Tsirkooniumi ja selle boori sisaldavate sulamite tootmine nõuab hoolikat kontrolli. Kuna kirjanduses ei ole kirjeldatud keemilisi meetodeid boori määramiseks metallilises tsirkooniumis ja selle sulamites, oli selle töö eesmärgiks välja töötada lihtne keemiline meetod boorisisalduse määramiseks metallilises tsirkooniumis ja selle sulamites, eelkõige madala nioobiumisisaldusega sulamid.
Tsirkooniumi tootmisel on jodiidi meetod erinevalt titaani tootmisest tööstusliku tähtsusega.
Sisaldub tsirkooniumi tootmise heitkogustes, orgaanilise sünteesi katalüsaatorites.
Hafnium saadakse ainult reaktorikvaliteediga tsirkooniumi tootmise kõrvalsaadusena. Selle peamine rakendusala on juhtvarraste tootmine tuumareaktorites. Kogutarbimine ei ületa praegu 75% toodangust. Uute kasutusvaldkondade uurimine: kõrgtemperatuuriliste sulamite, hõõgniitide, getterite, välklampide pulbri, detonaatorite tootmine võib aga oluliselt suurendada nõudlust metalli järele. Hafniumi eraldamine tsirkooniumist on kallis protsess ja tavaliselt jagatakse eraldamise kulud võrdselt mõlema metalli maksumuse vahel.
Tsirkooniumi tootmiseks kasutatavate plasmafluoriidi ja ekstraheerimisfluoriidi tehnoloogiate toodete omadustes puudub täielik analoogia, kuna ekstraheerimisfluoriidi tehnoloogias eraldatakse tsirkoonium ja hafnium hüdrokeemilises etapis ekstraheerimise teel. Plasma-fluoriidtehnoloogia kasutamise korral tsirkooniumi töötlemisel tsirkooniumi sublimatsioonipuhastamisel tabelis näidatud lisanditest. 3.4 järgib hafnium peamiselt tsirkooniumi.
Tsirkooniumi ja hafniumi eraldamise meetod sulandite elektrolüüsiga pakub huvi tsirkooniumi tootmisel, kuna samaaegselt metallilise tsirkooniumi tootmisega puhastatakse see hafniumist.
Hafniumi tootmise tooraineks on tsirkooniumikontsentraadid või tsirkooniumi tootmise tooted ja pooltooted.
Tsirkooniumi saamise skeem Albany tehases Crolli meetodil. Kõik need raskused nõuavad tsirkooniumi ja hafniumi tootmisel kasutatavate reaktiivide põhjalikku puhastamist, eriti hapnikust, veest ja lämmastikust, ning piiravad nende metallide saamiseks kasutatavate meetodite valikut.
Seadmed vastuvõtuks. Metallist hafniumi saab saada samade meetoditega, mida kasutatakse tsirkooniumi tootmisel. Hafniumtetrakloriid puhastatakse destilleerimisega vesiniku atmosfääris ja seejärel redutseeritakse magneesiumiga. Magneesiumkloriid eemaldatakse hafniumkäsnast tsirkooniumkäsna puhastamise seadmetes, kuna selle toimingu ajal ei teki tõsist ohtu hafniumi saastumisele tsirkooniumiga või vastupidi. Käsnjas hafnium sulatatakse kaarekujuliselt ümber ja valatakse vaskvormidesse.
Metallist hafniumi saadakse samade meetoditega, mida kasutatakse tsirkooniumi tootmisel: Crolli meetod, modifitseeritud Croll meetod, milles kasutatakse redutseerijana naatriumi ja de Boeri meetod või jodiidiprotsess.
Pehme tempermalmist hafniumi valmistamise jodiidiprotsess sarnaneb tsirkooniumi tootmisel kasutatavaga, seetõttu on seadmed, millega jodiidhafnium saadakse, ligikaudu samad, mis tsirkooniumi valmistamisel. Andmete kohaselt on tetrajodiidist hafniumi sadestumistemperatuur 1600 C ja tsirkooniumi - 1400 C.
Kroli protsessi põhjalik uurimine titaani puhul võib võimaldada teha mõningaid muudatusi tsirkooniumi tootmise tehnoloogilises skeemis; eelkõige puudutab see seadmete lihtsustamist, operatsioonide arvu vähendamist ja üksuste suuruse suurendamist.
Puhtamate nioobiumi- ja tantaalipulbrite saamiseks on parem teostada gaasiliste kloriidide redutseerimine vedela magneesiumiga samamoodi nagu tsirkooniumi tootmisel.
1945. aastal toodeti USA-s vaid 0 07 kg tsirkooniumi, kuid alates 1948. aastast, seoses töödega aatomireaktorite loomisel, kasvas tsirkooniumi tootmine järsult ja ulatus mõne aasta pärast mitmekümne tonnini.
Looduses palju laiemalt levinud tsirkooniumimaakide maardlad kui näiteks berüllium on välisajakirjanduse andmetel saadaval USA-s, Indias, Brasiilias, Austraalias ja mitmetes Aafrika riikides. Tsirkooniumi tootmine USA-s aastatel 1947–1958 kasvas 3 tuhat korda.
Tänu oma kõrgetele korrosioonivastastele omadustele saab tsirkooniumi kasutada keemiaseadmete osade, meditsiiniinstrumentide ja muudes tehnikavaldkondades. Siiski on ebatõenäoline, et tsirkooniumi tootmine oleks nii kiiresti praeguse tasemeni jõudnud, kui sellel poleks veel üht spetsiifilist omadust – väikest ristlõiget termiliste neutronite neeldumiseks.
Kroli meetodil hafniumi tootmiseks kasutatav tehnoloogia ja seadmed on sisuliselt samad, mis metallilise tsirkooniumi valmistamisel. Muudatused võrreldes tsirkooniumi tootmise tehnoloogilise protsessiga määratakse üksikute seadmete asendamise või muutmise, tehnoloogiliste toimingute ja tooraine kvaliteedi järgi. Siinkohal tuleks meeles pidada hafniumtetrakloriidi suuremat tundlikkust atmosfääri niiskuse suhtes, hafnüülkloriidi suuremat stabiilsust ja värskelt saadud metallkäsna mõnevõrra suuremat pürofoorset sisaldust.
Kuna hafnium saadakse reaktori tsirkooniumi tootmisel möödaminnes, on selle produktsioon võrdeline viimase vabanemisega ja 50 kg tsirkooniumi kohta; saadakse umbes 1 kg hafniumi. Seda arvutust kasutades eraldan tsirkooniumi tootmist puudutavad teabejupid. USA kaevandusbüroo 1975. aastal avaldatud prognoosi kohaselt oli selle riigi vajadus hafniumi järele XX - - XXI sajandi vahetusel.
Tsirkooniumi spektrijooni lisanditel takistab suuresti asjaolu, et tsirkooniumi mitmerealise spektri taustal on nõrkade lisandite kontsentratsioonide spektrites raske eristada. See meetod võimaldab määrata ka madalaid fluori kontsentratsioone metallilises tsirkooniumis, mis on elektrolüütilise tsirkooniumi tootmise kontrollimisel väga oluline.
Kuna hafnium saadakse samaaegselt reaktortsirkooniumi tootmisel, suureneb selle tootmine proportsionaalselt viimase toodanguga ja 50 kg tsirkooniumi kohta saadakse ligikaudu 1 kg hafniumi. Praegusel kümnendil (1970–1980) suureneb tuumaelektrijaamade võimsus maailmas vastavalt 5–8 korda, suureneb tsirkooniumi ja hafniumi tootmine. Lõppude lõpuks kulub iga megavati tuumaenergia jaoks torude ja muude osade valmistamiseks 45–79 kg tsirkooniumi. Lisaks tuleb aastas välja vahetada 25–35% töötavate reaktorite tsirkooniumtorudest. Selle tulemusel tarbitakse nendel eesmärkidel juba 70ndate keskel ligikaudu sama palju tsirkooniumi kui uute reaktorite jaoks.
Fltsirkooniumtetrafluoriidi puhastamiseks fluoriididest Al, Ca, Cu, Fe, Mg omandati hästi NSV Liidus 80ndatel Pridneprovski keemiatehases fluoriidi ekstraheerimistehnoloogia väljatöötamise ja arendamise käigus. tuumapuhas tsirkoonium.
Ca, Cu, Fe, Mg, Th) on fluoriidkompositsiooni kujul, mis saadakse tsirkooniumi sublimatsioonipuhastamisel. Tsirkooniumi ja räni suuremahulise plasmatootmise korral võib nende jäätmete kogunenud mass aja jooksul muutuda märkimisväärseks; Nende töötlemiseks saab kasutada plasma- ja sagedustehnoloogiaid nende komponentide eraldamiseks dispergeeritud oksiidide või metallide kujul (vt ptk.
Töödeldes 1 tonni tsirkoonit ning ekstraheerides sellest tsirkooniumi ja räni fluoriididena, jääb jäätmete hulka 4 6 kg A1; 0 1 kg Ca; 0 4 kg Si; 1 3 kg Fe; 1 1 kg Mg; 0 3 - 0 4 kg Th; 0 3 - 0 4 kg U; 0 3 kg Ti; need. 8 6 kg metalle, millest põhiosa (A1, Ca, Cu, Fe, Mg, Th) on tsirkooniumi sublimatsioonipuhastamisel saadud fluoriidkompositsiooni kujul. Tsirkooniumi ja räni suuremahulise plasmatootmise korral võib nende jäätmete kogunenud mass aja jooksul muutuda märkimisväärseks; Nende töötlemiseks saab kasutada plasma- ja sagedustehnoloogiaid nende komponentide eraldamiseks dispergeeritud oksiidide või metallide kujul (vt ptk.
1945. aastal toodeti USA-s vaid 0 07 kg tsirkooniumi, kuid alates 1948. aastast, seoses töödega aatomireaktorite loomisel, kasvas tsirkooniumi tootmine järsult ja ulatus mõne aasta pärast mitmekümne tonnini. Seetõttu on veel paar aastat tagasi haruldane tsirkooniumi tootmise tehnoloogia nüüdseks arenenum kui paljude teiste aastakümneid tuntud ja kasutatud metallide tootmise tehnoloogia.
Küttepõhimõtte järgi liigitatakse vaakumkaarahjud otsekaarahjudeks. Vaakumkaarahjud on üks uuemat tüüpi elektrotermilisi seadmeid. Nende välimus on tingitud tsirkooniumi, titaani, molübdeeni ja mõnede teiste tulekindlate ja keemiliselt aktiivsete materjalide tootmise suurenemisest.
Kuid isegi sel juhul ei saa seda kasutada ilma eelneva keemilise puhastamiseta (vt punkt 15.5) elemendist hafniumist, mis on sellega alati looduses kaasas ja millel on tsirkooniumiga sarnased keemilised omadused. Reaktoriga tsirkooniumi tootmisel taaskasutatud hafnium on suurepärane materjal reaktori juhtvarraste valmistamiseks.
Hafnium kuulub D.I.Mendelejevi elementide perioodilisuse tabeli IV rühma ja kuulub titaani alarühma. See kuulub hajutatud elementide hulka, millel pole oma mineraale; looduses saadab tsirkooniumi. Praegu toodetakse seda tsirkooniumi tootmise kõrvalsaadusena. Keemiliste ja füüsikaliste omaduste poolest on hafnium lähedane tsirkooniumile, kuid erineb viimasest oluliselt tuumaomadustelt.
Keemiatööstuses kasutatakse molübdeeni tihendite ja poltide kujul klaasvoodriga anumate kuumaks parandamiseks (tankimiseks), mida kasutatakse väävelhappe ja vesiniku eraldumise happelise keskkonnaga töötamisel. Väävelhappes töötavates toodetes kasutatakse ka molübdeenist termopaare ja klappe ning molübdeensulamid on reaktorite vooderdus rajatistes, mis on kavandatud i-butüülkloriidi tootmiseks vesinikkloriid- ja väävelhappega seotud reaktsioonides temperatuuril üle 170 C. rakendused, milles Molübdeeni kasutamine hõlmab ka vedelfaasi hüdrokloorimist, tsirkooniumi tootmist ja ülipuhast tooriumi.
Uute elektritehnoloogiate abil piloot- ja tööstuspaigaldisi loonud ettevõtted on jäänud välismaale. Näiteks Ulba metallurgiatehases (Kasahstan) jäi alles tööstusrajatis isotoobiga U-235 rikastatud uraanheksafluoriidi plasmakonversiooniks uraanoksiidideks oksiidse tuumakütuse ja vesinikfluoriidhappe tootmiseks; Dnepri keemiatehases (Ukraina) - tööstusseadmed tsirkooniumi ja hafniumi tootmiseks fluoriidi toorainest külmtiigli tehnoloogia abil; stabiilsete isotoopide uurimisinstituudis (Gruusia) - pilootkõrgsagedusseade isotoopselt rikastatud (isotoobis B-10) boorkarbiidi tootmiseks otsese induktsioonkuumutusega; sama tüüpi kõrgsagedusinstallatsioon jäi NPO pulbermetallurgiasse Valgevenes. Vene Föderatsiooni jäänud ettevõtetes pole olukord kõige parem.
Uute elektritehnoloogiate abil piloot- ja tööstuspaigaldisi loonud ettevõtted on jäänud välismaale. Näiteks Ulba metallurgiatehases (Kasahstan) jäi alles tööstusrajatis isotoobiga U-235 rikastatud uraanheksafluoriidi plasmakonversiooniks uraanoksiidideks oksiidse tuumakütuse ja vesinikfluoriidhappe tootmiseks; Dnepri keemiatehases (Ukraina) - tööstusseadmed tsirkooniumi ja hafniumi tootmiseks fluoriidi toorainest külmtiigli tehnoloogia abil; stabiilsete isotoopide uurimisinstituudis (Gruusia) - pilootkõrgsagedusseade isotoopselt rikastatud (isotoobis B-10) boorkarbiidi tootmiseks otsese induktsioonkuumutusega; sama tüüpi kõrgsagedusinstallatsioon jäi NPO pulbermetallurgiasse Valgevenes. Vene Föderatsiooni jäänud ettevõtetes pole olukord kõige parem.
Hajutatud haruldased metallid kombineeritakse nende hajumise põhjal maakoores. Hajutatud elemente leidub tavaliselt isomorfse lisandina teiste mineraalide võres ja neid ekstraheeritakse mööda teed metallurgiajäätmetest. Ga - alumiiniumi tootmise jäätmed, In - tsingi ja plii tootmise jäätmed, T1 - erinevate sulfiidikontsentraatide röstimisel tekkivad tolmud, Ge - tsingi ja vase tootmise jäätmed, samuti söe töötlemise jäätmed, Re - alates molübdeeni tootmise vahesaadused, W ekstraheeritakse teel tsirkooniumi tootmisel. Dispergeeritud elemendid Se ja Te, mida leidub lisandina erinevates looduslikes sulfiidides, saadakse kas väävelhappe tootmisjäätmetest või metallurgiliste protsesside käigus.
Tsirkooniumi toorainebaas sisaldab kahte rikkalikku mineraali - tsirkoon ja baddeleyite, mis sisaldavad vastavalt 45 6% ja 69 1% tsirkooniumi. Nendes mineraalides on tsirkooniumiga kaasas hafnium, kõrge termilise neutronite neeldumise ristlõikega metall. Seetõttu näeb iga tsirkooniumi ekstraheerimise ja rafineerimise tehnoloogia ette selle puhastamise hafniumist. 1980. aastate alguses loodi NSV Liidus uus tehnoloogia tsirkooniumi tootmiseks, sealhulgas tsirkooniumi paagutamine naatriumkarbonaadiga, sellele järgnev naatriumsilikaadi leostumine, tsirkooniumi lahustamine lämmastikhappes, hafniumist ekstraheerimine ja rafineerimine :; seejärel ekstraheeritakse tsirkoonium uuesti ja tehnoloogiline tsükkel viiakse tsirkooniumtetrafluoriidi tootmiseni, millest termilise termilise sulatamise käigus tsirkoonium redutseeritakse. Saadud tsirkoonium suunatakse sulamite tootmiseks kütusevarraste torude valmistamiseks.
Tsirkooniumi toorainebaas sisaldab kahte rikkalikku mineraali - tsirkoon ja baddeleyite, mis sisaldavad vastavalt 45 6% ja 69 1% tsirkooniumi. Nendes mineraalides on tsirkooniumiga kaasas hafnium, kõrge termilise neutronite neeldumise ristlõikega metall. Seetõttu näeb iga tsirkooniumi ekstraheerimise ja rafineerimise tehnoloogia ette selle puhastamise hafniumist. 1980. aastate alguses loodi NSV Liidus uus tehnoloogia tsirkooniumi tootmiseks, mis hõlmas tsirkooniumi paagutamist naatriumkarbonaadiga, järgnevat naatriumsilikaadi leotamist, tsirkooniumi lahustamist lämmastikhappes, hafniumist ekstraheerimist ja rafineerimist; seejärel ekstraheeritakse tsirkoonium uuesti ja tehnoloogiline tsükkel viiakse tsirkooniumtetrafluoriidi tootmiseni, millest termilise termilise sulatamise käigus tsirkoonium redutseeritakse. Järgnev tehnoloogia hõlmab elektronkiire rafineerimist. Saadud tsirkoonium suunatakse sulamite tootmiseks kütusevarraste torude valmistamiseks.
Tsirkoonium on vastavalt elektronkihi struktuurile ja sellest tulenevalt ka oma kohale D.I.Mendelejevi elementide perioodilisuse tabelis titaani analoog füüsikalises ja keemilises suhtes. Tsirkooniummetalli puhul väljendub see titaani sarnasuses füüsikaliste, mehaaniliste, tehnoloogiliste, söövitavate omaduste ja moodustunud sulamite olemuse osas. Seetõttu on viimase 15–20 aasta jooksul toimunud tsirkooniumi laialdane assimilatsioon: kõrge puhtusastmega tsirkooniumi saamise ja tootmise meetodite väljatöötamine, selle omaduste ja sulamite üksikasjalik uurimine.
Uraani karbotermiliseks redutseerimiseks oksiidtoorainest on võimalik kasutada külmtiigli tehnikat ja tehnoloogiat, mis põhineb laengu UsOg xCj otsesel sagedusinduktsioonkuumutamisel, milles kasutatakse oma või indutseeritud juhtivust. Kõrgsageduslik külmtiigli tehnoloogia on praegu välja töötatud hapnikuvaba keraamika (karbiidid, nitriidid ja mitmesugused keraamilised koostised; vt 7., 8. ja 14. peatükkides skeemid hapnikuvabade keraamiliste materjalide sünteesimiseks kasutatavate induktsioonseadmete ja metallurgiliste ahjude kohta) sünteesiks. , metallide sulatamiseks ja rafineerimiseks diskreetsetes ja pidevas järjestikuses režiimis, kasutades külmtiigli tehnoloogiat. Seda tehnoloogiat ja väljatöötatud tehnikat saab põhimõtteliselt kasutada oksiiditooraine uraani karbotermilise redutseerimise laiaulatuslikus tehnoloogias, kuid see on vaja teostada teadus- ja arendustegevust tehnoloogiliste ja instrumentaalprobleemide lahendamiseks.viidud 70-80ndatel, nüüdseks on plasma- ja sagedusseadmete arsenal muutunud palju rikkamaks. i, hafnium, haruldased ja haruldased muldmetallid, sealhulgas skandium; ilmusid metall-dielektrilised reaktorid, läbipaistvad elektromagnetkiirgusele raadiosagedusalas, mida kasutatakse hapnikuvaba keraamika kõrgtemperatuuriliseks sünteesiks, oksiidkeraamika sulatamiseks ja isegi radioaktiivsete jäätmete klaasistamiseks. Lisaks tehti teadus- ja arendustööd keemiatehnoloogiliste ja metallurgiliste probleemide lahendamiseks kombineeritud plasmasagedusliku seadme loomiseks, osade metallurgiarakenduste jaoks on megavatised seadmed juba loodud ja praktilist rakendust leidnud. Selle uurimis- ja arendustegevuse tulemusi esitatakse järgmistes peatükkides; on väga tõenäoline, et selliseid seadmeid hakatakse kasutama ka oksiidtoorainest uraani karbotermilise redutseerimise tehnoloogia juurutamiseks tööstuslikus tootmises.
Oksiidtoorainest uraani karbotermiliseks redutseerimiseks on võimalik kasutada külmtiigli tehnikat ja tehnoloogiat, mis põhineb laengu UsOg xC otsesel sagedusinduktsioonkuumutamisel, milles kasutatakse oma või indutseeritud juhtivust. Kõrgsageduslik külmtiigli tehnoloogia on praegu välja töötatud hapnikuvaba keraamika (karbiidid, nitriidid ja mitmesugused keraamilised koostised; vt 7., 8. ja 14. peatükkides skeemid hapnikuvabade keraamiliste materjalide sünteesimiseks kasutatavate induktsioonseadmete ja metallurgiliste ahjude kohta) sünteesiks. , metallide sulatamiseks ja rafineerimiseks diskreetsetes ja pidevas järjestikuses režiimis, kasutades külmtiigli tehnoloogiat. Seda tehnoloogiat ja väljatöötatud tehnikat saab põhimõtteliselt kasutada oksiiditooraine uraani karbotermilise redutseerimise laiaulatuslikus tehnoloogias, kuid see on vaja teostada teadus- ja arendustegevust tehnoloogiliste ja instrumentaalprobleemide lahendamiseks.viidud 70-80ndatel, nüüdseks on plasma- ja sagedusseadmete arsenal muutunud palju rikkamaks. i, hafnium, haruldased ja haruldased muldmetallid, sealhulgas skandium; ilmusid metall-dielektrilised reaktorid, läbipaistvad elektromagnetkiirgusele raadiosagedusalas, mida kasutatakse hapnikuvaba keraamika kõrgtemperatuuriliseks sünteesiks, oksiidkeraamika sulatamiseks ja isegi radioaktiivsete jäätmete klaasistamiseks. Lisaks tehti teadus- ja arendustööd keemiatehnoloogiliste ja metallurgiliste probleemide lahendamiseks kombineeritud plasmasagedusliku seadme loomiseks, osade metallurgiarakenduste jaoks on megavatised seadmed juba loodud ja praktilist rakendust leidnud. Selle uurimis- ja arendustegevuse tulemusi esitatakse järgmistes peatükkides; on väga tõenäoline, et selliseid seadmeid hakatakse kasutama ka oksiidtoorainest uraani karbotermilise redutseerimise tehnoloogia juurutamiseks tööstuslikus tootmises.
Tsirkooniumoksiid - ZrO2 (tsirkooniumdioksiid), värvitud kristallid, st 2900 °C.
Tsirkooniumdioksiidil on amfoteersed omadused, see ei lahustu vees ja enamiku hapete ja leeliste vesilahustes, kuid lahustub vesinikfluoriid- ja kontsentreeritud väävelhapetes, leelissulatistes ja klaasides.
- Tsirkooniumdioksiid esineb kolmes kristallilises vormis:
- stabiilne monokliiniline, looduslikult esinev mineraal baddeliidi kujul. metastabiilne keskmise temperatuuriga tetragonaal, mida leidub paljudes tsirkooniumkeraamikas. Tsirkooniumdioksiidi tetragonaalse faasi üleminekuga monokliinilisele faasile kaasneb mahu suurenemine, mis suurendab sellise keraamika tugevust: kasvava mikroprao tipus tekkivad mehaanilised pinged kutsuvad esile tetragonaalse modifikatsiooni faasisiirde monokliiniliseks. ja selle tagajärjel lokaalne mahu ja vastavalt ka rõhu suurenemine, mis stabiliseerib mikropragu, aeglustades tema pikkust.
- ebastabiilne kõrge temperatuuriga kuup. Ehetes kasutatakse teemantide imitatsioonina tsirkooniumdioksiidi suuri läbipaistvaid kristalle, mis on nende kõrge murdumisnäitaja ja dispersiooni tõttu stabiliseeritud kaltsiumoksiidide, ütriumi või muude metallide oksiidide lisanditega; NSV Liidus nimetati selliseid kristalle Teaduste Akadeemia Füüsika Instituudist, kus neid esmakordselt sünteesiti, kuuptsirkooniumoksiid.
Tsirkooniumdioksiidi kasutatakse laialdaselt väga tulekindlate toodete, kuumakindlate emailide, tulekindlate klaaside, erinevat tüüpi keraamika, keraamiliste pigmentide, tahkete elektrolüütide, termokaitsekatete, katalüsaatorite, tehislike vääriskivide, lõikeriistade ja abrasiivsete materjalide tootmisel. Viimastel aastatel on tsirkooniumoksiidi laialdaselt kasutatud fiiberoptikas ja keraamikas, mida kasutatakse elektroonikas.
Tänu oma ainulaadsetele omadustele nagu kõrgeim kulumiskindlus, uskumatult sile pind ja praktiliselt puudub negatiivne interaktsioon näiteks traadi ja kaabliga, on kõigist teadaolevatest keraamilistest materjalidest madalaim soojusjuhtivus – tsirkooniumoksiidi kasutatakse paljudes tehnikavaldkondades.
Minimaalse koostoime tõttu metallidega sobib tsirkooniumoksiid suurepäraselt stantside, stantside, traaditõmberibade ja muude traadi ja kaabli tootmise masinate ja seadmete jaoks. Liugpaarid, mis on tingitud suurepärastest triboloogilistest omadustest, eriti kõrgetel temperatuuridel, ja paremast soojuspaisumisest kui terased. Kõik see muudab tsirkooniumoksiidil põhinevad materjalid üheks parimaks materjaliks tehnilise ja insenerikeraamika jaoks.
Nanokeraamilised materjalid ZrO2 baasil neil on ainulaadne füüsikaliste ja mehaaniliste omaduste komplekt:
- erinevalt olemasolevatest analoogidest on spetsiaalse sünteesitehnoloogia tõttu keraamikal samaaegselt kõrged tugevuse, purunemiskindluse ja kulumiskindluse väärtused;
- kõrge jõudlusomadused kõrgetel temperatuuridel (üle 1600 ° C) ja söövitavas keskkonnas ilma mehaaniliste omaduste olulise halvenemiseta;
- võime absorbeerida ja säilitada pooriruumis märkimisväärsel hulgal aktiivset vedelikku.
Soovi korral anname lisainfot (kvaliteedisertifikaadid, hinnad, tarnetingimused jne),
samuti tootenäidised testimiseks. Oleme valmis vastama kõigile teie küsimustele.
Loodame viljakale ja vastastikku kasulikule koostööle.
Looduses olemine
Tsirkooniumiühendid on litosfääris laialt levinud. Looduses on laialt levinud peamiselt tsirkoon (ZrSiO4), baddeleyit (ZrO2) ja mitmesugused kompleksmineraalid. Kõigis maapealsetes maardlates on tsirkooniumiga kaasas Hf, mis sisaldub tsirkoon mineraalides tänu Zr-aatomi isomorfsele asendusele. Tsirkoon on kõige rikkalikum tsirkooniumi mineraal. Seda leidub igat tüüpi kivimites, kuid peamiselt graniitides ja süeniitides. Põhja-Carolinas Gindersoni maakonnas leiti pegmatiitidest mitme sentimeetri pikkuseid tsirkoonkristalle, Madagaskarilt aga kilogrammi kaaluvaid kristalle. Baddeleyite leidis Yussak 1892. aastal Brasiiliast. Peamine maardla asub Pocos de Caldase piirkonnas (Brasiilia). Sealt leiti umbes 30 tonni kaaluv baddeleyite plokk ning veevooludes ja kalju ääres esineb baddeleyite kuni 7,5 mm läbimõõduga alluviaalsete veerisena, mida tuntakse favas (portugali keelest fava - bob). Favas sisaldab tavaliselt üle 90% tsirkooniumoksiidi.Tsirkooniumi ja selle ühendite kasutamine
Tsirkooniumi on tööstuses kasutatud alates 1930. aastatest. Kõrge hinna tõttu on selle kasutamine piiratud. Ainus Venemaal (ja endise NSV Liidu territooriumil) tsirkooniumi tootmisele spetsialiseerunud ettevõte on Tšepetski mehaanikatehas (Glazov, Udmurtia).Tsirkooniumi kasutamine tuumaenergias
Tsirkooniumil on väga väike termilise neutronite püüdmise ristlõige. Seetõttu kasutatakse metallilist tsirkooniumi, mis ei sisalda hafniumi, ja selle sulameid tuumaenergeetikas tuumareaktorite kütuseelementide, soojusvahetite ja muude konstruktsioonide valmistamisel, samuti väga tõhusa neutronite aeglustajana.Tsirkooniumi kasutamine metallurgiatööstuses
metallurgias kasutatakse seda ligatuurina. Hea desoksüdeerija ja lämmastiku eemaldaja, tõhususe poolest parem kui Mn, Si, Ti. Teraste legeerimine tsirkooniumiga (kuni 0,8%) suurendab nende mehaanilisi omadusi ja töödeldavust. Samuti muudab see vasesulamid vastupidavamaks ja kuumakindlamaks ning elektrijuhtivus väheneb veidi. Tsirkooniumdioksiidi (mp 2700 ° C) kasutatakse tulekindla bakori (bakor - baddeleyite-korund keraamika) tootmisel. Seda kasutatakse šamoti asendajana. Stabiliseeritud dioksiidil põhinevaid tulekindlaid aineid kasutatakse metallurgiatööstuses künade, teraste pidevvalamise düüside, haruldaste muldmetallide elementide sulatamise tiiglite jaoks. Seda kasutatakse ka metallkeraamikas - keraamilised-metallkatted, millel on kõrge kõvadus ja vastupidavus paljudele keemilistele reaktiividele, taluvad lühiajalist kuumutamist kuni 2750 ° C. Tsirkooniumdiboriid ZrB2 - metallkeraamika, erinevates segudes tantaalnitriidi ja ränikarbiidiga - materjal lõikurite tootmiseks.Tsirkooniumi kasutamine pürotehnikas
Tsirkooniumil on märkimisväärne võime põleda õhus hapnikus (isesüttimistemperatuur - 250 ° C) praktiliselt ilma suitsu eraldamata, suure kiirusega ja arendades kõigi metalliliste kütuste kõrgeimat temperatuuri (4650 ° C). Tänu kõrgele temperatuurile kiirgab tekkiv tsirkooniumdioksiid märkimisväärsel hulgal valgust, mida kasutatakse väga laialdaselt pürotehnikas (ilutulestiku ja ilutulestiku tootmine), erinevates inimtegevuse valdkondades kasutatavate keemiliste valgusallikate (tõrvikud, raketid, valgustuspommid, FOTAB – fotoaeropommid). Selles piirkonnas ei paku suuremat huvi mitte ainult metalliline tsirkoonium, vaid ka selle tseeriumiga sulamid (palju suurem valgusvoog). Tsirkooniumipulbrit kasutatakse segus oksüdeerivate ainetega (Berthollet'i sool) suitsuvaba ainena pürotehnilistes signaaltuledes ja süütenöörides, asendades detoneeriva elavhõbeda ja pliasiidi.Tsirkooniumi kasutamine teadusuuringutes (madala temperatuuri uurimise valdkonnas)
Ülijuhtiv sulam 75% Nb ja 25% Zr (ülijuhtivus 4,2 K juures) talub koormusi kuni 100 000 A / cm. Tsirkooniumi kasutamine optikatööstuses - skandiumi, ütriumi, haruldaste muldmetallidega stabiliseeritud tsirkooniumdioksiidi kuupmodifikatsiooni alusel saadakse materjal - kuuptsirkooniumoksiid (FIANist, kust see esmakordselt saadi), kasutatakse kuuptsirkooniumoksiid kõrge murdumisnäitajaga optilise materjalina (lamed läätsed). Tsirkooniumi kasutamist konstruktsioonimaterjalina kasutatakse happekindlate keemiliste reaktorite, liitmike, pumpade valmistamiseks, sünteetiliste kiudude tootmiseks ning teatud tüüpi traadi (joonis) tootmiseks. Tsirkooniumi kasutatakse väärismetallide asendajana. Tsirkooniumi kasutamine klaasi valmistamisel - "triikimata" tsirkoonit kasutatakse erinevate tulekindlate materjalide kujul klaasitootmise ja metallurgiaahjude vooderdamiseks. Tsirkooniumi kasutamine ehitustööstuses - ehituskeraamika, emailide ja sanitaartehnikatoodete glasuuride tootmisel. Tsirkooniumi kasutamine kergetööstuses Tsirkooniumi kasutatakse mitmesuguste suurepäraste hügieeniliste omadustega lauanõude valmistamiseks tänu oma kõrgele keemilisele vastupidavusele. Tsirkooniumi kasutamine värvi- ja lakitööstuses - dioksiidi - emailide kustutaja, annab neile valge ja läbipaistmatu värvuse. Tsirkooniumi kasutatakse juveelitööstuses sünteetilise vääriskivina (dispersioon, murdumisnäitaja ja värvimäng on suuremad kui teemandil). Tsirkooniumi kasutamine kosmosetööstuses - tsirkooniumkarbiid (mp 3530 ° C) on tahkefaasiliste tuumareaktiivmootorite kõige olulisem konstruktsioonimaterjal. Raketikütuse komponendina kasutatakse tsirkooniumhüdriidi. Tsirkooniumberülliid on äärmiselt kõva ja vastupidav oksüdatsioonile õhus kuni 1650 ° C, seda kasutatakse kosmosetehnikas (mootorid, düüsid, reaktorid, radioisotoopide elektrigeneraatorid) Kuumutamisel juhib tsirkooniumdioksiid voolu, mida mõnikord kasutatakse kütte saamiseks. elemendid, mis on väga kõrgetel temperatuuridel õhus stabiilsed ... Kuumutatud tsirkoonium on võimeline juhtima hapnikuioone tahke elektrolüüdina. Seda omadust kasutatakse tööstuslikes hapnikuanalüsaatorites..php real 203 Hoiatus: nõua (http: //www..php): voo avamine ebaõnnestus: / hsphere / local / home / winexins / site sobivat ümbrist ei leitud / tab / Zr.php real 203 Surmav viga: nõua (): Ebaõnnestunud avamine nõutav "http: //www..php" (include_path = ".. php real 203Hambaproteesimist kasutatakse kõikjal, kõikides hambaravikliinikutes. Proteeside valmistamiseks on üsna suur valik materjale ja nende paigaldamise tehnikaid. Uus materjal, tsirkooniumoksiid, on oma omaduste poolest silmatorkav ja seda peetakse selles valdkonnas parimaks kasutamiseks.
keemilise ühendina
ZrO2 oksiid on läbipaistvad, erilise tugevusega värvitud kristallid, mis ei lahustu vees ja enamikus leeliste ja hapete lahustes, kuid lahustuvad leelissulamites, klaasides, vesinikfluoriid- ja väävelhappes. Sulamistemperatuur on 2715 °C. Tsirkooniumoksiid eksisteerib kolmel kujul: stabiilne monokliiniline, mis esineb looduses, metastabiilne tetragonaalne, mis on osa tsirkooniumkeraamikast, ja ebastabiilne kuubik, mida kasutatakse ehetes teemantide imitatsioonina. Tööstuses kasutatakse tsirkooniumoksiidi selle ülikõvaduse tõttu laialdaselt, sellest valmistatakse tulekindlaid materjale, emaile, klaasi ja keraamikat.
Tsirkooniumoksiidi rakendused
Tsirkooniumoksiid avastati 1789. aastal ja seda ei kasutatud pikka aega, kogu selle tohutu potentsiaal oli inimkonnale teadmata. Alles suhteliselt hiljuti hakati tsirkooniumi aktiivselt kasutama paljudes inimtegevuse valdkondades. Seda kasutatakse autotööstuses, näiteks tippautode piduriketaste valmistamisel. Kosmosetööstuses on see asendamatu – tänu sellele taluvad laevad uskumatuid temperatuurimõjusid. Lõikeriistad, pumbad sisaldavad ka tsirkooniumoksiidi. Seda kasutatakse ka meditsiinis, näiteks kunstlike puusaliigeste peadena. Ja lõpuks saab ta hambaravis näidata kõiki oma parimaid omadusi proteeside rollis.
Tsirkooniumoksiid hambaravis
Kaasaegses hambaravis on tsirkooniumoksiid kõige populaarsem materjal hambakroonide valmistamiseks. See on selles piirkonnas laialt levinud tänu oma omadustele, nagu kõvadus, tugevus, vastupidavus ning kuju ja välimuse pikaajaline säilimine, bioloogiline ühilduvus inimkudedega, ilus välimus. Võib olla materjal üksikute kroonide, sildade, tihvtide, implantaatide abil fikseeritud proteeside jaoks.
Tsirkooniumoksiidi, mille hind on kõrgem kui muud tüüpi proteesidel, on raske töödelda. See on põhjus, miks sellised kroonid on kõige kallimad. Pärast raami loomist kantakse sellele valge keraamika kiht, kuna tsirkooniumoksiidil endal pole värvi. See võimaldab keraamikat kanda väga õhukese kihina.
Tsirkooniumoksiidi metallivabad kroonid
Kroonide ja tsirkooniumoksiidi tootmisel üsna uus materjal. Varem oli metallraamiga proteeside kasutamine absoluutne norm ja alternatiivi ei olnud. Kuid teadlased on uurinud ja otsinud sobivaimat materjali, millel on nii esteetiline välimus kui ka bioloogiline ühilduvus inimkeha kudedega, vastupidav ja kerge. Selline materjal leiti ja see on looduses suur haruldus, selle omaduste poolest saab seda võrrelda ainult teemandiga.
Tsirkooniumkroonide tulekuga saavad patsiendid nautida proteeside ainulaadset esteetikat ja ilu, teine asi on see, et mitte igaüks ei saa sellist õnne endale lubada. Kuid selle tugevuse tõttu võib tekkida vajadus raha kulutada üks kord ja kogu elu – tsirkooniumproteesid on uskumatult kulumiskindlad ja vastupidavad. Tänu sellele, et tsirkooniumoksiid ise on läbipaistev, koos õhukese keraamikakihiga luuakse loomulike hammaste efekt. Lisaks sobivad kroonid tihedalt igemetele, neil pole vähimatki vahet, mis loob veelgi loomulikuma välimuse.
Esteetika pluss tugevus
Valget terast nimetatakse mõnikord tsirkooniumoksiidi keraamikaks. Sellest materjalist valmistatud kroonid on 5 korda tugevamad kui täiskeraamilised proteesid. Mis on selle tugevuse eelis? Enne tsirkooniumoksiidi tulekut hambaravis valmistati kroonid metallkarkassi abil, millele kanti paks kiht keraamikat. Metall tugevuseks, keraamika esteetikaks. Kuid täiesti loomulikku välimust niimoodi luua on võimatu, proteesi kokkupuutekohas igemega on selgelt näha tume riba (selle efekti annab metallraam).
Tsirkooniumoksiid ei jää oma tugevuselt alla metallile ja võimaldab teil loomulikku värvi ja läbipaistvust edasi anda, nagu loomulik hammas, ilma tarbetute värvilaikudeta. Oma olemuselt sarnaneb see hamba kudedega, on valguse läbilaskvusega. Krooni tungivad valguskiired murduvad ja hajuvad loomulikul viisil, luues terve ja kauni naeratuse efekti. Proteesi paigaldamisel valivad hambaarstid värvi, mis ei erine teiste tervete hammaste värvist, mistõttu kroon ei anna end ära, sulandudes tervete hammastega.
Biosobivus
Metallid, millest metallkeraamilised proteesid valmistatakse, põhjustavad mõnikord patsiendil allergilisi reaktsioone, põletiku ilmnemist ja pikaajalist sõltuvust proteesist. Tsirkooniumoksiidi kroonid sobivad ideaalselt inimestele, kellel on ülitundlikkus ja talumatus metallide suhtes.
See on tingitud nende omadustest:
- Ohutu koostis (ei sisalda
- Vastupidav hapetele, vähelahustuv.
- Sile pind hoiab ära sademete kogunemise.
- Inertsus teiste suuõõnes leiduvate materjalide suhtes.
- Kõrge soojusisolatsioon ei taga ebamugavust kuuma või külma toidu söömisel.
- Terve hamba minimaalne ettevalmistus. Materjali tugevus võimaldab luua õhukesi karkassi, muutes seeläbi hamba minimaalseks ja säilitades rohkem terve hambakude.
Vastunäidustused
Tsirkooniumoksiidil, mille omadused sobivad ideaalselt proteeside jaoks, pole peaaegu mingeid vastunäidustusi, välja arvatud sellised inimkeha individuaalsed omadused:
- Sügavhambumus on lõualuu ehituse patoloogia, mille puhul ülemine lõualuu katab suletuna kolmandiku alumistest hammastest. Defekt põhjustab ülemise lõualuu hammastele liigset survet ja ähvardab hambaemaili suurenenud hõõrdumist.
- Bruksism on hammaste krigistamine, kõige sagedamini une ajal. Põhjus pole täielikult mõistetav, kuid paljud teadlased nõustuvad, et bruksism on vaimse tasakaalutuse ja stressi tagajärg. Põhjustab emaili kahjustusi ja hammaste hõõrdumist.
Kroonide valmistamine
Tsirkooniumoksiidi on raske töödelda, seetõttu on kroonide valmistamine sellest töömahukas protsess. See sisaldab mitut etappi:
- Suuõõs valmistatakse ette, hammas lihvitakse krooni all.
- Lihvitud hambast võetakse jäljend, tehakse tulevase krooni makett.
- Tehakse mudeli laserskaneerimine, andmed sisestatakse töötlemiseks arvutisse.
- Spetsiaalne arvutiprogramm simuleerib karkassi, võttes arvesse kõiki nüansse (näiteks karkassi kokkutõmbumine pärast põletamist).
- Saadud andmetega ühendatakse digitaalne lihvimismasin arvutiga ja tsirkooniumi toorikust luuakse raam.
- Töödeldud karkass asetatakse massi paagutamiseks ja suurema tugevuse tagamiseks.
- Valmis karkass on kaetud konkreetse patsiendi jaoks valitud kindlat tooni keraamilise massiga.
Tsirkooniumkroonide eelised metallkeraamika ees
Kui proteesimine on vajalik, seisab patsient silmitsi küsimusega, milliseid kunsthambaid valida. Tsirkooniumoksiidil on teiste materjalide ees palju eeliseid:
- Tsirkooniumkroonidega proteesimine ei vaja närvi eemaldamist.
- Metalli puudumine struktuuris, mis välistab sellised probleemid nagu allergilised reaktsioonid, metallimaitse suus.
- Garanteeritud haiguste arengu puudumine võra all. Protees sobib tihedalt igemetele, toiduosakesed ja bakterid ei satu selle alla.
- Raami täpsus. Digitaalne andmetöötlus tagab konstruktsiooni valmistamisel uskumatu täpsuse.
- Individuaalne värvide sobitamine. Valmis proteesi ei saa visuaalselt eristada ülejäänud tervetest hammastest.
- Võimalus teha iga pikkusega silda;
- Ehituse lihtsus.
- Reaktsiooni puudumine külmale ja kuumale toidule. Keraamika kandmine võib kõrgel või madalal temperatuuril põhjustada ebamugavust. Tsirkooniumoksiid sellist reaktsiooni ei anna.
- Täiesti loomulik välimus.
- Halli piiri puudumine igemetega kokkupuute piirkonnas.
- Proteesimiseks valmistudes pole vaja hammast liigselt teritada.
- Kroonid ei deformeeru ning säilitavad oma kuju ja kuju pikka aega.
Tsirkoon on kõige rikkalikum tsirkooniumi mineraal. Seda leidub igat tüüpi kivimites, kuid peamiselt graniitides ja süeniitides. Põhja-Carolinas Gindersoni maakonnas leiti pegmatiitidest mitme sentimeetri pikkuseid tsirkoonkristalle, Madagaskarilt aga kilogrammi kaaluvaid kristalle. Baddeleyite leidis Yussak 1892. aastal Brasiiliast. Peamine maardla asub Pocos de Caldase piirkonnas (Brasiilia). Suurimad tsirkooniumimaardlad asuvad USA-s, Austraalias, Brasiilias, Indias.
Venemaal, mis moodustab 10% maailma tsirkooniumivarudest (3. koht maailmas Austraalia ja Lõuna-Aafrika järel), on peamised leiukohad: Kovdori aluspõhjakivim baddeliit-apatiit-magnetiit Murmanski oblastis, Tugani plater tsirkoon-rutiil-ilmeniit. Tomski oblastis, Kesk-alluviaalne tsirkoon-rutiil-ilmeniit Tambovi oblastis, Lukojanovskoe alluviaalne tsirkoon-rutiil-ilmeniit Nižni Novgorodi oblastis, Katuginskoe põliselanik tsirkoon-pürokloor-krüoliit Chita piirkonnas ja Uluggen-Cloro-Tanzirek kolumbiit.
Tsirkooniumivarud 2012. aastal, tuhat tonni *
| Austraalia | 21,000.0 |
| Lõuna-Aafrika | 14,000.0 |
| India | 3,400.0 |
| Mosambiik | 1,200.0 |
| Hiina | 500.0 |
| Teised riigid | 7,900.0 |
| Aktsiad kokku | 48,000.0 |
* USA geoloogiakeskuse andmed
Tööstuses on tsirkooniumi tootmise lähteaineks tsirkooniumkontsentraadid, mille tsirkooniumdioksiidi massisisaldus on vähemalt 60–65%, mis on saadud tsirkooniumimaakide rikastamisel. Peamised meetodid metallilise tsirkooniumi saamiseks kontsentraadist on kloriid-, fluoriid- ja leeliselised protsessid. Maailma suurim tsirkoonitootja on Iluka.
Tsirkoonitootmine on koondunud Austraaliasse (2010. aastal 40% toodangust) ja Lõuna-Aafrikasse (30%). Ülejäänud tsirkoonist toodetakse enam kui kümnes teises riigis. Tsirkooni tootmine kasvas aastatel 2002–2010 keskmiselt 2,8% aastas. Suured tootjad nagu Iluka Resources, Richards Bay Minerals, Exxaro Resources Ltd ja DuPont ekstraheerivad tsirkoonit oma titaanikaevandamise kõrvalsaadusena. Nõudlus mineraalse titaani järele ei ole viimase kümnendi jooksul nii kiiresti kasvanud kui tsirkooni järele, mistõttu hakkasid tootjad välja töötama ja kasutama kõrgema tsirkoonisisaldusega mineraalliiva, näiteks Aafrikas ja Lõuna-Austraalias.
* USA geoloogiakeskuse andmed
Tsirkooniumi on tööstuses kasutatud alates 1930. aastatest. Kõrge hinna tõttu on selle kasutamine piiratud. Metallist tsirkooniumi ja selle sulameid kasutatakse tuumaenergeetikas. Tsirkooniumil on väga väike termilise neutronite püüdmise ristlõige ja kõrge sulamistemperatuur. Seetõttu kasutatakse metallilist tsirkooniumi, mis ei sisalda hafniumi, ja selle sulameid tuumaenergias tuumareaktorite kütuseelementide, kütusesõlmede ja muude konstruktsioonide valmistamiseks.
Teine tsirkooniumi kasutusvaldkond on legeerimine. Metallurgias kasutatakse seda ligatuurina. Hea deoksüdeerija ja lämmastiku eemaldaja, tõhususe poolest parem kui Mn, Si, Ti. Teraste legeerimine tsirkooniumiga (kuni 0,8%) suurendab nende mehaanilisi omadusi ja töödeldavust. Samuti muudab see vasesulamid vastupidavamaks ja kuumakindlamaks ning elektrijuhtivus väheneb veidi.
Tsirkooniumi kasutatakse ka pürotehnikas. Tsirkooniumil on märkimisväärne võime põleda õhus hapnikus (isesüttimistemperatuur - 250 ° C) praktiliselt ilma suitsu tekitamata ja suurel kiirusel. See arendab metalliliste kütuste kõrgeima temperatuuri (4650 °C). Tänu kõrgele temperatuurile kiirgab tekkiv tsirkooniumdioksiid märkimisväärsel hulgal valgust, mida kasutatakse väga laialdaselt pürotehnikas (ilutulestiku ja ilutulestiku tootmine), erinevates inimtegevuse valdkondades kasutatavate keemiliste valgusallikate (tõrvikud, raketid, valgustuspommid, FOTAB - fotoaeropommid; kasutatud fotograafias laialdaselt ühekordselt kasutatavate välklampide osana, kuni see asendati elektrooniliste välklampidega). Selles piirkonnas ei paku huvi mitte ainult metalliline tsirkoonium, vaid ka selle tseeriumiga sulamid, mis annavad oluliselt suurema valgusvoo. Tsirkooniumipulbrit kasutatakse segus oksüdeerivate ainetega (Berthollet'i sool) suitsuvaba ainena pürotehnilistes signaaltuledes ja süütenöörides, asendades detoneeriva elavhõbeda ja pliasiidi. Edukad katsed on tehtud tsirkooniumi põlemise kasutamisel valgusallikana laseri pumpamisel.
Teine tsirkooniumi rakendusala on ülijuhtides. Ülijuhtiv sulam 75% Nb ja 25% Zr (ülijuhtivus 4,2 K juures) talub koormusi kuni 100 000 A / cm2. Struktuurimaterjalina kasutatakse tsirkooniumi happekindlate keemiliste reaktorite, liitmike ja pumpade valmistamiseks. Tsirkooniumi kasutatakse väärismetallide asendajana. Tuumaenergiatööstuses on tsirkoonium peamine kütuseelementide kattematerjal.
Tsirkooniumil on kõrge, titaanist isegi kõrgem vastupidavus bioloogilisele keskkonnale ja suurepärane biosobivus, tänu millele seda kasutatakse luu-, liigese- ja hambaproteeside ning ka kirurgiliste instrumentide valmistamisel. Hambaravis on tsirkooniumdioksiidil põhinev keraamika proteeside valmistamise materjal. Lisaks on see materjal oma bioinertsuse tõttu alternatiiviks titaanile hambaimplantaatide valmistamisel.
Tsirkooniumi kasutatakse mitmesuguste lauanõude valmistamiseks, millel on suurepärased hügieenilised omadused tänu kõrgele keemilisele vastupidavusele.
Tsirkooniumdioksiidi (mp 2700 ° C) kasutatakse tulekindla bakori (bakor - baddeleyite-korund keraamika) tootmiseks. Seda kasutatakse šamoti asendajana, kuna see suurendab klaasi ja alumiiniumi sulatusahjudes kampaaniat 3-4 korda. Stabiliseeritud dioksiidil põhinevaid tulekindlaid aineid kasutatakse metallurgiatööstuses künade, teraste pidevvalamise düüside, haruldaste muldmetallide elementide sulatamise tiiglite jaoks. Seda kasutatakse ka metallkeraamikas - keraamilised-metallkatted, millel on kõrge kõvadus ja vastupidavus paljudele keemilistele reaktiividele, taluvad lühiajalist kuumutamist kuni 2750 ° C. Dioksiid on emailide kustutaja, andes neile valge ja läbipaistmatu värvi. Skandiumi, ütriumi, haruldaste muldmetallidega stabiliseeritud tsirkooniumdioksiidi kuupmodifikatsiooni põhjal saadakse materjal - kuuptsirkooniumoksiid (FIANist, kust see esmakordselt saadi), kasutatakse tsirkooniumoksiidi kõrge murdumisnäitajaga optilise materjalina. (lamedad läätsed), meditsiinis (kirurgiainstrument) sünteetilise vääriskivina (dispersioon, murdumisnäitaja ja värvimäng on suuremad kui teemandil), sünteetiliste kiudude tootmisel ja teatud tüüpi traadi tootmisel ( joonistus). Kuumutamisel juhib tsirkooniumoksiid voolu, mida mõnikord kasutatakse väga kõrgetel temperatuuridel õhus stabiilsete kütteelementide tootmiseks. Kuumutatud tsirkoonium on võimeline juhtima hapnikuioone tahke elektrolüüdina. Seda omadust kasutatakse tööstuslikes hapnikuanalüsaatorites.
Tsirkooniumhüdriidi kasutatakse tuumatehnikas väga tõhusa neutronite moderaatorina. Samuti kasutatakse tsirkooniumhüdriidi tsirkooniumi katmiseks õhukeste kilede kujul termilise lagunemise teel erinevatel pindadel.
Tsirkooniumnitriidmaterjal keraamilistele katetele, sulamistemperatuur ca 2990 °C, hüdrolüüsitud aqua regia. Leiti rakendust katetena hambaravis ja ehetes.
Tsirkoon, st. ZrSiO4 on tsirkooniumi ja hafniumi peamine allikas. Samuti ekstraheeritakse sellest mitmesuguseid haruldasi elemente ja uraani, mis on sellesse koondunud. Tsirkooniumi kontsentraati kasutatakse tulekindlate materjalide tootmisel. Tsirkooni kõrge uraanisisaldus muudab selle mugavaks mineraaliks vanuse määramiseks uraani-plii dateerimise abil. Ehetes kasutatakse tsirkoonist läbipaistvaid kristalle (hüatsint, žargoon). Tsirkooni kaltsineerimisel saadakse helesinised kivid, mida nimetatakse tähtliidiks.
Umbes 55% kogu tsirkooniumist kasutatakse keraamika tootmiseks - keraamilised plaadid seintele, põrandatele, samuti keraamiliste aluspindade tootmiseks elektroonikas. Umbes 18% tsirkoonist kasutatakse keemiatööstuses ning tarbimine selles valdkonnas on viimastel aastatel kasvanud keskmiselt 11% aastas. Metalli sulatamiseks kasutatakse umbes 22% tsirkoonit, kuid see suund pole viimasel ajal olnud nii populaarne, kuna tsirkooniumi tootmiseks on saadaval odavamad meetodid. Ülejäänud 5% tsirkoonist kasutatakse katoodtorude tootmiseks, kuid tarbimine selles valdkonnas langeb.
Tsirkooni tarbimine kasvas 2010. aastal jõudsalt 1,33 miljoni tonnini pärast seda, kui 2009. aasta ülemaailmne majanduslangus põhjustas 2008. aastaks tarbimise 18% languse. Keraamika tarbimise kasv, mis moodustas 2010. aastal 54% tsirkooni tarbimisest, eriti Hiinas ja teistes areneva majandusega riikides, nagu Brasiilias, Indias ja Iraanis, oli 2000. aastatel tsirkooni nõudluse suurenemise võtmetegur. Kuigi USA-s ja eurotsoonis on tarbimine isegi vähenenud. Tsirkooniumi tarbimine tsirkooniumi kemikaalides, sealhulgas tsirkooniumis, suurenes aastatel 2000–2010 enam kui kahekordselt, samas kui tsirkooniumi kasutamine metallilise tsirkooniumi sulatamiseks näitas madalamat kasvumäära.
Roskilli sõnul kasutatakse 90% maailmas tarbitavast tsirkooniummetallist tuumareaktorisõlmede tootmisel ning umbes 10% äädikhappetehastes kasutatavate mahutite korrosioonikindla ja kõrgsurvevoodri valmistamisel. Ekspertide hinnangul on tulevikus oodata globaalse nõudluse kasvu metallilise tsirkooniumi järele, kuna mitmed riigid (Hiina, India, Lõuna-Korea ja USA) plaanivad ehitada uusi tuumaelektrijaamu.
Tsirkooniumoksiidi, tuntud ka kui tsirkooniumoksiid, kasutatakse tööstuslikes rakendustes, sealhulgas ravimites, fiiberoptikas, veekindlates rõivastes ja kosmeetikas. Tsirkooniumoksiidi materjalide – tsirkoonijahu ja sulatatud tsirkooniumoksiidi – tarbimine on tingitud keraamiliste plaatide tootmise kiirest kasvust Hiinas. Lõuna-Korea, India ja Hiina on tsirkooniumoksiidi olulised kasvuturud. Tsirkooniumi turu-uuringu aruande kohaselt esindab Aasia Vaikse ookeani piirkond maailma suurimat ja kiiremini kasvavat piirkondlikku turgu. Saint-Gobain, mille peakontor asub Prantsusmaal, on üks suurimaid tsirkooniumoksiidi tootjaid.
Suurim tsirkooniumi lõpptarbimisturg on keraamika, mis hõlmab plaate, sanitaartehnikat ja lauanõusid. Järgmised turud, mis kasutavad tsirkooniumi tulekindlaid materjale ja valusektoreid. Tsirkoonit kasutatakse lisandina paljudes keraamilistes toodetes ning seda kasutatakse ka arvutimonitoride ja teleripaneelide klaaskatetes, kuna sellel on kiirgust neelavad omadused. Tsirkooniumtelliseid kasutatakse alternatiivina sulatatud tsirkooniumoksiidi baaslahustele.
Tsirkoon (ZrSiO4) tootmine ja tarbimine maailmas, tuhat tonni *
| aastal | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 | 2012 |
| Kogutoodang | 1300.0 | 1050.0 | 1250.0 | 1400.0 | 1200.0 |
| Hiina | 400.0 | 380.0 | 600.0 | 650.0 | 500.0 |
| Teised riigid | 750.0 | 600.0 | 770.0 | 750.0 | 600.0 |
| Kogutarbimine | 1150.0 | 980.0 | 1370.0 | 1400.0 | 1100.0 |
| Turu tasakaal | 150.0 | 70.0 | -120.0 | -- | 100.0 |
| COMEX hind | 788.00 | 830.00 | 860.00 | 2650.00 | 2650.00 |
* Kokkuvõtlikud andmed
Tsirkooniturg näitas järsku langust, mis algas 2008. aasta lõpus ja kestis kogu 2009. aasta. Tootjad on tootmist kärpinud, et vähendada kulusid ja lõpetada varude kogumine. Tarbimine hakkas taastuma 2009. aasta lõpus, kiirendas kasvu 2010. aastal ja jätkas seda 2011. aastal. Tarned, eriti Austraaliast, kus kaevandatakse üle 40% tsirkooniumimaakidest, ei kasvanud pikka aega ning teised tootjad olid sunnitud aastatel 2008-2010 turule tooma umbes 0,5 miljonit tonni oma varudest. Turu defitsiit koos varude taseme langusega viis hinnatõusuni, mis algas 2009. aasta alguses. 2011. aasta jaanuariks olid Austraalia esmaklassilise tsirkooni hinnad rekordtasemel pärast 50% tõusu 2009. aasta algusest ning jätkasid tõusu aastatel 2011–2012.
2008. aastal tõusid tsirkooniumkäsna hinnad metallitootmise tooraineks oleva tsirkoonliiva hinnatõusu tõttu. Tööstusliku tsirkooniumi hinnad tõusid 7-8% - kuni $ 100 / kg ja tuumareaktorite metallide hinnad - 10% - kuni $ 70-80. 2008. aasta lõpus ja 2009. aasta alguses oli hind mõningane hinnalangus, kuid alates 2009. aasta teisest poolest on tsirkooniumi hinnad taas tõusnud, pealegi selliselt, et tsirkooniumi keskmised hinnad olid 2009. aastal kõrgemad kui 2008. aastal. 2012. aastal tõusid tsirkooniumi hinnad 110 dollarini / kg.
Vaatamata väiksemale tarbimisele 2009. aastal ei langenud tsirkoonide hinnad järsult, kuna suurtootjad kärpisid tootmist ja alandasid laoseisu. 2010. aastal ei suutnud tootmine nõudlusega sammu pidada eelkõige seetõttu, et Hiina tsirkoonimport kasvas 2010. aastal enam kui 50%, 0,7 miljoni tonnini. Prognooside kohaselt kasvab nõudlus tsirkooni järele 2015. aastani 5,4% aastas, kuid tootmisvõimsus võib kasvada vaid 2,3% aastas. Täiendav pakkumine on seetõttu jätkuvalt piiratud ja hinnad võivad jätkata kuni uute projektide käivitumiseni.
Ajakirja Global Industry Analysts (GIA) avaldatud uurimisaruande kohaselt peaks ülemaailmne tsirkooniumiturg 2017. aastaks ulatuma 2,6 miljoni tonnini. Aruandes esitatakse müügiprognoosid ja -prognoosid aastateks 2009–2017 erinevatel geograafilistel turgudel, sealhulgas Aasia Vaikse ookeani piirkonnas, Euroopas, Jaapanis, Kanadas ja Ameerika Ühendriikides.
Rahvusvahelise tuumaenergiatööstuse kasv suurendab nõudlust tsirkooniumi järele ning suurendab selle tootmisvõimsust kogu maailmas. Teised kasvumootorid on kasvav nõudlus Aasia ja Vaikse ookeani piirkonnas, aga ka keraamiliste plaatide tootmises kogu maailmas.
Laadimine ...