6 stvari koje trebate znati o cirkoniju

Cirkonij je metalni element sa simbolom elementa Zr. Nalazi se u skupini IV-B u periodnom sustavu elemenata. Njegov atomski broj je 4 0, gustoća mu je 6,49 g/cm³, talište mu je 1852 stupnja, a vrelište 4377 stupnja. Cirkonij je srebrno-bijeli prijelazni metal koji se često naziva "rijetkim metalom" zbog složenog proizvodnog procesa i poteškoća u ekstrakciji. U stvari, sadržaj cirkonija u zemljinoj kori je oko 0,025%, što je na 19. mjestu, gotovo jednako kao i krom, i više od uobičajenih metala bakra, olova, nikla i cinka, ali njegova je distribucija vrlo raspršena. Cirkonij na zraku lako stvara oksidni film na svojoj površini, koji je sjajan i izgleda slično čeliku. Cirkonij je otporan na koroziju, ali je topiv u fluorovodičnoj kiselini i aqua regia; na visokim temperaturama, može reagirati s mnogim elementima stvarajući spojeve čvrste otopine. Otpornost na koroziju cirkonija bolja je od titana, a slična je tantalu i niobiju. S obzirom na dobru plastičnost cirkonija, često se prerađuje u ploče, žice itd. Cirkonij može apsorbirati veliku količinu kisika, vodika, dušika i drugih plinova kada se zagrijava, te se može koristiti kao materijal za skladištenje vodika. Kao relativno rijedak resurs, cirkonij se široko koristi u elektronici, keramici, staklu, petrokemiji, građevinskim materijalima, medicini, tekstilu i svakodnevnim potrepštinama. Australija i Južna Afrika su mjesta gdje su koncentrirani resursi cirkonija, dok su Kina i Europa glavne potrošačke regije cirkonija.

Cirkonij je dobio ime po cirkonu koji su ljudi stoljećima koristili kao nakit. Cirkon se također spominje u Bibliji kao jedan od 12 dragulja koje su nosili veliki svećenici Izraela.

Cirkon dolazi u raznim prekrasnim bojama od narančaste do crvene, a bezbojni cirkon pokazat će blistav sjaj nakon rezanja. Zbog toga se cirkon dugo vremena pogrešno smatrao mekim dijamantom.

Otkriće i ekstrakcija cirkonija uglavnom se pripisuje dvojici kemičara, njemačkom kemičaru Martinu Heinrichu Klaprothu i švedskom kemičaru Jönsu Jacobu Berzeliusu), ova dva kemičara dala su izniman doprinos otkriću i pročišćavanju cirkonija.

Godine 1789. njemački kemičar Martin dokazao je da cirkon nije dijamant, razjasnivši nesporazume ljudi o cirkonu. Zagrijavanjem cirkona s reaktivnim spojem natrijevim hidroksidom, otkrio je da dvije tvari reagiraju stvarajući oksid. Martin je vjerovao da taj oksid sadrži novi element. Novi oksid nazvao je cirkonijev oksid, a novi element cirkonij.

Martin nije mogao izdvojiti čisti cirkonij jer je bio kemijski sličan hafniju, koji se često pojavljuje zajedno s cirkonijem u cirkonijevim rudama. Tek 35 godina kasnije, 1824. godine, švedski kemičar Bechlias prvi je put proizveo čisti cirkonij. U to je vrijeme nekoliko drugih kemičara također radilo na ovom poslu, ali nitko nije uspio. Bacilias je uspio ekstrahirati čisti cirkonij zagrijavanjem mješavine kalija i kalijevog fluorocirkonata u željeznoj cijevi. Čistoća crnog praha cirkonija dobivenog u eksperimentu dosegla je 93%. Čistoća cirkonija proizvedenog Bechiliasovim pročišćavanjem nije se mogla poboljšati. Tek nakon gotovo 100 godina proizveden je cirkonij visoke čistoće. Danas se većina cirkonija ekstrahira iz cirkona (ZrSiO4) i cirkonijevog dioksida (ZrO2). Proces ekstrakcije naziva se "Krollov proces".

Naziv cirkonij dolazi od riječi cirkon, što dolazi od perzijske riječi za "zlato" (zargun). Rečeno je da je ovaj naziv dobio zbog upečatljive boje nekog nakita od cirkona. Zapravo, postoji mnogo boja cirkona. Crvena, smeđa, zelena i žuta su češća. Bezbojni cirkon također je češći među ljudima.

Od davnina se cirkonij koristio kao dragi kamen zbog svojih bogatih i šarenih boja, igrajući dekorativnu ulogu u ljudskom životu. Kako se razumijevanje ljudi o cirkoniju produbljuje, njegova primjena postaje sve raširenija. Možda većina ljudi nije upoznata s cirkonijem, ali on je prodro u svaki aspekt našeg života. Recimo, cirkonij je neizostavan u raznim okolnim zgradama, keramici, noževima, ukrasima i sl. koji su neophodni u životu, pa čak iu vojnoj i nuklearnoj energetici.

Proizvodi od cirkonija bogati su raznolikošću i u raznim oblicima. Početni mineralni oblik je cirkonski pijesak. Nakon obrade s kaustičnom sodom, ispiranja vodom, itd., mogu se proizvesti primarni proizvodi kao što su cirkonijev silikat i cirkonijev oksiklorid. S kontinuiranim kalciniranjem, kloriranjem i redukcijom mogu se proizvesti i sekundarni proizvodi. Cirkonij, industrijska spužva od cirkonija i drugi proizvodi; ako tehnologija pročišćavanja i odvajanja dosegne određenu razinu, može se izraditi cirkonijska spužva za nuklearnu energiju.

Cirkonij ima širok raspon primjena. Uglavnom se koristi u keramici, vatrostalnim materijalima i drugim poljima u obliku cirkonijevog silikata i cirkonijevog oksida. Samo 3%-4% cirkonijevih ruda prerađuje se u metalni cirkonij (ili cirkonijevu spužvu), a zatim se dalje prerađuje u različite cirkonijeve materijale. Budući da metalni cirkonij ima mali presjek apsorpcije termalnih neutrona, metalni cirkonij ima izvrsna nuklearna svojstva. Nuklearni cirkonij koristi ovu karakteristiku da bi se koristio kao strukturni materijali i uranovi gorivi elementi za nosače zrakoplova na nuklearni pogon, nuklearne podmornice i civilne reaktore za proizvodnju električne energije. Oblaganje itd. Cirkonij nuklearne kvalitete može se smatrati važnim strateškim metalom za zemlju i usko je povezan s razvojem nuklearne industrije.

Kao aktivni metal, cirkonij stvara oksidni film na sobnoj temperaturi. Ovaj oksidni film daje cirkoniju i njegovim legurama izvrsnu otpornost na koroziju. U isto vrijeme, cirkonij ima dobra mehanička svojstva i svojstva prijenosa topline, zajedno sa značajnim prednostima u pogledu cijene, što ga čini izvrsnim strukturnim materijalom otpornim na koroziju u današnjoj petrokemijskoj industriji.

Cirkonij koji se koristi u opremi otpornoj na kemijske kiseline i lužine, vojnoj industriji i elektroničkoj industriji naziva se industrijski cirkonij. Po jednostavnosti obrade, tehnološkoj razini i znanstveno-tehnološkom sadržaju, metalni cirkonij i proizvodi od njegovih legura u vrhu su industrijskog lanca.

Cirkonij silikat

Cirkonijev silikat važna je vrsta tradicionalnih cirkonijskih proizvoda. Proizvod koristi cirkonski pijesak kao sirovinu i može se proizvesti nakon mljevenja, kalciniranja i usitnjavanja u prah. To je visokokvalitetno i jeftino sredstvo za zamućivanje keramičkih glazura. Uglavnom se koristi u obojenim glazurama za građevinsku keramiku, dnevnu keramiku i električni porculan. U proizvodnji, također se široko koristi u naprednim vatrostalnim materijalima, preciznom lijevanju, emulgiranom staklu i drugim industrijama.

Cirkonij karbonat

Uglavnom se koristi kao aditivi i vodonepropusna sredstva, usporivači plamena, sredstva za zaštitu od sunca i površinski aditivi za vlakna i papire u kozmetici. Također se može koristiti za pripremu cirkonij-cerijevih kompozitnih katalitičkih materijala. Važna je sirovina u industriji tekstila, proizvodnje papira, premaza i kozmetici. Posljednjih godina, upotreba nastavlja rasti.

Cirkonij oksiklorid

To je glavna sirovina za proizvodnju drugih cirkonijevih proizvoda kao što su cirkonijev dioksid, cirkonijev karbonat, cirkonijev sulfat, kompozitni cirkonijev oksid i odvajanje cirkonija i hafnija za pripremu metalnog cirkonija i hafnija. Također se može koristiti u tekstilu, koži, aditivima za gumu, sredstvima za obradu metalnih površina, sredstvima za sušenje boja. Zadnjih godina, godišnja proizvodnja vatrostalnih materijala, keramike, katalizatora, usporivača vatre i drugih proizvoda u mojoj zemlji premašila je 90,{{1} } tona. Cirkonski pijesak glavna je sirovina cirkonijevog oksiklorida.

Taljeni cirkonij

Naziva se fuzijski cirkonij i fuzionirani cirkonij, uglavnom se koristi za proizvodnju glazura i vatrostalnih materijala. Zbog visokog sadržaja nečistoća u fuzioniranom cirkoniju njegova je uporaba ograničena.

Cirkonij sulfat

Važna je sirovina za sredstva za štavljenje kože, sredstva za obradu vune i oksidanse za površinske boje. Može se koristiti kao nosač katalizatora, aminokiselina i proteina, taložnika i dezodoransa. Također je međusirovina za pripremu cirkonijevih kemikalija i metala cirkonija i hafnija.

Cirkonij dioksid

Cijela keramika od cirkonijevog dioksida je netoksična bijela krutina bez mirisa s dovoljnom postojanošću na alkalijske otopine i mnoge kisele otopine. Pogodan je za preciznu keramiku, elektroničku keramiku, optičke leće, aditive za staklo, elektrolizirane cirkonijeve opeke, keramičke pigmente itd. Porculanski emajl, umjetno drago kamenje, vatrostalne materijale, brušenje i poliranje i druge industrije i proizvode.

Kompozitni cirkonij

Također poznat kao polustabilni i stabilni cirkonij, to je netoksičan bijeli prah bez mirisa sa stabilnim kemijskim svojstvima i specifičnom površinom koja se može kontrolirati. Osnovna je sirovina za proizvodnju raznih specijalnih keramika, naprednih vatrostalnih materijala, optičkih komunikacijskih uređaja i novih energetskih materijala.

Strukturna keramika od cirkonija

Izrađen od kompozitnog cirkonijevog oksida kao sirovine, uključuje cirkonij medij za mljevenje i cirkonijeve strukturne dijelove. Strukturni dijelovi od cirkonijevog oksida uglavnom uključuju posebne keramičke ventile od cirkonijevog oksida, konektore za optička vlakna, keramičke noževe, dodatke za satove i keramičke škare za kosu. tablete, tekstilni porculan itd.

Nuklearni cirkonij

Uglavnom se koristi kao strukturni materijal za nosače zrakoplova na nuklearni pogon, nuklearne podmornice i civilne reaktore za proizvodnju električne energije te kao obloge za uranove gorive elemente. To je važan strateški metal.

Industrijski cirkonij

Industrijski cirkonij uglavnom se koristi u proizvodnji opreme otporne na kemijske kiseline i lužine, vojnoj industriji, elektroničkoj industriji, materijalima za ventile cjevovoda, specijalnim materijalima od legura visoke čvrstoće i visoke temperature i getterima u industriji električnog vakuuma i rasvjetnih žarulja.

Cirkonij za vatreno oružje

Koristi se kao sredstvo za sagorijevanje spužvastog cirkonija za vatreno oružje, a također je pogodno za aditive legura i metalurške dezoksidante, kemijsku industriju, civilne bljeskalice itd.

Trenutno su Kina i Europa glavna potrošačka tržišta za cirkonij, a kineska potražnja za cirkonijem iznosi čak 52%. Kineska nuklearna energija ušla je u fazu brzog razvoja, stvarajući potražnju za nuklearnim cirkonijem. Istodobno, Kina je veliki proizvođač i izvoznik keramike u svijetu, a cirkonijev silikat je izravna i glavna sirovina keramičke industrije. S brzim razvojem kineske keramičke industrije posljednjih godina, potražnja za cirkonijem je također porasla.

Cirkonij nije štetan za ljudsko zdravlje. Cirkonska keramika i razni nakit naširoko se koriste u svakodnevnom životu. Međutim, Državna uprava za industriju i trgovinu otkrila je da cirkonij u keramičkim pločicama može uzrokovati rak.

Relevantno priopćenje Opće uprave za nadzor kvalitete, inspekciju i karantenu objavilo je da tri proizvoda dviju robnih marki nisu zadovoljila "granicu radioaktivnih nuklida", što je izazvalo veliku buru u društvu i izazvalo veliki odjek u društvu i paniku. o "teoriji kancerogenih pločica".

Moguće je da radioaktivni elementi uzrokuju zloćudne tumore. Oni općenito izazivaju lezije stanica i dovode do raka krvi kao što su leukemija, limfom i rak kože. Što se tiče teorije da prekomjerna radioaktivnost u keramičkim pločicama uzrokuje zloćudne tumore, direktor Chen s odjela za hematologiju Prve pridružene bolnice Sveučilišta tradicionalne kineske medicine Guangzhou rekao je da u svom kliničkom iskustvu i domaćoj literaturi o slučajevima nije naišao na takve slučajeve i povezane evidencije. Ipak, kada su život i zdravlje u pitanju, bolje je biti oprezan. Stoga stručnjaci preporučuju da pri kupnji keramičkih pločica ne jure slijepo za bjelinom.

Izgled cirkona i dijamanta je vrlo sličan, ali je cijena cirkona i dijamanta vrlo različita. Neki beskrupulozni trgovci koriste cirkon da bi ga izdali kao dijamant kako bi prevarili potrošače i ostvarili veliku zaradu.

Bezbojni i prozirni cirkon je dobra zamjena za dijamante nakon pažljivog razmatranja. Indeks loma cirkona je blizu 2, a disperzija mu je slična kao kod dijamanta. Stoga i izgledom cirkon svjetluca svjetlom u boji, slično dijamantima. Prije pojave umjetnih dijamanata cirkon je bio najbolja zamjena za dijamante. Trenutno je cirkon postao vodeći u dragom kamenju srednje do niže cijene, ali cirkon je jeftiniji od dijamanta. Potrebno je da potrošači razumiju razliku između cirkona i dijamanta.

Glavne identifikacijske karakteristike cirkona uključuju visok indeks loma, jak sjaj, visoku dvolomnost, visoku gustoću, visoku disperziju i tipične spektralne karakteristike itd., što rezultira vrlo posebnim optičkim fenomenom. Kad je cirkon gotov, s njegove gornje površine vidljivo je da postoje očite dvostruke sjene na donjoj površini i izbočinama. Budući da su dijamanti "homogeni", nikada neće postojati fenomen dvostruke sjene, pa se cirkon može razlikovati od pravih dijamanata.

Dijamant je homogeno tijelo, potpuno crno ispod ukrštenih polarizatora i ima veliku tvrdoću; dok se cirkon čini četiri svijetla i četiri tamna ispod ukrštenih polarizatora. Dijamanti su lipofilni, a kemijske olovke mogu lako ostaviti neprekinute tragove na površini dijamanata. Naravno, ti se tragovi mogu lako obrisati. Cirkon nije lipofilan i kemijske olovke ne mogu ostaviti neprekinute tragove na njegovoj površini. Tragovi bistrine.

Trenutno, među više od 40 vrsta nalazišta cirkonija i hafnija koji su otkriveni, samo oko 10 ima industrijsku rudarsku vrijednost, a samo dvije vrste, cirkon i baddeleit, koriste se za industrijsku proizvodnju.

Prema statistici Geološkog instituta Sjedinjenih Država (USGS) u 2015., globalne rezerve cirkonija iznose 78 milijuna tona, a dokazani resursi cirkonija premašuju 60 milijuna tona (izračunato kao ZrO2). Među njima, Australija i Južna Afrika imaju najveći udio u globalnim rezervama cirkonija, s udjelom od 65,38% odnosno 17,95%. Ostale zemlje s relativno obilnim rezervama cirkonija uključuju Indiju, Mozambik i Indoneziju. rezerve resursa cirkonija u mojoj zemlji su relativno male i čine samo 0,6% svjetskih rezervi.

Prema podacima koje je 2015. objavio Geološki institut Sjedinjenih Država, globalna proizvodnja cirkonijeve rude u 2014. iznosila je 1,54 milijuna tona, što je smanjenje od 30000 tona u odnosu na prethodnu godinu. Australija je prva u svijetu s proizvodnjom od 900,000 tona, što čini 58,44% ukupne globalne proizvodnje. Slijedi Južnoafrička Republika, s proizvodnjom od 170,000 tona, što čini 11,03%. Ukupna proizvodnja dviju zemalja čini 69,47% globalne ukupne proizvodnje, što je drugim zemljama teško usporediti. Kina je na trećem mjestu s proizvodnjom od 140,000 tona, što čini 9,74% ukupne globalne proizvodnje.

Podrijetlo minerala cirkonija uglavnom je koncentrirano u Južnoj Australiji, Zapadnoj Australiji i Novom Južnom Walesu u Australiji, uključujući bazen Eucla, Geraldton, Murray bazen i Perth bazen. ) i otoci Tiwi danas su aktivnija područja rudarenja cirkonija u Australiji. Regija ležišta Richards Bay u Južnoj Africi, Florida u Sjedinjenim Državama, Mozambik u Africi te Indonezija, Vijetnam i Indija u Aziji proizvode određenu količinu cirkonija.

Važni proizvođači cirkonija uključuju australsku tvrtku Iluka Company, južnoafričku tvrtku Richards Bay Minerals i južnoafričku tvrtku Exxaro Resources Ltd. Kina je glavni potrošač cirkonija.

Kineska područja proizvodnje cirkonija uglavnom su raspoređena u Wenchangu i Wanningu u Hainanu i Zhanjiangu u Guangdongu. U Kini samo koncentrat cirkonskog pijeska iz Wenchanga, Hainan ima najbolju kvalitetu, dok Wanning i Zhanjiang uglavnom proizvode obični cirkon pijesak.

HG/T 4694-2014 Industrijski cirkonijev oksiklorid visoke čistoće

HG/T 3786-2014 Industrijski cirkonijev sulfat

HG/T 3785-2014 Industrijski cirkonijev karbonat

JC/T 2247-2014 Cirkonij-silikatne kuglice za mljevenje

JC/T 817-2014 Sintetski kubični cirkonij kristal

GB/T 30568-2014 Cirkonij i otkovci od cirkonijeve legure

JB/T 9223-2013 Cirkonijev pijesak i prah za lijevanje

YS/T 913-2013 Torte i prstenje od cirkonija i cirkonijeve legure

HG/T 4545-2013 Metoda recikliranja otpada proizvodnje cirkonijevog oksiklorida

YB/T 4075-2013 Mlaznica za dimenzioniranje cirkonija

GB/T 21183-2007 Ploče, trake i folije od cirkonija i cirkonijeve legure

GB/T 26563-2011 taljeni cirkonij

GB/T 26931-2011 Cirkonij i otpad od cirkonijeve legure

GB/T 26283-2010 Bešavne cijevi od cirkonija i cirkonijeve legure

GB/T 8767-2010 ingoti cirkonija i cirkonijeve legure

GB/T 8769-2010 Šipke i žice od cirkonija i cirkonijeve legure

GBZ/T 160.26-2004 Određivanje otrovnih tvari u zraku radnog mjesta Cirkonij i njegovi spojevi

HG/T 2773-2012 Cirkonij dioksid

HG/T 3785-2005 Industrijski cirkonijev karbonat

HG/T 3786-2005 Industrijski cirkonijev sulfat

JC/T 1094-2009 Cirkonijev silikat za keramiku

YS/T 402-1994 Cirkonij dioksid

YS/T 858-2013 Koncentrat cirkonija

YS/T 887-2013 Žica za zavarivanje od cirkonija i cirkonijeve legure

Meta od cirkonija visoke čistoće

Šipka od čistog cirkonija