الزركون هو معدن الزركونيوم الأكثر شيوعًا. يحدث في جميع أنواع الصخور ، ولكن بشكل رئيسي في الجرانيت والسيانيت. في مقاطعة هيندرسون (نورث كارولينا) ، تم العثور على بلورات الزركون التي يبلغ طولها عدة سنتيمترات في البغماتيت ، كما تم العثور على بلورات تزن كيلوغرامات في مدغشقر. تم العثور على Baddeleyite بواسطة Yussac في عام 1892 في البرازيل. يقع الوديعة الرئيسية في منطقة Pocos de Caldas (البرازيل). توجد أكبر رواسب الزركونيوم في الولايات المتحدة وأستراليا والبرازيل والهند.
في روسيا ، التي تمثل 10٪ من احتياطيات الزركونيوم في العالم (المرتبة الثالثة في العالم بعد أستراليا وجنوب إفريقيا) ، الرواسب الرئيسية هي: Kovdorskoe الابتدائية baddelite-apatite-magnetite في منطقة مورمانسك ، Tugan placer zircon-rutile-ilmenite في منطقة تومسك ، الزركون المركزي الزركون - الروتيل - الإلمنيت في منطقة تامبوف ، الزركون - الروتيل - الإلمينيت Lukoyanovskoe الغرينية في منطقة نيجني نوفغورود ، والزركون الأساسي - الزركون - البيركلور - الكريوليت في منطقة تشيتا كولومبيت.
الاحتياطيات في رواسب الزركونيوم عام 2012 ألف طن *
| أستراليا | 21,000.0 |
| جنوب أفريقيا | 14,000.0 |
| الهند | 3,400.0 |
| موزمبيق | 1,200.0 |
| الصين | 500.0 |
| بلدان اخرى | 7,900.0 |
| إجمالي الأسهم | 48,000.0 |
* بيانات هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية
في الصناعة ، المواد الأولية لإنتاج الزركونيوم هي مركزات الزركونيوم ذات المحتوى الكتلي من ثاني أكسيد الزركونيوم بنسبة 60-65٪ على الأقل يتم الحصول عليها عن طريق تخصيب خامات الزركونيوم. الطرق الرئيسية للحصول على الزركونيوم المعدني من المركز هي عمليات الكلوريد والفلورايد والقلوية. إيلوكا هي أكبر منتج للزركون في العالم.
يتركز إنتاج الزركون في أستراليا (40٪ من الإنتاج في عام 2010) و جنوب أفريقيا(ثلاثون٪). يتم إنتاج باقي الزركون في أكثر من اثنتي عشرة دولة أخرى. زاد تعدين الزركون سنويًا بمعدل 2.8٪ بين عامي 2002 و 2010. كبار المنتجين مثل Iluka Resources و Richards Bay Minerals و Exxaro Resources Ltd و DuPont يستخرجون الزركون كمنتج ثانوي أثناء تعدين التيتانيوم. لم يزد الطلب على معادن التيتانيوم بنفس معدل الزركون في العقد الماضي ، لذلك بدأ المنتجون في تطوير واستغلال الرواسب المعدنية للرمل ذات المحتوى العالي من الزركون ، كما هو الحال في إفريقيا وجنوب أستراليا.
* بيانات هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية
يستخدم الزركونيوم في الصناعة منذ الثلاثينيات. بسبب التكلفة العاليةاستخدامه محدود. يستخدم الزركونيوم المعدني وسبائكه في هندسة الطاقة النووية. يحتوي الزركونيوم على مقطع عرضي منخفض للغاية لالتقاط النيوترونات الحرارية ونقطة انصهار عالية. لذلك يستخدم الزركونيوم المعدني الذي لا يحتوي على الهافنيوم وسبائكه في صناعة الطاقة النووية لتصنيع عناصر الوقود وتجميعات الوقود وغيرها من تصاميم المفاعلات النووية.
المنشطات مجال آخر لتطبيق الزركونيوم. في علم المعادن ، يتم استخدامه كأداة ربط. مزيل للأكسدة ومزيل نيتروجين جيد ، متفوق في الكفاءة على Mn ، Si ، Ti. سبائك الفولاذ مع الزركونيوم (تصل إلى 0.8٪) تزيد من خواصها الميكانيكية وإمكانية تشكيلها. كما أنه يجعل سبائك النحاس أقوى وأكثر مقاومة للحرارة مع فقد قليل في التوصيل الكهربائي.
كما يستخدم الزركونيوم في الألعاب النارية. يتمتع الزركونيوم بقدرة رائعة على الاحتراق في الأكسجين الجوي (درجة حرارة الاشتعال الذاتي - 250 درجة مئوية) بدون دخان تقريبًا وبسرعة عالية. يطور هذا أعلى درجة حرارة للوقود المعدني (4650 درجة مئوية). نظرًا لارتفاع درجة الحرارة ، يُصدر ثاني أكسيد الزركونيوم الناتج قدرًا كبيرًا من الضوء ، والذي يستخدم على نطاق واسع جدًا في الألعاب النارية (إنتاج الألعاب النارية والألعاب النارية) ، وإنتاج مصادر الضوء الكيميائية المستخدمة في مجالات متنوعةالأنشطة البشرية (مشاعل ، مشاعل ، قنابل إنارة ، FOTAB - قنابل ضوئية جوية ؛ تستخدم على نطاق واسع في التصوير الفوتوغرافي كجزء من مصابيح الفلاش ، حتى تم استبدالها بالفلاش الإلكتروني). للتطبيق في هذا المجال ، لا يهم فقط الزركونيوم المعدني ، ولكن أيضًا سبائكه مع السيريوم ، والتي تعطي تدفقًا ضوئيًا أعلى بشكل ملحوظ. يستخدم مسحوق الزركونيوم في خليط مع المؤكسدات (ملح برتوليت) كعامل لا يدخن في حرائق وصمامات إشارات الألعاب النارية ، لتحل محل الزئبق المنفجر وأزيد الرصاص. أجريت تجارب ناجحة على استخدام احتراق الزركونيوم كمصدر ضوئي لضخ الليزر.
تطبيق آخر للزركونيوم في الموصلات الفائقة. سبيكة فائقة التوصيل 75٪ Nb و 25٪ Zr (الموصلية الفائقة عند 4.2 كلفن) تتحمل الأحمال حتى 100،000 أمبير / سم 2. في شكل مادة هيكلية ، يستخدم الزركونيوم لتصنيع المفاعلات والتجهيزات والمضخات الكيميائية المقاومة للأحماض. يستخدم الزركونيوم كبديل للمعادن النبيلة. في هندسة الطاقة النووية ، الزركونيوم هو المادة الرئيسية لكسوة قضبان الوقود.
يتمتع الزركونيوم بمقاومة عالية للوسائط البيولوجية ، حتى أعلى من التيتانيوم ، وتوافق حيوي ممتاز ، ونتيجة لذلك يتم استخدامه لإنشاء العظام والمفاصل والأسنان الاصطناعية ، وكذلك الأدوات الجراحية. في طب الأسنان ، يعتبر السيراميك القائم على ثاني أكسيد الزركونيوم مادة لتصنيع أطقم الأسنان. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لكونها حيوية ، تعمل هذه المادة كبديل للتيتانيوم في صناعة زراعة الأسنان.
يستخدم الزركونيوم في صناعة مجموعة متنوعة من أدوات المائدة ، والتي تتميز بخصائص صحية ممتازة بسبب مقاومتها الكيميائية العالية.
يستخدم ثاني أكسيد الزركونيوم (درجة حرارة 2700 درجة مئوية) لإنتاج حراريات البكور (سيراميك الباكور - بادديلايت - اكسيد الالمونيوم). يستخدم كبديل لطلاء النار ، حيث يزيد الحملة في أفران الزجاج والألمنيوم بمقدار 3-4 مرات. تستخدم الحراريات القائمة على ثاني أكسيد مستقر في صناعة المعادن للأحواض ، وفوهات للصب المستمر للفولاذ ، وبوتقات لإذابة العناصر الأرضية النادرة. كما أنها تستخدم في سيرميت - طلاء السيراميك والمعدن ، الذي يتميز بصلابة عالية ومقاومة للعديد من المواد الكيميائية ، ويتحمل التسخين على المدى القصير حتى 2750 درجة مئوية. ثاني أكسيد هو مادة عتامة للمينا ، مما يمنحها لونًا أبيض معتمًا. بناءً على التعديل المكعب للزركونيا المستقر مع سكانديوم ، الإيتريوم ، الأتربة النادرة، احصل على المادة - زركونيا مكعب (من شبكة المعلومات والعمل بشأن أولوية الغذاء حيث تم الحصول عليها لأول مرة) ، يتم استخدام الزركونيا المكعبة كمادة بصرية ذات معامل انكسار عالٍ (عدسات مسطحة) ، في الطب ( أداة جراحية) ، كأحجار كريمة اصطناعية (التشتت ، معامل الانكسار ولعب الألوان أكبر من تلك الموجودة في الماس) ، في إنتاج الألياف الاصطناعية وفي إنتاج أنواع معينة من الأسلاك (الرسم). عند تسخينها ، تقوم الزركونيا بتوصيل التيار ، والذي يستخدم أحيانًا للحصول على عناصر تسخين ثابتة في الهواء عند درجة حرارة عالية درجة حرارة عالية. الزركونيوم المسخن قادر على توصيل أيونات الأكسجين كإلكتروليت صلب. تستخدم هذه الخاصية في أجهزة تحليل الأكسجين الصناعية.
يستخدم هيدريد الزركونيوم في التكنولوجيا النووية كوسيط نيوتروني فعال للغاية. أيضا ، يستخدم هيدريد الزركونيوم لتغليف الزركونيوم على شكل أغشية رقيقة عن طريق التحلل الحراري له على الأسطح المختلفة.
مادة نيتريد الزركونيوم لطلاء السيراميك ، نقطة انصهار حوالي 2990 درجة مئوية ، متحللة في الماء الريجيا. وجد التطبيق كطلاء في طب الأسنان والمجوهرات.
الزركون ، أي ZrSiO4 هو المصدر المعدني الرئيسي للزركونيوم والهافنيوم. كما تستخرج منه عناصر نادرة ويورانيوم تتركز فيه. يستخدم تركيز الزركون في إنتاج الحراريات. محتوى عالياليورانيوم الموجود في الزركون يجعله معدنًا مناسبًا لتحديد العمر عن طريق تحديد عمر اليورانيوم بالرصاص. تستخدم بلورات الزركون الشفافة في المجوهرات (الصفير ، المصطلحات). عند تكليس الزركون ، يتم الحصول على أحجار زرقاء لامعة تسمى starlite.
حوالي 55٪ من الزركونيوم يستخدم في صناعة السيراميك - بلاط السيراميكللجدران والأرضيات وكذلك لإنتاج ركائز السيراميك في الإلكترونيات. يستخدم حوالي 18٪ من الزركون في صناعة كيميائية، ونمو الاستهلاك في هذا المجال السنوات الاخيرةبمعدل 11٪ في السنة. يستخدم ما يقرب من 22٪ من الزركون لصهر المعادن ، ولكن هذا الاتجاه في في الآونة الأخيرةلا تحظى بشعبية كبيرة بسبب توافر طرق أرخص للحصول على الزركونيوم. يتم استخدام نسبة 5٪ المتبقية من الزركون لإنتاج أنابيب الكاثود ، لكن الاستهلاك في هذه المنطقة آخذ في الانخفاض.
زاد استهلاك الزركون بقوة في عام 2010 إلى 1.33 مليون طن ، بعد أن تسبب التباطؤ الاقتصادي العالمي في عام 2009 في انخفاض الاستهلاك بنسبة 18 ٪ بحلول عام 2008. نمو الاستهلاك في صناعة السيراميك ، والتي شكلت 54٪ من استهلاك الزركون في عام 2010 ، وخاصة في الصين ، ولكن أيضًا في الأسواق الناشئة الأخرى أنظمة اقتصادية، مثل البرازيل والهند وإيران ، كان عاملاً رئيسياً في زيادة الطلب على الزركون في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين. بينما في الولايات المتحدة ومنطقة اليورو ، انخفض الاستهلاك. زاد استهلاك الزركون في كيماويات الزركونيوم ، بما في ذلك الزركونيا ، بأكثر من الضعف بين عامي 2000 و 2010 ، بينما أظهر استخدام الزركون لصهر معدن الزركونيوم معدل نمو أبطأ.
وبحسب روسكيل فإن 90٪ من معدن الزركونيوم المستهلك في العالم يستخدم في تصنيع مكونات المفاعلات النووية وحوالي 10٪ في صناعة مواد مقاومة للتآكل و ضغوط عاليةتبطين الحاويات المستخدمة في المصانع للإنتاج حمض الاسيتيك. وفقًا للخبراء ، في المستقبل ، من المتوقع زيادة الطلب العالمي على معدن الزركونيوم ، لأنه في عدد من البلدان (الصين والهند وكوريا الجنوبية والولايات المتحدة) من المخطط بناء جديد محطات الطاقة النووية.
يستخدم أكسيد الزركونيوم ، المعروف أيضًا باسم الزركونيا ، في التطبيقات الصناعية بما في ذلك الأدويةوالألياف الضوئية والملابس المقاومة للماء ومستحضرات التجميل. هناك استهلاك أكبر لمواد الزركونيا - دقيق الزركون والزركونيا المصهور بسبب الزيادة السريعة في إنتاج بلاط السيراميك في الصين. كوريا الجنوبيةوالهند والصين أسواق نمو مهمة لزركونيا. وفقًا لتقرير أبحاث سوق الزركونيوم ، تمثل منطقة آسيا والمحيط الهادئ الأكبر والأسرع نموًا السوق الإقليميفى العالم. سان جوبان ، التي يقع مقرها في فرنسا ، هي واحدة من أكبر الشركات المصنعة للزركونيا.
يعتبر السيراميك أكبر سوق للاستخدام النهائي للزركونيوم ، والذي يشمل البلاط والأدوات الصحية وأدوات المائدة. التالي الأسواق الرئيسيةالتي تستخدم مواد من قطاعات الزركونيوم والحراريات والمسبك. يستخدم الزركون كمادة مضافة ل تنوع كبيرمنتجات السيراميك ، كما أنها تستخدم في طلاء الزجاج في شاشات الكمبيوتر ولوحات التلفزيون لأن المادة لها خصائص امتصاص الإشعاع. يتم استخدام الطوب مع الزركونيا كبديل للحلول الأساسية مع الزركونيا المنصهرة.
إنتاج واستهلاك الزركون (ZrSiO4) في العالم ألف طن *
| عام | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 | 2012 |
| إجمالي الإنتاج | 1300.0 | 1050.0 | 1250.0 | 1400.0 | 1200.0 |
| الصين | 400.0 | 380.0 | 600.0 | 650.0 | 500.0 |
| بلدان اخرى | 750.0 | 600.0 | 770.0 | 750.0 | 600.0 |
| إجمالي الاستهلاك | 1150.0 | 980.0 | 1370.0 | 1400.0 | 1100.0 |
| توازن السوق | 150.0 | 70.0 | -120.0 | -- | 100.0 |
| سعر كومكس | 788.00 | 830.00 | 860.00 | 2650.00 | 2650.00 |
* بيانات موجزة
أظهر سوق الزركون انخفاضًا حادًا بدأ في نهاية عام 2008 واستمر طوال عام 2009. قام المنتجون بتقليص الإنتاج لخفض التكاليف ووقف التخزين. بدأ الاستهلاك في الانتعاش في أواخر عام 2009 ، وتسارع النمو في عام 2010 ، واستمر في عام 2011. الإمدادات ، خاصة من أستراليا ، حيث يتم استخراج أكثر من 40 ٪ من خامات الزركونيوم ، لم تزد لفترة طويلة ، واضطر المنتجون الآخرون إلى طرح ما يقرب من 0.5 مليون طن من احتياطياتهم في السوق خلال 2008-2010. أدى نقص السوق ، إلى جانب انخفاض مستويات المخزون ، إلى زيادات في الأسعار بدأت في أوائل عام 2009. بحلول يناير 2011 ، كانت أسعار قسط الزركون الأسترالي عند مستويات قياسية بعد ارتفاعها بنسبة 50٪ من أوائل عام 2009 واستمرت في الارتفاع أكثر في 2011-2012.
في عام 2008 ، ارتفعت أسعار الإسفنج الزركونيوم بسبب ارتفاع أسعار رمل الزركون ، وهو مادة خام لإنتاج المعادن. ارتفعت أسعار الدرجات الصناعية من الزركونيوم بنسبة 7-8٪ - تصل إلى 100 دولار / كجم ، وللمعدن للمفاعلات النووية - بنسبة 10٪ - حتى 70-80 دولارًا. في وقت مبكر من النصف الثاني من عام 2009 ، استأنفت أسعار الزركونيوم النمو مرة أخرى ، وبهذه الطريقة كان متوسط أسعار الزركونيوم في عام 2009 أعلى مما كانت عليه في عام 2008. في عام 2012 ، ارتفعت أسعار الزركونيوم إلى 110 دولارات للكيلوغرام.
على الرغم من انخفاض الاستهلاك في عام 2009 ، لم تنخفض أسعار الزركون بشكل حاد حيث خفض المنتجون الرئيسيون الإنتاج وخفضوا المخزونات. في عام 2010 ، لم يستطع الإنتاج مواكبة الطلب ، ويرجع ذلك أساسًا إلى ارتفاع واردات الصين من الزركون بأكثر من 50٪ في عام 2010 إلى 0.7 مليون طن. من المتوقع أن يزداد الطلب على الزركون بنسبة 5.4٪ سنويًا حتى عام 2015 ، ولكن قد تزيد الطاقة الإنتاجية بنسبة 2.3٪ فقط سنويًا. لذلك ، سيستمر العرض الإضافي محدودًا وقد تستمر الأسعار في الارتفاع حتى تظهر تصميمات جديدة على الإنترنت.
وفقًا لتقرير بحثي نشره محللو الصناعة العالمية (GIA) ، من المتوقع أن يصل سوق الزركونيوم العالمي إلى 2.6 مليون طن متري بحلول عام 2017. يقدم التقرير تقديرات المبيعات والتنبؤات من عام 2009 إلى عام 2017 في أسواق جغرافية مختلفة ، بما في ذلك آسيا والمحيط الهادئ وأوروبا واليابان وكندا والولايات المتحدة.
سيؤدي النمو في صناعة الطاقة النووية الدولية إلى زيادة الطلب على الزركونيوم ، فضلاً عن زيادة قدرتها الإنتاجية على مستوى العالم. عوامل النمو الأخرى هي الطلب المتزايد في منطقة آسيا والمحيط الهادئ ، وكذلك في إنتاج بلاط السيراميك في جميع أنحاء العالم.
الزركونيوم في شكله الأولي هو معدن أبيض فضي ، يتميز بخصائص مميزة مثل مقاومة التآكل والليونة. في الطبيعة ، إنه شائع جدًا ، لكنه في نفس الوقت مبعثر جدًا. لم يتم العثور على رواسب كبيرة منه. لأول مرة ، علم الناس بإمكانية وجود هذا المعدن في عام 1789. ثم اكتشف الكيميائي M. Klaproth ، أثناء دراسته معدن الزركون ، أكسيده بالصدفة. في شكله النقي ، تم الحصول على هذا المعدن فقط في عام 1925. في العالم الحديثيستخدم الزركونيوم ، الذي ينتشر إنتاجه على نطاق واسع ، في الغالب مناطق مختلفةصناعة. بالطبع ، تعمل العديد من الشركات المحلية أيضًا في إنتاجها.
وصف عام
خصائص غير عادية - هذا هو ما يحدد بشكل أساسي القيمة الصناعية لمعدن نادر نسبيًا مثل الزركونيوم. إنتاجها مفيد للاقتصاد الوطني للأسباب التالية:
درجة عالية من المقاومة الكيميائية.حمض الهيدروكلوريك ليس له أي تأثير على الإطلاق على هذا المعدن ، ويتفاعل مع حمض الكبريتيك فقط بتركيز لا يقل عن 50٪ ودرجة حرارة أعلى من +100 درجة.
القدرة على الاحتراق في الهواء مع دخان قليل أو بدون دخان.يمكن أن يشتعل الزركونيوم (المشتت جيدًا) تلقائيًا عند درجة حرارة 250 درجة مئوية.
الجمود البيولوجي.الزركونيوم ليس له أي آثار ضارة على الإطلاق على جسم الإنسان أو الحيوان. المنافع ، خلافًا للاعتقاد السائد ، هو ، للأسف ، لا يمكنه أيضًا تقديم أي منها.
يحظى هذا المعدن بشعبية كبيرة في الصناعة ليس فقط ، ولكن أيضًا مركباته. الزركون المعدني ، على سبيل المثال ، لديه صلابة عالية جدا وبريق الماس اللطيف. لذلك ، يتم استخدامه أحيانًا كبديل رخيص للماس. صحيح أن استخدام الزركون أقل وأقل في المجوهرات في السنوات الأخيرة. حاليًا ، غالبًا ما يتم صنع الماس المقلد من مكعب الزركونيا (الزركونيا الاصطناعية).
أين تستخدم
يعد إنتاج الزركونيوم حاليًا أحد أهم مجالات الصناعة المعدنية. على الرغم من استخدامه في العديد من مجالات الاقتصاد الوطني (على سبيل المثال ، لتصنيع الأدوات الطبية أو أجهزة الألعاب النارية) ، فإنه غالبًا ما يستخدم في مفاعلات الطاقة المبردة بالماء في محطات الطاقة النووية.
مواد أولية للإنتاج
لسوء الحظ ، فإن الجزء الكتلي من الزركونيوم في القشرة الأرضية ، بسبب انتشاره ، لم يتم تحديده بعد. وفقًا للعلماء ، يمكن أن يتراوح بين 170 و 250 جرامًا للطن. في الواقع ، هناك العديد من معادن الزركون نفسها في الطبيعة. على ال هذه اللحظةيعرف العلماء حوالي 40 نوعًا من أصنافهم. ومع ذلك ، غالبًا ما يتم استخدام المواد الخام التالية فقط لإنتاج الزركونيوم:
بادديليت.
eudialyte.
لا توجد رواسب كبيرة من الزركون على هذا الكوكب ، كما ذكرنا سابقًا. لا يوجد سوى عدد قليل من الرواسب الصغيرة لهذه المعادن في روسيا. يتم تعدينهم أيضًا في دول مثل الولايات المتحدة الأمريكية والهند والبرازيل وأستراليا. الزركون (ZrSiO4) هو بالطبع أكثر المعادن شيوعًا المستخدمة للحصول على الزركونيوم. في معظم الحالات في الطبيعة ، يكون مصحوبًا بالهافنيوم.
إنتاج الزركونيوم في روسيا: الميزات
في الاتحاد الروسي ، يتم إنتاج هذا المعدن حاليًا من قبل مؤسسة واحدة - مصنع Chepetsky الميكانيكي ، الواقع في مدينة Glazov (Udmurtia). تم بناء ورش العمل الأولى في بداية الحرب العالمية الثانية. بحلول عام 1942 ، وصل المصنع إلى طاقته التصميمية الكاملة. في ذلك الوقت ، تم إنتاج الخراطيش هنا بشكل أساسي. في عام 1946 ، أعيد تصنيف الشركة كمصنع لإنتاج معدن اليورانيوم. في وقت لاحق (في عام 1957) ، بدأ إنتاج الزركونيوم هنا ، ثم معادن فائقة التوصيل مثل الكالسيوم والتيتانيوم. اليوم هذه المؤسسة هي جزء من شركة TVEL Corporation ، إحدى الشركات العالمية الرائدة في الإنتاج. تبلغ الاستثمارات في إنتاج الزركونيوم في CMP بواسطة TVEL سنويًا مليارات الروبلات. اليوم ، توفر هذه المؤسسة الزركونيوم للأسواق المحلية والعالمية:
الأسلاك؛
مكونات لأجهزة TVS و TVEL.
كما يتم صنع الهدايا التذكارية من هذا المعدن في مصنع تشيبيتسك الميكانيكي.
معالجة المواد الخام والحصول على المحاليل الحمضية
الزركونيوم ، الذي يعتبر إنتاجه عملية تكنولوجية معقدة ، معدن باهظ الثمن إلى حد ما. يبدأ تصنيعها بتنقية الركاز المنقول من الرواسب. تتضمن معالجة المواد الخام عادة العمليات التالية:
التخصيب بطريقة الجاذبية ؛
تنقية التركيز الناتج عن طريق الفصل الكهروستاتيكي والمغناطيسي ؛
تحلل المركز بالكلور ، الاندماج مع الصودا الكاوية أو فلوروسيليكات البوتاسيوم ، التلبيد بالجير ؛
النض بالماء لإزالة مركبات السيليكون ؛
تحلل البقايا بحمض الكبريتيك أو الهيدروكلوريك لإنتاج كبريتات أو أوكسي كلوريد.
يتم معالجة لبيدات الفلوروسيليكات بالماء المحمض بالتسخين. بعد تبريد المحلول الناتج ، يتم تحرير فلوروزيركون البوتاسيوم.
روابط
الخطوة التالية في إنتاج الزركونيوم هي تحضير مركباته من المحاليل الحمضية. يمكن استخدام التقنيات التالية لهذا:
تبلور أوكسي كلوريد الزركونيوم عن طريق تبخير محاليل حمض الهيدروكلوريك ؛
الترسيب المائي للكبريتات.
تبلور كبريتات الزركونيوم.
تنقية الهافنيوم
يجب فصل الزركونيوم ، الذي تعتبر تكنولوجيا إنتاجه معقدة نوعًا ما في روسيا (وكذلك في أي مكان آخر في العالم) ، عن هذه الشوائب. لتنظيف المعدن من الهافنيوم ، يمكن استخدام ما يلي:
التبلور الجزئي لـ K2ZrF6 ؛
الاستخلاص بالمذيبات؛
الاختزال الانتقائي لرابع الكلوريد (HfCl4 و ZrCl4).
كيف يتم الحصول على المعدن؟
هناك طرق مختلفة لإنتاج الزركونيوم. يمكن استخدام المعدن في الصناعة:
في شكل مسحوق أو إسفنج ؛
مدمجة قابلة للطرق
درجة عاليةنقاء.
في المرحلة الأولى ، يتم إنتاج مسحوق الزركونيوم في المؤسسات. إنتاجها بسيط نسبيًا من الناحية التكنولوجية. وهي مصنوعة بطريقة الاختزال الحراري المعدني. بالنسبة للكلوريدات ، يتم استخدام المغنيسيوم أو الصوديوم ، وبالنسبة للأكاسيد ، يتم استخدام هيدريد الكالسيوم. يتم الحصول على مسحوق الزركونيوم الالكتروليتي من كلوريدات الفلزات القلوية. عادة ما يتم ضغط المواد المنتجة بهذه الطريقة. علاوة على ذلك ، يتم استخدامه للحصول على الزركونيوم القابل للطرق في أفران القوس الكهربائي. يتعرض الأخير في المرحلة النهائية لذوبان شعاع الإلكترون. والنتيجة زركونيوم عالي النقاء. يستخدم بشكل رئيسي في المفاعلات النووية.
تكنولوجيا الإنتاج والنطاق
هذا هو أحد مركبات الزركونيوم الأكثر طلبًا في الصناعة والاقتصاد الوطني. يحدث بشكل طبيعي مثل معدن البادلايت. إنه مسحوق بلوري أبيض مع صبغة رمادية أو صفراء. يمكن صنعه ، على سبيل المثال ، بطريقة تكرير اليوديد. في هذه الحالة ، يتم استخدام نشارة الزركونيوم المعدنية العادية كمواد خام. يستخدم ثاني أكسيد الزركونيوم في صناعة السيراميك (بما في ذلك في مجال الأطراف الاصطناعية) ، وتركيبات الإضاءة والحراريات ، وفي بناء الأفران ، إلخ.
احتياطيات الزركون في روسيا
إن إنتاج الزركونيوم في روسيا ممكن ، بالطبع ، فقط بسبب وجود رواسبه في البلاد. احتياطيات هذه المجموعة من الخامات في الاتحاد الروسي (مقارنة بالاحتياطيات العالمية) كبيرة جدًا. يوجد حاليًا 11 من هذه الودائع في روسيا. أكبر فضفاضة هي المركزية ، وتقع في منطقة تامبوف. تشمل الودائع الواعدة في الوقت الحالي Beshpagirskoye (إقليم Stavropol) و Kirsanovskoye (منطقة Tambov) و Ordynskoye (Novosibirsk). يُعتقد أن احتياطيات الزركون المتوفرة في روسيا كافية تمامًا لتلبية متطلبات الصناعة في البلاد. الموقع الأكثر ملاءمة من الناحية التكنولوجية حاليًا هو حقل الشرق الأوسط.
بيانات احصائية
وبالتالي ، فإن هذا الإجراء لأي دولة ، بما في ذلك روسيا ، مهم للغاية - إنتاج الزركونيوم. إن تكنولوجيا التصنيع الخاصة بها معقدة ، لكن إطلاقها ، على أي حال ، أكثر من مبرر. في الوقت الحالي ، يعتبر الزركونيوم المعدن النادر الوحيد الذي يبلغ إنتاجه واستهلاكه مئات الآلاف من الأطنان. تحتل روسيا المرتبة الرابعة في العالم من حيث احتياطياتها. من الناحية الهيكلية والنوعية ، تختلف قاعدة المواد الخام للزركونيوم في بلدنا اختلافًا كبيرًا عن تلك الأجنبية. أكثر من 50٪ من احتياطي الخام لهذه المجموعة في الاتحاد الروسي مرتبطة بالجرانيت القلوي ، و 35٪ بآلات الغرينيات من الزركون والروتيل والإلمنيت و 14٪ مع كامافوريت البادلايت. في الخارج ، تتركز جميع احتياطيات هذه المعادن تقريبًا في المناطق الساحلية والبحرية.
بدلا من الاستنتاج
وهكذا ، اكتشفنا كيف يتم إنتاج الزركونيوم في روسيا. في السوق العالمية اليوم ، لسوء الحظ ، هناك عدد لا بأس به من نقص حادهذا المعدن. لذلك ، لا يمكن لروسيا الاعتماد على استيرادها. لذلك ، من الضروري إيلاء أقصى قدر من الاهتمام لتطوير ودائعنا الخاصة. في الوقت نفسه ، من أجل تعزيز قاعدة المواد الخام للزركونيوم في الاتحاد الروسي ، من الجدير أيضًا تطوير أكثر التقنيات كفاءة لاستخدام المواد الخام المستخرجة.
الصفحة 2
في عام 1945 ، تم إنتاج 0.07 كجم فقط من الزركونيوم في الولايات المتحدة الأمريكية ، ولكن بدءًا من عام 1948 ، فيما يتعلق بالعمل على إنشاء المفاعلات النووية ، زاد إنتاج الزركونيوم بشكل حاد ووصل في بضع سنوات إلى عدة عشرات من الأطنان.
رواسب خامات الزركونيوم ، الموزعة في الطبيعة على نطاق أوسع بكثير من ، على سبيل المثال ، البريليوم ، وفقًا للصحافة الأجنبية ، في الولايات المتحدة الأمريكية والهند والبرازيل وأستراليا وفي عدد من الدول الأفريقية. زاد إنتاج الزركونيوم في الولايات المتحدة الأمريكية من عام 1947 إلى عام 1958 بمقدار 3 آلاف مرة.
نظرًا لخصائصه العالية في مقاومة التآكل ، يمكن استخدام الزركونيوم لتصنيع أجزاء من المعدات الكيميائية ، اداة طبيةوفي مجالات التكنولوجيا الأخرى. ومع ذلك ، فمن غير المرجح أن يصل إنتاج الزركونيوم إلى المستوى الحديث بهذه السرعة إذا لم يكن له خاصية أخرى محددة - مقطع عرضي صغير لامتصاص النيوترون الحراري.
التكنولوجيا والمعدات المستخدمة للحصول على الهافنيوم بطريقة كرول هي نفسها المستخدمة في إنتاج الزركونيوم المعدني. يتم تحديد التعديلات بالمقارنة مع العملية التكنولوجية لإنتاج الزركونيوم من خلال استبدال أو تغيير الأجهزة الفردية والعمليات التكنولوجية ودرجات المواد الأولية. هنا يجب على المرء أن يأخذ في الاعتبار الحساسية الأكبر لرابع كلوريد الهافنيوم لرطوبة الغلاف الجوي ، والاستقرار الأكبر لكلوريد الهافنيل ، والاشتعال إلى حد ما للإسفنجة المعدنية التي تم الحصول عليها حديثًا.
بما أن الهافنيوم يُستخرج مع إنتاج مفاعل الزركونيوم ، فإن إنتاجه يزداد بما يتناسب مع إطلاق هذا الأخير ، علاوة على ذلك ، بمقدار 50 كجم من الزركونيوم ؛ تلقي ما يقرب من 1 كجم من الهافنيوم. باستخدام هذا الحساب ، أنا معلومات مجزأة حول إنتاج الزركونيوم بشكل منفصل. وفقًا لتوقعات] مكتب المناجم الأمريكي ، المنشور عام 1975 ، فإن حاجة البلاد إلى الهافنيوم في مطلع القرنين العشرين والحادي والعشرين.
يعد التحليل الطيفي للزركونيوم من أجل الشوائب أمرًا صعبًا إلى حد كبير نظرًا لحقيقة أنه ، على خلفية طيف متعدد الأسطر من الزركونيوم ، من الصعب التمييز بين الخطوط الضعيفة في أطياف تركيزات الشوائب المنخفضة. تتيح هذه الطريقة أيضًا تحديد تركيزات صغيرة من الفلور في الزركونيوم المعدني ، وهو أمر مهم للغاية في التحكم في إنتاج الزركونيوم الكهربائي.
نظرًا لاسترداد الهافنيوم كمنتج ثانوي لإنتاج مفاعل الزركونيوم ، يزداد إنتاجه بما يتناسب مع إنتاج الأخير ، حيث يتم الحصول على ما يقرب من 1 كجم من الهافنيوم لكل 50 كجم من الزركونيوم. خلال العقد الحالي (1970 - 1980) ستزداد القدرة العالمية لمحطات الطاقة النووية بمقدار 5 - 8 مرات ، على التوالي ، وسيزداد إنتاج الزركونيوم والهافنيوم. بعد كل شيء ، يتطلب كل ميغاواط من الطاقة النووية من 45 إلى 79 كجم من الزركونيوم لتصنيع الأنابيب وأجزاء أخرى. بالإضافة إلى ذلك ، يجب استبدال 25 - 35٪ من أنابيب الزركونيوم في المفاعلات العاملة سنويًا. نتيجة لذلك ، في منتصف السبعينيات بالفعل ، سيتم استهلاك نفس الكمية من الزركونيوم لهذه الأغراض مثل المفاعلات الجديدة.
تقنية تسامي الفلوريد لتنقية رباعي فلوريد الزركونيوم من فلوريد Al ، Ca ، Cu ، Fe ، Mg تم إتقانها جيدًا في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية في الثمانينيات في بريدنيبروفسكي نبات كيميائىفي تطوير وتطوير تقنية استخراج الفلوريد لإنتاج الزركونيوم النووي النقي.
Ca ، Cu ، Fe ، Mg ، Th) على شكل تركيبة فلوريد يتم الحصول عليها عن طريق تنقية التسامي من الزركونيوم. في إنتاج البلازما على نطاق واسع من الزركونيوم والسيليكون ، يمكن أن تصبح الكتلة المتراكمة لهذه النفايات كبيرة بمرور الوقت ؛ لمعالجتها ، يمكن استخدام تقنيات البلازما والتردد لاستخراج هذه المكونات في شكل أكاسيد أو معادن مشتتة (انظر الفصل.
عند معالجة 1 طن من الزركون واستخراج الزركونيوم والسيليكون منه على شكل فلوريد ، يتبقى 46 كجم من Al في النفايات ؛ 0 1 كجم Ca ؛ 0 4 كجم Si ؛ 1 3 كغم حديد ؛ 1 1 كجم ملغ 0 3-0 4 كجم ث ؛ 0 3-0 4 كجم يو ؛ 0 3 كجم Ti ؛ هؤلاء. 8 6 كجم من المعادن ، يكون الجزء الرئيسي منها (A1 ، Ca ، Cu ، Fe ، Mg ، Th) في شكل تركيبة فلوريد يتم الحصول عليها عن طريق تنقية التسامي من الزركونيوم. في إنتاج البلازما على نطاق واسع من الزركونيوم والسيليكون ، يمكن أن تصبح الكتلة المتراكمة لهذه النفايات كبيرة بمرور الوقت ؛ لمعالجتها ، يمكن استخدام تقنيات البلازما والتردد لاستخراج هذه المكونات في شكل أكاسيد أو معادن مشتتة (انظر الفصل.
في عام 1945 ، تم إنتاج 0.07 كجم فقط من الزركونيوم في الولايات المتحدة الأمريكية ، ولكن بدءًا من عام 1948 ، فيما يتعلق بالعمل على إنشاء المفاعلات النووية ، زاد إنتاج الزركونيوم بشكل حاد ووصل في بضع سنوات إلى عدة عشرات من الأطنان. نتيجة لذلك ، أصبحت تقنية إنتاج الزركونيوم ، والتي كانت نادرة قبل بضع سنوات ، أكثر تقدمًا من التكنولوجيا لإنتاج العديد من المعادن الأخرى التي كانت معروفة ومستخدمة منذ عقود.
وفقًا لمبدأ التسخين ، يتم تصنيف أفران القوس الفراغي على أنها أفران القوس. فعل مباشر. أفران القوس الفراغي هي واحدة من الأنواع الجديدة للمعدات الكهروحرارية. مظهرها ناتج عن زيادة في إنتاج الزركونيوم والتيتانيوم والموليبدينوم وبعض المواد المقاومة للحرارة والمتفاعلة الأخرى.
ولكن حتى في هذه الحالة ، لا يمكن استخدامه بدون تنقية كيميائية أولية (انظر القسم 15.5) من عنصر الهافنيوم ، الذي يرافقه دائمًا في الطبيعة ، والذي له خصائص مشابهة للزركونيوم. الخواص الكيميائية. الهافنيوم ، الذي يتم استعادته في إنتاج الزركونيوم من الدرجة المفاعلة ، هو مادة ممتازة لصنع قضبان التحكم في المفاعل.
الهافنيوم في المجموعة الرابعة النظام الدوريعناصر من D. I. Mendeleev ويتم تضمينها في المجموعة الفرعية من التيتانيوم. يشير إلى العناصر النزرة التي لا تحتوي على المعادن الخاصة بها ؛ يرافق الزركونيوم في الطبيعة. حاليًا ، يتم الحصول عليه كمنتج ثانوي في إنتاج الزركونيوم. للمواد الكيميائية و الخصائص الفيزيائيةالهافنيوم قريب من الزركونيوم ، لكنه يختلف بشكل كبير عن الأخير في الخصائص النووية.
في الصناعة الكيميائية ، يستخدم الموليبدينوم في شكل حشوات ومسامير للإصلاحات الساخنة (تعبئة) الأوعية المبطنة بالبلاط الزجاجي ، وتستخدم عند العمل بحمض الكبريتيك و البيئات الحمضيةحيث يتم إطلاق الهيدروجين. في المنتجات التي تعمل بحمض الكبريتيك ، تُستخدم أيضًا المزدوجات الحرارية الموليبدينوم والصمامات ، وتعمل سبائك الموليبدينوم كبطانة للمفاعلات في المنشآت المخصصة لإنتاج كلوريد p- بيوتيل من خلال تفاعلات تشتمل على أحماض الهيدروكلوريك والكبريتيك عند درجات حرارة تزيد عن 170 درجة مئوية. تشمل تطبيقات الموليبدينوم المختلفة أيضًا هيدروكلورة الطور السائل ، والزركونيوم ، وإنتاج الثوريوم عالي النقاوة.
لا يحدث في شكله النقي في قشرة الأرض. يتم الحصول عليها من مركزات الخام. من سنة إلى أخرى معدن الزركونيوميستخدم بشكل متزايد في مختلف الصناعات - المعادن والطاقة والطاقة النووية والطب وصناعة المجوهرات ، في الحياة اليومية.
وصف وخصائص الزركونيوم
في الطبيعة ، يتم توزيع هذا المعدن في شكل مركبات طبيعية كيميائية - أكاسيد أو أملاح ، والتي يُعرف منها أكثر من أربعين. في عام 1789 ، قام الكيميائي الألماني كلابروث بعزل أكسيد الزركونيوم من حجر الصفير ، وهو نوع ثمين من الزركون. لفترة طويلة ، لم يتمكن العلماء من الحصول على معدن نقي ، وفقط في العشرينات من القرن العشرين ، توجت التجارب بالنجاح.
تم الحصول على الزركونيوم المعدني بطريقة "النمو" ، حيث يتم ترسيبه في شكله النقي على خيوط من التنجستن الساخن. سعر معدن الزركونيوم،التي تم الحصول عليها بهذه الطريقة كانت عالية جدًا. تم تطوير طريقة صناعية أرخص - طريقة Croll ، حيث يتم معالجة ثاني أكسيد الزركونيوم بالكلور أولاً ، ثم يتم تقليله بمعدن المغنيسيوم.
يتم إذابة الإسفنج الزركونيوم الناتج في قضبان وإرسالها إلى المستهلك. بالإضافة إلى طريقة الكلوريد ، توجد طرق صناعية رئيسية أخرى لاستخراج الزركونيوم - القلوي والفلورايد. اتضح أن خصائص معدن الزركونيوممثيرة جدا للاهتمام. كيف ممثل نموذجيمن مجموعتها من المعادن ، لديها نشاط كيميائي مرتفع إلى حد ما ، إلا أنها لا تظهر في شكل مفتوح.
خارجيًا ، الزركونيوم المعدني المضغوط يشبه إلى حد بعيد الفولاذ. في ظل الظروف العادية ، تتمتع بجودة مهمة للغاية - فهي لا تتآكل. بالإضافة إلى ذلك ، يتم معالجتها بشكل جميل طرق مختلفة- الدرفلة والتزوير. لا مرئي للعينيحمي فيلم الأكسيد الموجود على السطح بشكل موثوق من الغازات الجوية وبخار الماء. فقط عندما ترتفع درجة الحرارة إلى 300 درجة يتم تدمير هذا الفيلم تدريجيًا ، وعند 700 درجة يتأكسد المعدن تمامًا.
تحت تأثير الماء ، لا يتأكسد الزركونيوم ، مثل العديد من المعادن ، ولكنه مغطى بغشاء غير قابل للذوبان يحميه من التآكل. المدمج صوريتميز بمقاومة عالية للحرارة ، ومقاومة لتأثير الأمونيا ، والأحماض ، والقلويات ، ويحتجز الإشعاع جيدًا. تتصرف نشارة ومسحوق الزركونيوم بشكل مختلف تمامًا في الهواء. هذه المواد ، حتى في درجة حرارة الغرفة ، يمكن أن تشتعل بسهولة من تلقاء نفسها وغالبًا ما تنفجر.
يتكون الزركونيوم من العديد من المعادن. إن إضافته بكمية صغيرة يحسن خصائصها بشكل كبير - يزيد القوة ومقاومة التآكل. في الوقت نفسه ، فإن إضافات معادن أخرى إلى الزركونيوم تؤدي فقط إلى تفاقم خصائصه ، وبالتالي نادرًا ما يتم استخدامها.
رواسب وتعدين الزركونيوم
وتنتشر رواسب خام الزركونيوم فيها أماكن مختلفةالكواكب. يحدث على شكل أكاسيد غير متبلورة وأملاح وبلورات مفردة كبيرة ، تزن أحيانًا أكثر من كيلوغرام واحد. توجد احتياطيات خام غنية في أستراليا ، أمريكا الشمالية، غرب أفريقيا ، الهند ، جنوب أفريقيا ، البرازيل. في روسيا ، تتركز احتياطيات كبيرة من المواد الخام الزركونيوم في جبال الأورال وسيبيريا.
أهم الاستخدامات الصناعية هي الزركون وسيليكات الزركونيوم وثاني أكسيد الزركونيوم والبادلايت. أكثر معادن الزركونيوم شيوعًا على هذا الكوكب هو الزركون. لقد عرفت البشرية منذ العصور القديمة. في العصور الوسطى ، غالبًا ما كان صانعو المجوهرات يصنعون المجوهرات من "الألماس الناقص" ، كما كان يُطلق على الزركون في تلك الأيام. بعد القطع ، كانت أكثر غموضًا ، ولمعانًا وبريقًا بشكل مختلف عن الماس الطبيعي.
هناك الزركون المشع الخطير ، الذي يرتدي المجوهرات منه له تأثير سيء للغاية على الصحة. تعتبر الأحجار ذات الحجم الصغير والملونة قليلاً والشفافة نسبيًا أكثر أمانًا. تأتي الزركون في مجموعة متنوعة من الألوان. لذلك ، يمكن أن تكون صفير العسل الأصفر والأحمر والوردي وضوء النجوم - السماء الزرقاء.
يمكن أن تتسبب الزركون الكبيرة ذات الألوان الكثيفة ، خاصة تلك الخضراء وغير الشفافة مستوى مرتفعإشعاع. يحظر تخزين هذه الأحجار في المنزل في مجموعات ، وعرضها ، ونقلها بكميات كبيرة. على الرغم من أن الزركونيوم يحتل المرتبة 12 بين المعادن في الطبيعة ، إلا أنه وقت طويلكانت أقل شعبية حتى من تلك المشعة النادرة. ويفسر ذلك حقيقة أن رواسبها مبعثرة للغاية ولا توجد رواسب كبيرة.
غالبًا ما يكون الزركونيوم في الخام مجاورًا للهافنيوم ، وهو قريب من خصائصه. بشكل منفصل ، لكل من هذه المعادن خصائص جذابة ، لكن الوجود المشترك يجعلها غير مناسبة للاستخدام. لفصلها ، يتم استخدام تنقية متعددة المراحل ، مما يزيد بشكل كبير من تكلفة إنتاج البلاستيك الزركونيوم.
تطبيق الزركونيوم
بفضل هذا صفات مهمة، كمقاومة للتآكل ، تستخدم القلويات والأحماض والزركونيوم على نطاق واسع في مختلف الصناعات. لذلك ، في علم المعادن ، يتم استخدامه لسبائك الفولاذ وتحسين جودة السبائك. في شكل مسحوق ، يتم استخدامه في الألعاب النارية وإنتاج الذخيرة - القنابل البعيدة ، الرصاص التتبع ، القنابل المضيئة.
يتم استهلاك ربع تركيز الزركونيوم الناتج في إنتاج الزجاج والسيراميك المنزلي والكهربائي. يستخدم الزركونيوم المنقى من الهافنيوم على شكل سبائك في المفاعلات النووية كمادة هيكلية. يستخدم هذا المعدن على نطاق واسع في الطب والحياة اليومية. تحتفظ صفيحة الزركونيوم الرقيقة بالإشعاع في قسم الأشعة السينية أكثر من مآزر الرصاص.
خصائص علاج معدن الزركونيوم
لعلاج كسور العظام في عيادات الرضوح ، يتم استخدام غرسات مصنوعة من سبائك الزركونيوم. بالمقارنة مع التيتانيوم والفولاذ المقاوم للصدأ ، فإن لها مزايا مهمة: التوافق البيولوجي (نقص رد فعل تحسسيوالرفض) ، مقاومة عالية للتآكل ، قوة ، ليونة ، خفة.
في جراحة الوجه والفكيناستخدام أدوات الزركونيا والغرسات مثل الدبابيس ، والألواح ، والمثاقب ، والمسامير ، وأطقم الأسنان ، والمرقئ ، وخيوط الخياطة. لا يسبب الزركونيوم وسبائكه تهيجا عند تعرضه للعظام والأنسجة.
معدن الزركونيوم في المجوهراتتأثير مفيد على الحالة العامةجسم الانسان. ثبت أن ارتداء الزركونيا بعد ثقب الأذن يعزز الشفاء السريع للجرح ولا يسبب تعفنه أبدًا.
عندما تلبس بانتظام منتجات الزركونيوملها تأثير إيجابي على الصحة. يتم الحصول على نتائج جيدة من خلال ارتداء الزركونيوم والأحزمة للأمراض الجلدية مثل الأكزيما عند الأطفال والبالغين والتهاب الجلد والصدفية. هناك تحسن كبير في حالة المرضى الذين يعانون من مشاكل في الجهاز العضلي الهيكلي.
سعر الزركونيوم
يباع المعدن بالكيلوغرام الواحد. يتم توفيره على شكل أنبوب ، قضيب ، شريط ، سلك ، لوح ، إلخ. تعتمد التكلفة على الشركة المصنعة والعلامة التجارية للمنتج.
صفحة 1
يتطلب إنتاج الزركونيوم وسبائكه المحتوية على البورون رقابة دقيقة. نظرًا لعدم وصف الطرق الكيميائية لتقدير البورون في الزركونيوم المعدني وسبائكه في الأدبيات ، كان الهدف من هذا العمل هو تطوير طريقة كيميائية بسيطة لتحديد محتوى البورون في الزركونيوم المعدني وسبائكه ، على وجه الخصوص ، في السبائك التي تحتوي على نسبة منخفضة من النيوبيوم.
في إنتاج الزركونيوم ، فإن طريقة اليوديد ، على عكس إنتاج التيتانيوم ، لها أهمية صناعية.
تحتوي على انبعاثات من إنتاج الزركونيوم ، محفزات للتوليف العضوي.
يتم الحصول على الهافنيوم فقط كمنتج ثانوي لإنتاج الزركونيوم على مستوى المفاعل. تطبيقه الرئيسي هو تصنيع قضبان التحكم في المفاعلات النووية. لا يتجاوز إجمالي الاستهلاك حالياً 75٪ من الإنتاج. ومع ذلك ، فإن استكشاف مجالات جديدة للتطبيق - تصنيع السبائك ذات درجة الحرارة العالية ، والخيوط ، ومسحوق المصابيح الوامضة ، وأجهزة التفجير - يمكن أن يزيد الطلب على المعدن بشكل كبير. يعتبر فصل الهافنيوم عن الزركونيوم عملية مكلفة ، وعادة ما يتم تقاسم تكاليف الفصل بالتساوي بين تكلفة كلا المعدنين.
لا يوجد تشبيه كامل في خصائص منتجات فلوريد البلازما وتقنيات استخلاص الفلورايد لإنتاج الزركونيوم ، لأنه في تقنية استخلاص الفلورايد ، يتم فصل الزركونيوم والهافنيوم في المرحلة الهيدروكيميائية عن طريق الاستخراج. في حالة استخدام تقنية فلوريد البلازما لمعالجة الزركون أثناء تنقية التسامي للزركونيوم من الشوائب الموضحة في الجدول. 3.4 ، يتبع الهافنيوم الزركونيوم بشكل رئيسي.
تعتبر طريقة فصل الزركونيوم والهافنيوم عن طريق التحليل الكهربائي للذوبان ذات أهمية لإنتاج الزركونيوم ، حيث أنه في نفس الوقت مع إنتاج الزركونيوم المعدني ، يتم تنقيته من الهافنيوم.
المواد الخام للحصول على الهافنيوم هي مركزات الزركونيوم أو المنتجات والمواد الوسيطة لإنتاج الزركونيوم.
كل هذه الصعوبات تجعل من الضروري تنقية الكواشف المستخدمة في إنتاج الزركونيوم والهافنيوم بعناية ، خاصة من الأكسجين والماء والنيتروجين ، والحد من اختيار الطرق التي يمكن استخدامها للحصول على هذه المعادن.
يمكن الحصول على معدن الهافنيوم بنفس الطرق المستخدمة في إنتاج الزركونيوم. يتم تنقية رباعي كلوريد الهافنيوم بالتقطير في جو من الهيدروجين ثم يتم تقليله بالمغنيسيوم. يتم تنقية اسفنجة الهافنيوم من كلوريد المغنيسيوم في مصانع تنظيف اسفنجة الزركونيوم ، حيث لا يوجد خطر جسيم من تلوث الهافنيوم بالزركونيوم في هذه العملية ، أو العكس. يُذاب الهافنيوم الإسفنجي في قوس ويصب في قوالب نحاسية.
يتم الحصول على معدن الهافنيوم بنفس الطرق المستخدمة في إنتاج الزركونيوم: طريقة كرول وطريقة كرول المعدلة باستخدام الصوديوم كعامل اختزال وعملية دي بوير أو يوديد.
تشبه عملية اليوديد لإنتاج الهافنيوم اللين والمرن لتلك المستخدمة في إنتاج الزركونيوم ، لذا فإن المعدات التي يتم الحصول على الهافنيوم بها اليوديد هي نفسها تقريبًا في حالة الحصول على الزركونيوم. وفقًا للبيانات ، تبلغ درجة حرارة ترسيب الهافنيوم من رباعي اليود 1600 درجة مئوية ، والزركونيوم 1400 درجة مئوية.
قد تتيح الدراسة التفصيلية لعملية كرول المطبقة على التيتانيوم إجراء بعض التغييرات فيها مخطط تكنولوجيإنتاج الزركونيوم على وجه الخصوص ، يتعلق هذا بتبسيط الجهاز ، وتقليل عدد العمليات ، وزيادة حجم الركام.
للحصول على مساحيق أنقى من النيوبيوم والتنتالوم ، من الأفضل إجراء تقليل الكلوريدات الغازية بالمغنيسيوم السائل بنفس الطريقة التي يتم بها إنتاج الزركونيوم.
تحميل...