prepararea substanțelor chimice din zirconiu și zirconiu și hafniu metalic.

Dioxid de zirconiu

Ceramica integrală cu dioxid de zirconiu este un solid alb netoxic, inodor, cu o stabilitate suficientă la soluții alcaline și multe soluții acide. Este potrivit pentru ceramică de precizie, ceramică electronică, lentile optice, aditivi pentru sticlă, cărămizi de zirconiu electrolizat, pigmenți ceramici, etc. Smalț din porțelan, pietre prețioase artificiale, materiale refractare, șlefuire și lustruire și alte industrii și produse.

zirconiu compozit

Cunoscută și sub denumirea de zirconiu semi-stabil și stabil, este o pulbere albă netoxică, inodoră, cu proprietăți chimice stabile și o suprafață specifică controlabilă. Este materia primă de bază pentru fabricarea diferitelor ceramice speciale, materiale refractare avansate, dispozitive de comunicații optice și materiale energetice noi.

Ceramica structurală din zirconiu

Fabricat din zirconiu compozit ca materie primă, include medii de măcinare din zirconiu și părți structurale din zirconiu. Piesele structurale din zirconiu includ în principal supape ceramice speciale din zirconiu, conectori de fibră optică, cuțite ceramice, accesorii pentru ceasuri și foarfece de păr ceramice. tablete, portelan textil etc.

Zirconiu de calitate nucleară

Este folosit în principal ca materiale structurale pentru portavioane cu propulsie nucleară, submarine nucleare și reactoare civile de generare a energiei și ca placare pentru elementele de combustibil cu uraniu. Este un metal strategic important.

Zirconiu de calitate industrială

Zirconiul de calitate industrială este utilizat în principal în producția de echipamente rezistente la acizi chimici și alcaline, industria militară, industria electronică, materiale pentru supape de conducte, materiale speciale din aliaj de înaltă rezistență și temperatură înaltă și gettere în industria vidului electric și a becurilor de iluminat.

Zirconiu de calitate pentru arme de foc

Folosit ca agent de ardere cu zirconiu din burete pentru arme de foc și, de asemenea, potrivit pentru aditivi de aliaje și dezoxidanți metalurgici, industria chimică, artificii civile, etc.

În prezent, China și Europa sunt principalele piețe de consum pentru zirconiu, cererea Chinei de zirconiu fiind de până la 52%. Energia nucleară a Chinei a intrat într-o etapă de dezvoltare rapidă, creând cerere de zirconiu de calitate nucleară. În același timp, China este un mare producător și exportator de ceramică în lume, iar silicatul de zirconiu este materia primă directă și principală a industriei ceramicii. Odată cu dezvoltarea rapidă a industriei ceramice din China în ultimii ani, cererea de zirconiu a crescut și ea.

Zirconiul nu este dăunător sănătății umane. Ceramica din zirconiu și diverse bijuterii sunt utilizate pe scară largă în viața de zi cu zi. Cu toate acestea, Administrația de Stat pentru Industrie și Comerț a dezvăluit că zirconiul din plăci ceramice poate provoca cancer.

Anunțul relevant emis de Administrația Generală de Supraveghere a Calității, Inspecție și Carantină a anunțat că trei produse a două mărci nu au reușit să îndeplinească „limita de nuclizi radioactivi”, ceea ce a provocat o mare agitație în societate și a provocat un răspuns uriaș în societate și panică. despre „teoria carcinogenului țiglă”.

Este posibil ca elementele radioactive să provoace tumori maligne. În general, induc leziuni celulare și duc la cancere de sânge, cum ar fi leucemia, limfomul și cancerul de piele. În ceea ce privește teoria conform căreia radioactivitatea excesivă în plăcile ceramice cauzează tumori maligne, directorul Chen al Departamentului de Hematologie al Primului Spital Afiliat al Universității de Medicină Tradițională Chineză din Guangzhou a spus că, în experiența sa clinică și în literatura de specialitate, el nu a întâlnit astfel de cazuri și înregistrări aferente. Cu toate acestea, când vine vorba de viață și sănătate, este mai bine să fii precaut. Prin urmare, experții recomandă consumatorilor să nu urmărească orbește albul atunci când cumpără plăci ceramice.

Aspectul zirconului și al diamantului este foarte asemănător, dar prețul zirconului și al diamantului este foarte diferit. Unii comercianți lipsiți de scrupule folosesc zirconul pentru a-și părea diamant pentru a înșela consumatorii și pentru a obține profituri uriașe.

Zirconul incolor și transparent este un bun înlocuitor pentru diamante după o analiză atentă. Indicele de refracție al zirconului este aproape de 2, iar dispersia lui este similară cu cea a diamantului. Prin urmare, în aparență, zirconul strălucește și cu lumină colorată, la fel ca diamantele. Înainte de apariția diamantelor artificiale, zirconul era cel mai bun înlocuitor al diamantelor. În prezent, zirconul a devenit lider în domeniul pietrelor prețioase de nivel mediu și inferior, dar zirconul este mai ieftin decât diamantul. Este necesar ca consumatorii să înțeleagă diferența dintre zircon și diamant.

Principalele caracteristici de identificare ale zirconului includ indicele de refracție ridicat, luciu puternic, birefringență ridicată, densitate mare, dispersie mare și caracteristici spectrale tipice etc., ceea ce are ca rezultat un fenomen optic foarte special. Când se observă cu o lupă, când zirconul este terminat, se poate vedea de pe suprafața sa superioară că există umbre duble evidente pe suprafața inferioară și pe creste. Deoarece diamantele sunt „omogene”, nu va exista niciodată un fenomen de umbră dublă, astfel încât zirconul poate fi distins de diamantele reale.

Diamantul este un corp omogen, complet negru sub polarizatoare încrucișate și are duritate mare; în timp ce zirconul apare patru strălucitoare și patru întunecate sub polarizatoare încrucișate. Diamantele sunt lipofile, iar pixurile cu bilă pot lăsa cu ușurință urme neîntrerupte pe suprafața diamantelor. Desigur, aceste urme pot fi șterse cu ușurință. Zirconul nu este lipofil, iar pixurile cu bilă nu pot lăsa urme neîntrerupte pe suprafața sa. Urme de claritate.

În prezent, dintre cele peste 40 de tipuri de zăcăminte de zirconiu și hafniu care au fost descoperite, doar aproximativ 10 au valoare minieră industrială și doar două tipuri, zircon și baddeleyit, sunt folosite pentru producția industrială.

Conform statisticilor de la United States Geological Survey (USGS) în 2015, rezervele globale de zirconiu sunt de 78 de milioane de tone, iar resursele dovedite de zircon depășesc 60 de milioane de tone (calculate ca ZrO2). Dintre acestea, Australia și Africa de Sud dețin cea mai mare pondere a rezervelor globale de zirconiu, reprezentând 65,38% și, respectiv, 17,95%. Alte țări cu rezerve relativ abundente de zirconiu includ India, Mozambic și Indonezia. rezervele de resurse de zirconiu ale țării mele sunt relativ rare, reprezentând doar 0,6% din rezervele mondiale.

Conform datelor publicate de United States Geological Survey în 2015, producția globală de minereu de zirconiu în 2014 a fost de 1,54 milioane de tone, o scădere de la an la an de 30,000 tone. Australia ocupă primul loc în lume, cu o producție de 900,000 tone, reprezentând 58,44% din totalul global. Urmează Africa de Sud, cu o producție de 170,000 tone, reprezentând 11,03%. Producția totală a celor două țări reprezintă 69,47% din totalul global, ceea ce este greu de egalat pentru alte țări. China ocupă locul trei, cu o producție de 140,000 tone, reprezentând 9,74% din totalul global.

Originile minerale de zirconiu sunt concentrate în principal în Australia de Sud, Australia de Vest și New South Wales din Australia, inclusiv în Bazinul Eucla, Geraldton, Bazinul Murray și Bazinul Perth. ) și insulele Tiwi sunt zonele miniere de zirconiu mai active din Australia astăzi. Regiunea Richards Bay Deposit din Africa de Sud, Florida în Statele Unite, Mozambic în Africa și Indonezia, Vietnam și India în Asia produc toate o anumită cantitate de zirconiu.

Printre producătorii importanți de zirconiu se numără compania Iluka din Australia, Richards Bay Minerals din Africa de Sud și Exxaro Resources Ltd din Africa de Sud. China este principalul consumator de zirconiu.

Zonele de producție de zirconiu din China sunt distribuite în principal în Wenchang și Wanning în Hainan și Zhanjiang în Guangdong. În China, numai concentratul de nisip de zircon de la Wenchang, Hainan are cea mai bună calitate, în timp ce Wanning și Zhanjiang produc în principal nisip de zircon obișnuit.

HG/T 4694-2014 Oxiclorură de zirconiu industrială de înaltă puritate

HG/T 3786-2014 Sulfat de zirconiu industrial

HG/T 3785-2014 Carbonat de zirconiu industrial

JC/T 2247-2014 Bile de măcinare din silicat de zirconiu

JC/T 817-2014 Cristal de zirconiu cubic sintetic de calitate prețioasă

GB/T 30568-2014 Zirconiu și aliaje de zirconiu forjate

JB/T 9223-2013 Nisip și pulbere de zirconiu pentru turnare

YS/T 913-2013 Torte și inele din zirconiu și aliaje de zirconiu

HG/T 4545-2013 Metoda de reciclare a deșeurilor de producție de oxiclorură de zirconiu

YB/T 4075-2013 Duză de calibrare cu zirconiu

GB/T 21183-2007 Plăci, benzi și folii din zirconiu și aliaje de zirconiu

GB/T 26563-2011 Zirconiu topit

GB/T 26931-2011 Zirconiu și resturi de aliaj de zirconiu

GB/T 26283-2010 Țevi fără sudură din zirconiu și aliaje de zirconiu

GB/T 8767-2010 Lingouri de zirconiu și aliaj de zirconiu

GB/T 8769-2010 Tije și fire din zirconiu și aliaje de zirconiu

GBZ/T 160.26-2004 Determinarea substanțelor toxice în aerul de la locul de muncă Zirconiul și compușii săi

HG/T 2773-2012 Dioxid de zirconiu

HG/T 3785-2005 Carbonat de zirconiu industrial

HG/T 3786-2005 Sulfat de zirconiu industrial

JC/T 1094-2009 Silicat de zirconiu pentru ceramică

YS/T 402-1994 Dioxid de zirconiu

YS/T 858-2013 Concentrat de zirconiu

YS/T 887-2013 Sârmă de sudare cu zirconiu și aliaje de zirconiu

Țintă de zirconiu de înaltă puritate

Tijă de zirconiu pur