Dioxyde de zirconium : propriétés et applications. Grande encyclopédie du pétrole et du gaz

La production de zirconium et de ses alliages contenant du bore nécessite un contrôle minutieux. Aucune méthode chimique de dosage du bore dans le zirconium métallique et ses alliages n'ayant été décrite dans la littérature, le but de ce travail était de développer une méthode chimique simple pour déterminer la teneur en bore du zirconium métallique et de ses alliages, en particulier dans alliages à faible teneur en niobium.
Dans la production de zirconium, la méthode à l'iodure est d'une importance industrielle, contrairement à la production de titane.
Contenus dans les émissions de la production de zirconium, catalyseurs de synthèse organique.
Le hafnium n'est obtenu qu'en tant que sous-produit de la production de zirconium de qualité réacteur. Son application principale est la fabrication de barres de contrôle dans les réacteurs nucléaires. La consommation totale ne dépasse actuellement pas 75 % de la production. Cependant, l'étude de nouveaux domaines d'application : la fabrication d'alliages à haute température, de filaments, de getters, de poudre pour lampes flash, de détonateurs - peut considérablement augmenter la demande pour le métal. Séparer l'hafnium du zirconium est un processus coûteux, et généralement les coûts de séparation sont répartis à parts égales entre le coût des deux métaux.
Il n'y a pas d'analogie complète dans les propriétés des produits des technologies plasma-fluorure et extraction-fluorure pour la production de zirconium, puisque dans la technologie d'extraction-fluorure, le zirconium et le hafnium sont séparés au stade hydrochimique par extraction. Dans le cas de l'utilisation de la technologie plasma-fluorure pour le traitement du zircon dans la purification par sublimation du zirconium à partir des impuretés indiquées dans le tableau. 3.4, l'hafnium succède principalement au zirconium.
Le procédé de séparation du zirconium et du hafnium par électrolyse des masses fondues est intéressant pour la production de zirconium, car simultanément à la production de zirconium métallique, il est purifié à partir de hafnium.
La matière première pour la production de hafnium est constituée de concentrés de zirconium ou de produits et semi-produits de la production de zirconium.
Schéma d'obtention du zirconium par la méthode Croll à l'usine d'Albany. Toutes ces difficultés nécessitent une purification poussée des réactifs utilisés dans la fabrication du zirconium et du hafnium, notamment à partir de l'oxygène, de l'eau et de l'azote, et limitent le choix des méthodes utilisables pour obtenir ces métaux.
Appareil pour recevoir. L'hafnium métallique peut être obtenu par les mêmes méthodes que celles utilisées dans la production de zirconium. Le tétrachlorure d'hafnium est purifié par distillation sous atmosphère d'hydrogène puis réduit au magnésium. Le chlorure de magnésium est éliminé de l'éponge d'hafnium dans les installations de nettoyage de l'éponge de zirconium, car lors de cette opération il n'y a pas de risque sérieux de contamination de l'hafnium par le zirconium, ou inversement. L'hafnium spongieux est refondu en arc de cercle et coulé dans des moules en cuivre.
L'hafnium métallique est obtenu par les mêmes méthodes que celles utilisées dans la production de zirconium : la méthode Croll, la méthode Croll modifiée utilisant le sodium comme agent réducteur et la méthode de Boer, ou le procédé à l'iodure.
Le procédé à l'iodure pour produire du hafnium mou et malléable est similaire à celui utilisé dans la production de zirconium, par conséquent, l'équipement avec lequel l'iodure de hafnium est obtenu est approximativement le même que dans le cas de l'obtention du zirconium. Selon les données, la température de précipitation du hafnium à partir du tétraiodure est de 1600 C et du zirconium de 1400 C.
Une étude approfondie du procédé Krol appliqué au titane peut permettre d'apporter quelques modifications au schéma technologique de production du zirconium ; il s'agit en particulier de la simplification des équipements, de la réduction du nombre d'opérations et de l'augmentation de la taille des unités.
Pour obtenir des poudres de niobium et de tantale plus pures, il est préférable d'effectuer la réduction des chlorures gazeux avec du magnésium liquide de la même manière que dans la production de zirconium.

En 1945, seulement 0 07 kg de zirconium était produit aux USA, cependant, depuis 1948, dans le cadre des travaux de création de réacteurs atomiques, la production de zirconium augmenta fortement et atteignit au bout de quelques années plusieurs dizaines de tonnes.
Des gisements de minerais de zirconium, beaucoup plus répandus dans la nature que, par exemple, le béryllium, sont disponibles, selon la presse étrangère, aux États-Unis, en Inde, au Brésil, en Australie et dans un certain nombre de pays africains. La production de zirconium aux États-Unis de 1947 à 1958 a augmenté de 3 000 fois.
En raison de ses propriétés anticorrosives élevées, le zirconium peut être utilisé pour la fabrication de pièces d'équipements chimiques, d'instruments médicaux et dans d'autres domaines technologiques. Cependant, il est peu probable que la production de zirconium aurait atteint le niveau actuel si rapidement si elle n'avait pas eu une propriété plus spécifique - une petite section efficace pour l'absorption des neutrons thermiques.
La technologie et l'équipement utilisés pour la production de hafnium par la méthode Krol sont essentiellement les mêmes que pour la production de zirconium métallique. Les modifications par rapport au processus technologique de production du zirconium sont déterminées par le remplacement ou le changement d'appareils individuels, les opérations technologiques et la qualité des matières premières. Ici, il convient de garder à l'esprit la plus grande sensibilité du tétrachlorure d'hafnium à l'humidité atmosphérique, la plus grande stabilité du chlorure d'hafnyle et la teneur en pyrophore un peu plus élevée de l'éponge métallique fraîchement obtenue.
Le hafnium étant récupéré au passage lors de la fabrication du zirconium en réacteur, sa production est proportionnelle au relargage de ce dernier, et pour 50 kg de zirconium ; on obtient environ 1 kg d'hafnium. A l'aide de ce calcul, je sépare des bribes d'informations sur la production de zirconium. Selon les prévisions] du US Mining Bureau, publié en 1975, le besoin de ce pays en hafnium au tournant des XX - - XXI siècles.
Les raies spectrales du zirconium sur les impuretés sont largement entravées par le fait qu'il est difficile de distinguer les raies faibles dans les spectres de faibles concentrations d'impuretés sur le fond du spectre multi-raies du zirconium. Cette méthode permet également de déterminer de faibles concentrations de fluor dans le zirconium métallique, ce qui est très important pour contrôler la production de zirconium électrolytique.
Le hafnium étant récupéré concurremment à la fabrication du zirconium du réacteur, sa production augmente proportionnellement à la production de ce dernier, et on obtient environ 1 kg de hafnium pour 50 kg de zirconium. Au cours de la décennie actuelle (1970 - 1980), la capacité mondiale des centrales nucléaires augmentera de 5 à 8 fois, respectivement, la production de zirconium et de hafnium augmentera. Après tout, chaque mégawatt d'énergie nucléaire nécessite de 45 à 79 kg de zirconium pour la fabrication de tuyaux et d'autres pièces. De plus, 25 à 35 % des canalisations en zirconium des réacteurs en exploitation doivent être remplacées chaque année. En conséquence, environ la même quantité de zirconium sera consommée à ces fins déjà au milieu des années 70, que pour les nouveaux réacteurs.
La technologie fluorure-sublimation de purification du tétrafluorure de zirconium à partir des fluorures Al, Ca, Cu, Fe, Mg a été bien maîtrisée en URSS dans les années 80 à l'usine chimique de Pridneprovsk lors du développement et du développement de la technologie d'extraction-fluorure pour la production de zirconium nucléaire pur.
Ca, Cu, Fe, Mg, Th) se présente sous la forme d'une composition fluorée obtenue par purification par sublimation du zirconium. Avec la production plasma à grande échelle de zirconium et de silicium, la masse accumulée de ces déchets peut devenir importante avec le temps ; pour leur traitement, on peut utiliser les technologies plasma et fréquence pour extraire ces composants sous forme d'oxydes ou de métaux dispersés (voir Ch.
En traitant 1 tonne de zircon et en en extrayant le zirconium et le silicium sous forme de fluorures, il reste 4 6 kg de A1 dans les déchets ; 0 1 kg Ca; 0 4 kg Si; 1 3 kg de fer ; 1 1 kg mg; 0 3 - 0 4 kg E; 0 3 - 0 4 kg U; 0 3 kg Ti; celles. 8 6 kg de métaux dont l'essentiel (A1, Ca, Cu, Fe, Mg, Th) se présente sous la forme d'une composition fluorée obtenue par purification par sublimation du zirconium. Avec la production plasma à grande échelle de zirconium et de silicium, la masse accumulée de ces déchets peut devenir importante avec le temps ; pour leur traitement, on peut utiliser les technologies plasma et fréquence pour extraire ces composants sous forme d'oxydes ou de métaux dispersés (voir Ch.
En 1945, seulement 0 07 kg de zirconium était produit aux USA, cependant, depuis 1948, dans le cadre des travaux de création de réacteurs atomiques, la production de zirconium augmenta fortement et atteignit au bout de quelques années plusieurs dizaines de tonnes. De ce fait, la technologie de production du zirconium, qui était rare il y a quelques années, est aujourd'hui plus avancée que la technologie de production de nombreux autres métaux connus et utilisés depuis des décennies.
Selon le principe de chauffage, les fours à arc sous vide sont classés comme fours à arc direct. Les fours à arc sous vide sont l'un des nouveaux types d'équipements électrothermiques. Leur apparition est causée par une augmentation de la production de zirconium, de titane, de molybdène et de certains autres matériaux réfractaires et chimiquement actifs.
Mais même dans ce cas, il ne peut être utilisé sans purification chimique préalable (voir Section 15.5) à partir de l'élément hafnium, qui l'accompagne toujours dans la nature, et a des propriétés chimiques similaires au zirconium. L'hafnium, récupéré dans la production de zirconium de qualité réacteur, est un excellent matériau pour la fabrication des barres de commande des réacteurs.
L'hafnium appartient au groupe IV du tableau périodique des éléments de D.I.Mendeleev et est inclus dans le sous-groupe du titane. Il appartient aux éléments épars qui n'ont pas leurs propres minéraux ; dans la nature, il accompagne le zirconium. Il est actuellement produit comme sous-produit dans la production de zirconium. En termes de propriétés chimiques et physiques, l'hafnium est proche du zirconium, mais diffère significativement de ce dernier en propriétés nucléaires.
Dans l'industrie chimique, le molybdène est utilisé sous forme de joints et de boulons pour la réparation à chaud (ravitaillement) des récipients émaillés utilisés lors du travail avec de l'acide sulfurique et des milieux acides dans lesquels se produit un dégagement d'hydrogène. Dans les produits fonctionnant dans l'acide sulfurique, des thermocouples et des vannes en molybdène sont également utilisés, et les alliages de molybdène servent de revêtement de réacteurs dans des installations conçues pour la production de chlorure d'i-butyle par des réactions impliquant les acides chlorhydrique et sulfurique à des températures supérieures à 170 C. applications dans lesquelles le molybdène est également utilisé pour l'hydrochloration en phase liquide, la production de zirconium et le thorium ultrapur.

Les entreprises qui ont créé des installations pilotes et industrielles utilisant les nouvelles technologies électriques sont restées à l'étranger. Par exemple, à l'usine métallurgique d'Ulba (Kazakhstan), il restait une installation industrielle de conversion par plasma d'hexafluorure d'uranium enrichi en isotope U-235 en oxydes d'uranium pour la fabrication de combustible nucléaire à oxyde et d'acide fluorhydrique ; à l'usine chimique du Dniepr (Ukraine) - équipement industriel pour la production de zirconium et de hafnium à partir de matières premières fluorées utilisant la technologie du creuset froid ; à l'Institut de recherche sur les isotopes stables (Géorgie) - une installation pilote à haute fréquence pour la production de carbure de bore enrichi en isotope (en isotope B-10) par chauffage direct par induction ; une installation à haute fréquence du même type est restée chez NPO Powder Metallurgy en Biélorussie. La situation n'est pas optimale dans les entreprises restées dans la Fédération de Russie.
Les entreprises qui ont créé des installations pilotes et industrielles utilisant les nouvelles technologies électriques sont restées à l'étranger. Par exemple, à l'usine métallurgique d'Ulba (Kazakhstan), une installation industrielle est restée pour la conversion par plasma d'hexafluorure d'uranium enrichi en isotope U-235 en oxydes d'uranium pour la fabrication de combustible nucléaire à oxyde et d'acide fluorhydrique ; à l'usine chimique du Dniepr (Ukraine) - équipement industriel pour la production de zirconium et de hafnium à partir de matières premières fluorées utilisant la technologie du creuset froid ; à l'Institut de recherche sur les isotopes stables (Géorgie) - une installation pilote à haute fréquence pour la production de carbure de bore enrichi en isotope (en isotope B-10) par chauffage direct par induction ; une installation à haute fréquence du même type est restée chez NPO Powder Metallurgy en Biélorussie. La situation n'est pas optimale dans les entreprises restées dans la Fédération de Russie.
Les métaux rares dispersés sont combinés en fonction de leur dispersion dans la croûte terrestre. Les éléments dispersés se trouvent généralement sous la forme d'une impureté isomorphe dans les réseaux d'autres minéraux et sont extraits en cours de route à partir de déchets métallurgiques. Ga - des déchets de la production d'aluminium, In - des déchets de la production de zinc et de plomb, T1 - des poussières de grillage de divers concentrés de sulfure, Ge - des déchets de la production de zinc et de cuivre, ainsi que des déchets du traitement du charbon, Re - de produits intermédiaires de la production de molybdène, W extrait en cours de route dans la production de zirconium. Les éléments dispersés Se et Te, que l'on retrouve sous forme d'impuretés dans divers sulfures naturels, sont récupérés soit à partir des déchets de production d'acide sulfurique, soit à partir de procédés métallurgiques.
La base de matières premières du zirconium comprend deux minéraux riches - le zircon et la baddeleyite, contenant respectivement 45 6% et 69 1% de zirconium. Dans ces minéraux, le zirconium est accompagné d'hafnium, un métal à haute section efficace d'absorption des neutrons thermiques. Par conséquent, toute technologie d'extraction et de raffinage du zirconium prévoit sa purification à partir de l'hafnium. Au début des années 1980, une nouvelle technologie pour la production de zirconium a été créée en URSS, comprenant le frittage du zircon avec du carbonate de sodium, la lixiviation ultérieure du silicate de sodium, la dissolution du zirconium dans l'acide nitrique, la séparation de l'extraction du hafnium et le raffinage :; puis le zirconium est réextrait et le cycle technologique est amené à la production de tétrafluorure de zirconium, à partir duquel le zirconium est réduit lors de la fusion thermique thermique. Le zirconium obtenu est envoyé à la production d'alliages pour la fabrication de tuyaux pour crayons combustibles.
La base de matières premières du zirconium comprend deux minéraux riches - le zircon et la baddeleyite, contenant respectivement 45 6% et 69 1% de zirconium. Dans ces minéraux, le zirconium est accompagné d'hafnium, un métal à haute section efficace d'absorption des neutrons thermiques. Par conséquent, toute technologie d'extraction et de raffinage du zirconium prévoit sa purification à partir de l'hafnium. Au début des années 1980, une nouvelle technologie pour la production de zirconium a été créée en URSS, comprenant le frittage du zircon avec du carbonate de sodium, la lixiviation ultérieure du silicate de sodium, la dissolution du zirconium dans l'acide nitrique, la séparation de l'extraction du hafnium et le raffinage ; puis le zirconium est réextrait et le cycle technologique est amené à la production de tétrafluorure de zirconium, à partir duquel le zirconium est réduit lors de la fusion thermique thermique. La technologie ultérieure comprend le raffinage par faisceau d'électrons. Le zirconium obtenu est envoyé à la production d'alliages pour la fabrication de tuyaux pour crayons combustibles.
Le zirconium, selon la structure de la couche électronique et, par conséquent, sa place dans le tableau périodique des éléments de D.I.Mendeleev est un analogue du titane dans la relation physique et chimique. Pour le métal zirconium, cela se traduit par la similitude de son titane en ce qui concerne les propriétés physiques, mécaniques, technologiques, corrosives et la nature des alliages formés. Par conséquent, au cours des 15 à 20 dernières années, il y a eu une large assimilation du zirconium: le développement de méthodes d'obtention et la mise en œuvre de la production de zirconium de haute pureté, une étude détaillée de ses propriétés et alliages.
Pour la réduction carbothermique de l'uranium à partir de matières premières oxydes, il est possible d'utiliser la technique et la technologie d'un creuset froid, basé sur un chauffage par induction à fréquence directe de la charge UsOg xCj, dans lequel sa conductivité propre ou induite est utilisée. La technologie des creusets froids à haute fréquence est actuellement développée pour la synthèse de céramiques sans oxygène (carbures, nitrures et diverses compositions céramiques ; voir les chapitres 7, 8 et 14 montrent des schémas d'installations d'induction et de fours métallurgiques pour la synthèse de matériaux céramiques sans oxygène , pour la fusion et l'affinage des métaux dans des modes séquentiels discrets et continus à l'aide de la technologie du creuset froid. Cette technologie et la technique développée peuvent, en principe, être utilisées dans la technologie à grande échelle de réduction carbothermique de l'uranium à partir de matières premières d'oxyde, nécessaire pour effectuer de la R&D pour résoudre des problèmes technologiques et instrumentaux. i, l'hafnium, les métaux des terres rares et rares, y compris le scandium ; apparurent des réacteurs métallo-diélectriques, transparents aux rayonnements électromagnétiques dans le domaine des radiofréquences, utilisés pour les synthèses à haute température de céramiques sans oxygène, pour la fusion de céramiques oxydées, voire pour la vitrification de déchets radioactifs. En outre, des travaux de recherche et de développement ont été menés pour créer un équipement combiné à fréquence plasma permettant de résoudre des problèmes chimiques, technologiques et métallurgiques ; pour certaines applications métallurgiques, un équipement mégawatt a déjà été créé et a trouvé une application pratique. Les résultats de cette R&D seront présentés dans les chapitres suivants ; il est très probable que de tels équipements seront également utilisés pour introduire dans la production industrielle la technologie de réduction carbothermique de l'uranium à partir de matières premières oxydes.
Pour la réduction carbothermique de l'uranium à partir de matières premières oxydes, il est possible d'utiliser la technique et la technologie d'un creuset froid, basé sur un chauffage par induction à fréquence directe de la charge UsOg xC, dans lequel sa conductivité propre ou induite est utilisée. La technologie des creusets froids à haute fréquence est actuellement développée pour la synthèse de céramiques sans oxygène (carbures, nitrures et diverses compositions céramiques ; voir les chapitres 7, 8 et 14 montrent des schémas d'installations d'induction et de fours métallurgiques pour la synthèse de matériaux céramiques sans oxygène , pour la fusion et l'affinage des métaux dans des modes séquentiels discrets et continus à l'aide de la technologie du creuset froid. Cette technologie et la technique développée peuvent, en principe, être utilisées dans la technologie à grande échelle de réduction carbothermique de l'uranium à partir de matières premières d'oxyde, nécessaire pour effectuer de la R&D pour résoudre des problèmes technologiques et instrumentaux. i, l'hafnium, les métaux des terres rares et rares, y compris le scandium ; apparurent des réacteurs métallo-diélectriques, transparents aux rayonnements électromagnétiques dans le domaine des radiofréquences, utilisés pour les synthèses à haute température de céramiques sans oxygène, pour la fusion de céramiques oxydées, voire pour la vitrification de déchets radioactifs. En outre, des travaux de recherche et de développement ont été menés pour créer un équipement combiné à fréquence plasma permettant de résoudre des problèmes chimiques, technologiques et métallurgiques ; pour certaines applications métallurgiques, un équipement mégawatt a déjà été créé et a trouvé une application pratique. Les résultats de cette R&D seront présentés dans les chapitres suivants ; il est très probable que de tels équipements seront également utilisés pour introduire dans la production industrielle la technologie de réduction carbothermique de l'uranium à partir de matières premières oxydes.

Oxyde de zirconium - ZrO2 (dioxyde de zirconium), cristaux incolores, PF 2900°C.

Le dioxyde de zirconium présente des propriétés amphotères, est insoluble dans l'eau et les solutions aqueuses de la plupart des acides et alcalis, mais il se dissout dans les acides fluorhydrique et sulfurique concentré, les masses fondues alcalines et les verres.

La zircone existe sous trois formes cristallines :
monoclinique stable, naturellement présente sous la forme de la baddélite minérale. tétragonale métastable à température moyenne, présente dans de nombreuses céramiques de zirconium. Le passage de la phase tétragonale du dioxyde de zirconium à la phase monoclinique s'accompagne d'une augmentation de volume, ce qui augmente la résistance de telles céramiques : des contraintes mécaniques à la pointe d'une microfissure en croissance initient une transition de phase de la modification tétragonale à une modification monoclinique , et, par conséquent, des augmentations locales de volume et, par conséquent, de pression, ce qui stabilise la microfissure, ralentissant sa hauteur.
cubique instable à haute température. De gros cristaux transparents de dioxyde de zirconium cubique, stabilisés par des impuretés d'oxydes de calcium, d'yttrium ou d'autres métaux, en raison de leur indice de réfraction et de leur dispersion élevés, sont utilisés en bijouterie comme imitation de diamants ; en URSS, de tels cristaux ont été nommés zircone cubique, de l'Institut de physique de l'Académie des sciences, où ils ont été synthétisés pour la première fois.

Le dioxyde de zirconium est largement utilisé dans la production de produits hautement réfractaires, d'émaux résistant à la chaleur, de verres réfractaires, de divers types de céramiques, de pigments céramiques, d'électrolytes solides, de revêtements de protection thermique, de catalyseurs, de pierres précieuses artificielles, d'outils de coupe et de matériaux abrasifs. Ces dernières années, la zircone a été largement utilisée dans les fibres optiques et les céramiques pour une utilisation en électronique.

En raison de ses propriétés uniques telles que la résistance à l'usure la plus élevée, une surface incroyablement lisse et pratiquement aucune interaction négative avec, par exemple, les fils et les câbles, la conductivité thermique la plus faible de tous les matériaux céramiques connus - l'oxyde de zirconium est utilisé dans de nombreux domaines technologiques.

En raison de l'interaction minimale avec les métaux, l'oxyde de zirconium est excellent pour les matrices, les matrices, les bandes de tréfilage et d'autres machines et appareils pour la production de fils et de câbles. Paires de glissement, grâce à d'excellentes propriétés tribologiques, notamment à haute température, ainsi qu'à une meilleure dilatation thermique que les aciers. Tout cela fait des matériaux à base d'oxyde de zirconium l'un des meilleurs matériaux pour les céramiques techniques et d'ingénierie.

Matériaux nanocéramiques à base de ZrO2 ont un ensemble unique de propriétés physiques et mécaniques :

contrairement aux analogues existants, grâce à une technologie de synthèse spéciale, les céramiques ont simultanément des valeurs élevées de résistance, de ténacité et de résistance à l'usure;
propriétés de haute performance sous hautes températures (supérieures à 1600°C) et environnements corrosifs sans dégradation significative des propriétés mécaniques ;
la capacité d'absorber et de retenir une quantité importante de fluide actif dans l'espace interstitiel.

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Le zirconium est un élément d'un sous-groupe latéral du quatrième groupe de la cinquième période du système périodique des éléments chimiques de D. I. Mendeleev, de numéro atomique 40. Il est désigné par le symbole Zr (latin zirconium). La substance simple zirconium (numéro CAS : 7440-67-7) est un métal gris argenté brillant. Possède une plasticité élevée, une résistance à la corrosion. Il existe sous deux modifications cristallines : α-Zr avec un réseau hexagonal de type magnésium, β-Zr avec un réseau cubique centré de type α-Fe, la température de transition est de 863°C. Le zirconium dans le l'état libre est un métal brillant. Le zirconium exempt d'impuretés est plastique et facile à travailler à chaud et à froid. L'une des propriétés les plus précieuses du zirconium est sa haute résistance à la corrosion dans divers environnements.

Être dans la nature

Les composés du zirconium sont répandus dans la lithosphère. Dans la nature, principalement du zircon (ZrSiO4), de la baddeleyite (ZrO2) et divers minéraux complexes sont répandus. Dans tous les gisements terrestres, le zirconium est accompagné de Hf, qui est inclus dans les minéraux de zircon en raison de la substitution isomorphe de l'atome de Zr. Le zircon est le minéral de zirconium le plus abondant. On le trouve dans tous les types de roches, mais principalement dans les granites et les syénites. Dans le comté de Ginderson, en Caroline du Nord, des cristaux de zircon de plusieurs centimètres de long ont été trouvés dans des pegmatites, et des cristaux pesant en kilogrammes ont été trouvés à Madagascar. La baddeleyite a été découverte par Yussak en 1892 au Brésil. Le gisement principal est situé dans la région de Pocos de Caldas (Brésil). Un bloc de baddeleyite pesant environ 30 tonnes y a été trouvé, et dans les cours d'eau et le long de la falaise, la baddeleyite se présente sous forme de galets alluviaux jusqu'à 7,5 mm de diamètre, appelés favas (du portugais fava - bob). Favas contient généralement plus de 90 % de zircone.

Application du zirconium et de ses composés

Le zirconium est utilisé dans l'industrie depuis les années 1930. En raison de son coût élevé, son utilisation est limitée. La seule entreprise spécialisée dans la production de zirconium en Russie (et sur le territoire de l'ex-URSS) est l'usine mécanique de Chepetsk (Glazov, Oudmourtie).

L'utilisation du zirconium dans l'énergie nucléaire

Le zirconium a une très petite section efficace de capture des neutrons thermiques. Ainsi, le zirconium métallique, qui ne contient pas d'hafnium, et ses alliages sont utilisés dans l'énergie nucléaire pour la fabrication d'éléments combustibles, d'échangeurs de chaleur et d'autres structures de réacteurs nucléaires, ainsi qu'un modérateur de neutrons très efficace.

L'utilisation du zirconium dans l'industrie métallurgique

en métallurgie, il est utilisé comme ligature. Un bon désoxydant et déazoté, supérieur au Mn, Si, Ti en efficacité. L'alliage des aciers au zirconium (jusqu'à 0,8 %) augmente leurs propriétés mécaniques et leur usinabilité. Il rend également les alliages de cuivre plus durables et résistants à la chaleur avec une légère perte de conductivité électrique. Le dioxyde de zirconium (PF 2700°C) est utilisé dans la production de réfractaire-bakor (bakor - céramique baddeleyite-corindon). Il est utilisé comme substitut de la chamotte. Les réfractaires à base de dioxyde stabilisé sont utilisés dans l'industrie métallurgique pour les auges, les tuyères pour la coulée continue des aciers, les creusets pour la fusion des terres rares. Il est également utilisé dans les cermets - des revêtements céramique-métal qui ont une dureté élevée et une résistance à de nombreux réactifs chimiques, résistent à un chauffage à court terme jusqu'à 2750 ° C. Le diborure de zirconium ZrB2 est un cermet ; en divers mélanges avec du nitrure de tantale et du carbure de silicium, c'est un matériau pour la fabrication de fraises.

L'utilisation du zirconium en pyrotechnie

Le zirconium a une remarquable capacité à brûler dans l'oxygène de l'air (température d'auto-inflammation - 250°C) pratiquement sans émettre de fumée, à une vitesse élevée et en développant la température la plus élevée de tous les combustibles métalliques (4650°C). En raison de la température élevée, le dioxyde de zirconium obtenu émet une quantité importante de lumière, qui est très largement utilisée en pyrotechnie (production de feux d'artifice et de feux d'artifice), la production de sources lumineuses chimiques utilisées dans divers domaines d'activité humaine (torches, fusées éclairantes, bombes éclairantes, FOTAB - bombes photo-aériennes). Dans ce domaine, non seulement le zirconium métallique présente un intérêt accru, mais aussi ses alliages avec le cérium (flux lumineux beaucoup plus élevé). Le zirconium en poudre est utilisé en mélange avec des agents oxydants (sel de Berthollet) comme agent sans fumée dans les feux de signalisation pyrotechniques et dans les fusibles, remplaçant la vapeur de mercure et l'azoture de plomb.

Application du Zirconium dans la recherche scientifique (dans le domaine de la recherche des basses températures)

L'alliage supraconducteur 75 % Nb et 25 % Zr (supraconductivité à 4,2 K) résiste à des charges jusqu'à 100 000 A/cm. L'utilisation du zirconium dans l'industrie optique - sur la base d'une modification cubique du dioxyde de zirconium, stabilisée par du scandium, de l'yttrium, des terres rares, un matériau est obtenu - de la zircone cubique (de FIAN, où elle a été obtenue pour la première fois), de la zircone cubique est utilisée comme matériau optique à indice de réfraction élevé (lentilles plates). L'utilisation du zirconium comme matériau de structure est utilisée pour la fabrication de réacteurs chimiques résistants aux acides, de raccords, de pompes, pour la production de fibres synthétiques et pour la production de certains types de fils (tréfilage). Le zirconium est utilisé comme substitut des métaux précieux. L'utilisation du zirconium en verrerie - Le zircon "déferré" est utilisé sous forme de divers réfractaires pour le revêtement des fours verriers et métallurgiques. L'utilisation du zirconium dans les industries de la construction - dans la production de céramiques de construction, d'émaux et d'émaux pour appareils sanitaires. Application du zirconium dans l'industrie légère Le zirconium est utilisé pour la fabrication de divers articles de table avec d'excellentes propriétés hygiéniques en raison de sa haute résistance chimique. L'utilisation du zirconium dans l'industrie des peintures et vernis - le dioxyde - un agent d'extinction pour les émaux, leur donne une couleur blanche et opaque. L'utilisation du zirconium dans l'industrie de la joaillerie se fait comme une pierre précieuse synthétique (la dispersion, l'indice de réfraction et le jeu de couleur sont supérieurs à ceux d'un diamant). Application du zirconium dans l'industrie aérospatiale - le carbure de zirconium (mp 3530°C) est le matériau structurel le plus important pour les moteurs à réaction nucléaires en phase solide. L'hydrure de zirconium est utilisé comme composant propulseur. Le béryllure de zirconium est extrêmement dur et résistant à l'oxydation dans l'air jusqu'à 1650°C, il est utilisé en génie aérospatial (moteurs, tuyères, réacteurs, générateurs électriques à radio-isotopes) Lorsqu'il est chauffé, le dioxyde de zirconium conduit un courant, qui est parfois utilisé pour obtenir de la chaleur éléments stables dans l'air à très haute température... Le zirconium chauffé est capable de conduire des ions oxygène en tant qu'électrolyte solide. Cette propriété est utilisée dans les analyseurs d'oxygène industriels..php sur la ligne 203 /tab/Zr.php à la ligne 203 Erreur fatale : require() : Échec de l'ouverture requise "http://www..php" (include_path = "..php à la ligne 203)

La prothèse dentaire est utilisée partout, dans toutes les cliniques dentaires. Il existe un assez grand choix de matériaux pour la fabrication de prothèses et de techniques pour leur pose. Le nouveau matériau, l'oxyde de zirconium, frappe par ses qualités et est considéré comme le meilleur pour une utilisation dans ce domaine.

en tant que composé chimique

L'oxyde ZrO2 est constitué de cristaux transparents et incolores de force spéciale, insolubles dans l'eau et la plupart des solutions d'alcalis et d'acides, mais se dissout dans les fontes alcalines, les verres, les acides fluorhydrique et sulfurique. Le point de fusion est de 2715 °C. L'oxyde de zirconium existe sous trois formes : monoclinique stable, qui se produit dans la nature, tétragonale métastable, qui fait partie de la céramique de zirconium, et cubique instable, qui est utilisé en joaillerie comme imitation des diamants. Dans l'industrie, l'oxyde de zirconium est largement utilisé en raison de sa superdureté ; on en fabrique des réfractaires, des émaux, du verre et des céramiques.

Applications de l'oxyde de zirconium

L'oxyde de zirconium a été découvert en 1789 et n'a pas été utilisé pendant longtemps, tout son énorme potentiel était inconnu de l'humanité. Ce n'est que relativement récemment que le zirconium est devenu activement utilisé dans de nombreux domaines de l'activité humaine. Il est utilisé dans l'industrie automobile, par exemple, dans la fabrication de disques de frein pour voitures haut de gamme. Dans l'industrie spatiale, il est irremplaçable - grâce à lui, les navires peuvent résister à des effets de température incroyables. Les outils coupants, les pompes contiennent également de l'oxyde de zirconium. Il est également utilisé en médecine, par exemple, comme têtes d'articulations artificielles de la hanche. Et enfin, en dentisterie, il peut montrer toutes ses meilleures qualités dans le rôle du dentier.

Oxyde de zirconium en dentisterie

En dentisterie moderne, l'oxyde de zirconium est le matériau le plus utilisé pour fabriquer des couronnes dentaires. Il s'est répandu dans ce domaine en raison de ses qualités, telles que la dureté, la résistance, la durabilité et la conservation de la forme et de l'apparence pendant longtemps, la compatibilité biologique avec les tissus humains, la belle apparence. Peut servir de matériau pour couronnes unitaires, bridges, broches, prothèses fixes utilisant des implants.

L'oxyde de zirconium, dont le prix est plus élevé que les autres types de prothèses, est difficile à traiter. C'est la raison pour laquelle ces couronnes sont les plus chères. Après avoir créé le cadre, une couche de céramique blanche y est appliquée, car l'oxyde de zirconium lui-même n'a pas de couleur. Cela permet à la céramique d'être appliquée en une couche très fine.

Couronnes sans métal en oxyde de zirconium

Dans la production de couronnes et d'oxyde de zirconium, un matériau assez nouveau. Auparavant, l'utilisation de prothèses à ossature métallique était la norme absolue et aucune alternative. Mais les scientifiques ont recherché et recherché le matériau le plus approprié qui présente à la fois un aspect esthétique et une compatibilité biologique avec les tissus du corps humain, durable et léger. Un tel matériau a été trouvé, et c'est une grande rareté dans la nature, dans ses qualités, il ne peut être comparé qu'au diamant.

Avec l'avènement des couronnes en zirconium, les patients peuvent profiter de l'esthétique et de la beauté uniques des prothèses, une autre chose est que tout le monde ne peut pas se permettre un tel bonheur. Mais en raison de sa résistance, il peut être nécessaire de dépenser de l'argent une fois pour toute - les prothèses en zirconium sont incroyablement résistantes à l'usure et durables. En raison du fait que l'oxyde de zirconium lui-même est transparent, avec une fine couche de céramique, l'effet des dents naturelles est créé. De plus, les couronnes s'adaptent parfaitement aux gencives, n'ont pas le moindre écart, ce qui crée un aspect encore plus naturel.

Esthétique et solidité

L'acier blanc est parfois appelé céramique d'oxyde de zirconium. Les couronnes fabriquées à partir de ce matériau sont 5 fois plus résistantes que les prothèses tout céramique. Quel est l'avantage de cette force? Avant l'avènement de l'oxyde de zirconium en dentisterie, les couronnes étaient fabriquées à l'aide d'une armature métallique sur laquelle une épaisse couche de céramique était appliquée. Le métal pour la force, la céramique pour l'esthétique. Mais il est impossible de créer un aspect complètement naturel de cette manière, une bande sombre est clairement visible à l'endroit du contact de la prothèse avec la gencive (un tel effet est donné par une armature métallique).

L'oxyde de zirconium n'est pas inférieur en résistance au métal et vous permet de transmettre la couleur et la transparence naturelles, comme une dent naturelle, sans taches de couleur inutiles. Il est de nature similaire aux tissus de la dent, a une transmission lumineuse. Les rayons lumineux pénétrant la couronne sont réfractés et dispersés de manière naturelle, créant l'effet d'un sourire sain et beau. Lors de l'installation d'une prothèse, les dentistes sélectionnent une couleur qui ne diffère pas de la couleur des autres dents saines. Par conséquent, la couronne ne se dévoile pas et se confond avec des dents saines.

Biocompatibilité

Les métaux à partir desquels les prothèses céramo-métalliques sont créées provoquent parfois des réactions allergiques chez le patient, l'apparition d'inflammation et une dépendance à long terme à la prothèse. Les couronnes en oxyde de zirconium sont idéales pour les personnes hypersensibles et intolérantes aux métaux.

Cela est dû à leurs propriétés :

Composition sûre (ne contient pas
Résistant aux acides, faible solubilité.
La surface lisse empêche l'accumulation de dépôts.
Inertie aux autres matériaux présents dans la cavité buccale.
L'isolation thermique élevée garantit aucun inconfort lors de la consommation d'aliments chauds ou froids.
Préparation minimale d'une dent saine. La résistance du matériau vous permet de créer des armatures fines, réduisant ainsi la dent au minimum et préservant un tissu dentaire plus sain.

Contre-indications

L'oxyde de zirconium, dont les propriétés sont idéales pour les prothèses dentaires, n'a presque aucune contre-indication, à l'exception de ces caractéristiques individuelles du corps humain:

La morsure profonde est une pathologie de la structure de la mâchoire, dans laquelle la mâchoire supérieure recouvre un tiers des dents inférieures lorsqu'elle est fermée. Le défaut entraîne une pression excessive sur les dents de la mâchoire supérieure et menace d'une abrasion accrue de l'émail des dents.
Le bruxisme est une anomalie du grincement des dents, le plus souvent pendant le sommeil. La raison n'est pas entièrement comprise, mais de nombreux scientifiques s'accordent à dire que le bruxisme est le résultat d'un déséquilibre mental et du stress. Conduit à des dommages à l'émail et à l'abrasion des dents.

Faire des couronnes

L'oxyde de zirconium est difficile à traiter, la production de couronnes à partir de celui-ci est donc un processus laborieux. Il comprend plusieurs étapes :

La cavité buccale est préparée, la dent est meulée sous la couronne.
Une empreinte est prise à partir de la dent meulée, un modèle de la future couronne est réalisé.
Un balayage laser du modèle est effectué, les données sont saisies dans un ordinateur pour traitement.
Un programme informatique spécial simule la charpente en tenant compte de toutes les nuances (par exemple, le retrait de la charpente après cuisson).
Une rectifieuse numérique est connectée à un ordinateur avec les données reçues et un cadre est créé à partir d'une ébauche de zirconium.
Le cadre usiné est placé pour fritter la masse et offrir une plus grande résistance.
L'armature finie est recouverte d'une masse céramique d'une certaine teinte choisie pour un patient particulier.

Les avantages des couronnes en zirconium par rapport à la céramo-métallique

Si des prothèses sont nécessaires, le patient est confronté à la question de savoir quelles dents artificielles choisir. L'oxyde de zirconium présente de nombreux avantages par rapport aux autres matériaux :

Les prothèses avec couronnes en zircone ne nécessitent pas l'ablation du nerf.
L'absence de métal dans la structure, ce qui élimine les problèmes tels que les réactions allergiques, le goût métallique dans la bouche.
Absence garantie de développement de maladies sous la couronne. La prothèse s'adapte parfaitement aux gencives, les particules de nourriture et les bactéries ne s'y infiltrent pas.
La précision du cadre. Le traitement numérique des données garantit une précision incroyable dans la fabrication de la structure.
Correspondance individuelle des couleurs. La prothèse finie ne peut pas être distinguée visuellement du reste, des dents saines.
Possibilité de faire un pont de n'importe quelle longueur;
Facilité de construction.
Absence de réaction aux aliments froids et chauds. Le port de cermets peut provoquer une gêne à haute ou basse température. L'oxyde de zirconium ne donne pas une telle réaction.
Aspect absolument naturel.
L'absence de bordure grise dans la zone de contact avec les gencives.
Lors de la préparation des prothèses, il n'est pas nécessaire de trop affûter la dent.
Les couronnes ne se déforment pas et conservent leur forme et leur forme pendant longtemps.

Les composés du zirconium sont répandus dans la lithosphère. Selon diverses sources, le clarke de zirconium est de 170 à 250 g/t. Concentration dans l'eau de mer 5 · 10-5 mg / l. Le zirconium est un élément lithophile. Dans la nature, ses composés sont connus exclusivement avec de l'oxygène sous forme d'oxydes et de silicates. Malgré le fait que le zirconium soit un oligo-élément, il existe une quarantaine de minéraux dans lesquels le zirconium est présent sous forme d'oxydes ou de sels. Dans la nature, principalement du zircon (ZrSiO4) (67,1% ZrO2), de la baddeleyite (ZrO2) et divers minéraux complexes (eudialyte (Na, Ca) 5 (Zr, Fe, Mn), etc.) sont répandus. Dans tous les gisements terrestres, le zirconium est accompagné de Hf, qui est inclus dans les minéraux de zircon en raison de la substitution isomorphe de l'atome de Zr.
Le zircon est le minéral de zirconium le plus abondant. On le trouve dans tous les types de roches, mais principalement dans les granites et les syénites. Dans le comté de Ginderson, en Caroline du Nord, des cristaux de zircon de plusieurs centimètres de long ont été trouvés dans des pegmatites, et des cristaux pesant en kilogrammes ont été trouvés à Madagascar. La baddeleyite a été découverte par Yussak en 1892 au Brésil. Le gisement principal est situé dans la région de Pocos de Caldas (Brésil). Les plus gros gisements de zirconium se trouvent aux USA, en Australie, au Brésil, en Inde.
En Russie, qui représente 10 % des réserves mondiales de zirconium (3ème place mondiale après l'Australie et l'Afrique du Sud), les principaux gisements sont : Kovdor bedrock baddelite-apatite-magnetite dans la région de Mourmansk, Tugan placer zircon-rutile-ilmenite dans la région de Tomsk, le zircon-rutile-ilménite alluvial central dans la région de Tambov, le zircon-rutile-ilménite alluvial de Lukoyanovskoe dans la région de Nijni Novgorod, le zircon-pyrochlore-cryolite indigène Katuginskoe dans la région de Chita et le zircon-pyrochlore indigène Ulug-Tanzek- colombite.

Réserves de zirconium en 2012, milliers de tonnes *

Australie	21,000.0
Afrique du Sud	14,000.0
Inde	3,400.0
Mozambique	1,200.0
Chine	500.0
Autres pays	7,900.0
Stocks totaux	48,000.0

* Données de l'US Geological Survey

Dans l'industrie, la matière première pour la production de zirconium est constituée de concentrés de zirconium à teneur massique en dioxyde de zirconium d'au moins 60 à 65 %, obtenus par enrichissement de minerais de zirconium. Les principales méthodes d'obtention de zirconium métallique à partir d'un concentré sont les procédés au chlorure, au fluorure et alcalins. Le plus grand producteur de zircon au monde est Iluka.
La production de zircon est concentrée en Australie (40 % de la production en 2010) et en Afrique du Sud (30 %). Le reste du zircon est produit dans plus d'une douzaine d'autres pays. La production de zircon a augmenté en moyenne de 2,8 % par an entre 2002 et 2010. De grands producteurs tels qu'Iluka Resources, Richards Bay Minerals, Exxaro Resources Ltd et DuPont extraient le zircon comme sous-produit de leur extraction de titane. La demande pour le minerai de titane n'a pas augmenté aussi rapidement que dans le cas du zircon au cours de la dernière décennie, de sorte que les producteurs ont commencé à développer et à exploiter des sables minéraux à plus forte teneur en zircon, comme en Afrique et en Australie-Méridionale.

* Données de l'US Geological Survey

Le zirconium est utilisé dans l'industrie depuis les années 1930. En raison de son coût élevé, son utilisation est limitée. Le zirconium métallique et ses alliages sont utilisés dans l'ingénierie nucléaire. Le zirconium a une très petite section efficace de capture des neutrons thermiques et un point de fusion élevé. Par conséquent, le zirconium métallique, qui ne contient pas d'hafnium, et ses alliages sont utilisés dans l'énergie nucléaire pour la fabrication d'éléments combustibles, d'assemblages combustibles et d'autres structures de réacteurs nucléaires.
Un autre domaine d'application du zirconium est l'alliage. En métallurgie, il est utilisé comme ligature. Un bon désoxydant et déazoté, supérieur au Mn, Si, Ti en efficacité. L'alliage des aciers au zirconium (jusqu'à 0,8 %) augmente leurs propriétés mécaniques et leur usinabilité. Il rend également les alliages de cuivre plus durables et résistants à la chaleur avec une légère perte de conductivité électrique.
Le zirconium est également utilisé en pyrotechnie. Le zirconium a une capacité remarquable à brûler dans l'oxygène de l'air (température d'auto-inflammation - 250°C) pratiquement sans produire de fumée et à grande vitesse. Cela développe la température la plus élevée pour les combustibles métalliques (4650 ° C). En raison de la température élevée, le dioxyde de zirconium obtenu émet une quantité importante de lumière, qui est très largement utilisée en pyrotechnie (production de feux d'artifice et de feux d'artifice), la production de sources lumineuses chimiques utilisées dans divers domaines d'activité humaine (torches, fusées éclairantes, bombes éclairantes, FOTAB - bombes photo-aériennes ; largement utilisées en photographie dans le cadre des lampes flash jetables jusqu'à ce qu'elles soient supplantées par les flashs électroniques). Pour une utilisation dans ce domaine, non seulement le zirconium métallique est intéressant, mais aussi ses alliages avec le cérium, qui donnent un flux lumineux nettement plus élevé. Le zirconium en poudre est utilisé en mélange avec des agents oxydants (sel de Berthollet) comme agent sans fumée dans les feux de signalisation pyrotechniques et dans les fusibles, remplaçant la vapeur de mercure et l'azoture de plomb. Des expériences réussies ont été menées sur l'utilisation de la combustion du zirconium comme source lumineuse pour le pompage d'un laser.
Une autre application du zirconium est dans les supraconducteurs. L'alliage supraconducteur 75 % Nb et 25 % Zr (supraconductivité à 4,2 K) résiste à des charges jusqu'à 100 000 A/cm2. Sous la forme d'un matériau structurel, le zirconium est utilisé pour la fabrication de réacteurs chimiques résistants aux acides, de raccords et de pompes. Le zirconium est utilisé comme substitut des métaux précieux. Dans l'industrie électronucléaire, le zirconium est le principal matériau de gainage des éléments combustibles.
Le zirconium a une résistance élevée aux milieux biologiques, encore plus élevée que le titane, et une excellente biocompatibilité, grâce à laquelle il est utilisé pour créer des prothèses osseuses, articulaires et dentaires, ainsi que des instruments chirurgicaux. En dentisterie, les céramiques à base de dioxyde de zirconium sont un matériau pour la fabrication de prothèses dentaires. De plus, de par sa bio-inertie, ce matériau sert d'alternative au titane dans la fabrication des implants dentaires.
Le zirconium est utilisé pour la fabrication d'une variété de vaisselle avec d'excellentes propriétés hygiéniques en raison de sa haute résistance chimique.
Le dioxyde de zirconium (PF 2700°C) est utilisé pour la production de réfractaire-bakor (bakor - céramique baddeleyite-corindon). Il est utilisé en remplacement de la chamotte, car il multiplie par 3 à 4 la campagne dans les fours de fusion du verre et de l'aluminium. Les réfractaires à base de dioxyde stabilisé sont utilisés dans l'industrie métallurgique pour les auges, les tuyères pour la coulée continue des aciers, les creusets pour la fusion des terres rares. Il est également utilisé dans les cermets - des revêtements céramique-métal qui ont une dureté élevée et une résistance à de nombreux réactifs chimiques, résistent à un chauffage à court terme jusqu'à 2750 ° C. Le dioxyde est un désaltérant pour les émaux, leur donnant une couleur blanche et opaque. Sur la base de la modification cubique du dioxyde de zirconium, stabilisé par du scandium, de l'yttrium et des terres rares, un matériau est obtenu - la zircone cubique (de FIAN, où elle a été obtenue pour la première fois), la zircone cubique est utilisée comme matériau optique à indice de réfraction élevé (lentilles plates), en médecine (instrument chirurgical), en tant que pierre synthétique (dispersion, indice de réfraction et jeu de couleur supérieurs à ceux d'un diamant), dans la fabrication de fibres synthétiques et dans la fabrication de certains types de fils ( dessin). Lorsqu'elle est chauffée, la zircone conduit un courant, qui est parfois utilisé pour produire des éléments chauffants stables dans l'air à très haute température. Le zirconium chauffé est capable de conduire des ions oxygène en tant qu'électrolyte solide. Cette propriété est utilisée dans les analyseurs d'oxygène industriels.
L'hydrure de zirconium est utilisé en génie nucléaire comme modérateur de neutrons très efficace. De plus, l'hydrure de zirconium est utilisé pour revêtir le zirconium sous forme de films minces par décomposition thermique sur diverses surfaces.
Matériau en nitrure de zirconium pour revêtements céramiques, point de fusion d'environ 2990 ° C, hydrolysé en eau régale. Application trouvée en tant que revêtements en dentisterie et en bijouterie.
Zircon, c'est-à-dire Le ZrSiO4 est la principale source minérale du zirconium et de l'hafnium. En outre, divers éléments rares et de l'uranium en sont extraits, qui s'y concentrent. Le concentré de zirconium est utilisé dans la production de réfractaires. La forte teneur en uranium du zircon en fait un minéral pratique pour la détermination de l'âge par datation uranium-plomb. Les cristaux transparents de zircon sont utilisés en bijouterie (jacinthe, jargon). Lorsque le zircon est calciné, des pierres bleu vif appelées starlite sont obtenues.
Environ 55% de tout le zirconium est utilisé pour la production de céramiques - carreaux de céramique pour murs, sols, ainsi que pour la production de substrats céramiques dans l'électronique. Environ 18% du zircon est utilisé dans l'industrie chimique, et la consommation dans ce domaine a augmenté ces dernières années de 11% en moyenne par an. Pour la fusion des métaux, environ 22% de zircon est utilisé, mais cette direction n'a pas été aussi populaire récemment en raison de la disponibilité de méthodes moins chères pour produire du zirconium. Les 5% restants de zircon sont utilisés pour la production de tubes cathodiques, mais la consommation dans ce domaine est en baisse.
La consommation de zircon a fortement augmenté en 2010 pour atteindre 1,33 million de tonnes, après que le ralentissement économique mondial de 2009 a entraîné une baisse de la consommation de 18 % en 2008. La croissance de la consommation de céramique, qui représentait 54 % de la consommation de zircon en 2010, notamment en Chine et dans d'autres économies émergentes comme le Brésil, l'Inde et l'Iran, a été un facteur clé de l'augmentation de la demande de zircon dans les années 2000. Aux États-Unis et dans la zone euro, la consommation a même diminué. La consommation de zircon dans les produits chimiques à base de zirconium, y compris la zircone, a plus que doublé entre 2000 et 2010, tandis que l'utilisation de zircon pour fondre le zirconium métallique a affiché des taux de croissance plus faibles.
Selon Roskill, 90 % du métal zirconium consommé dans le monde est utilisé dans la production d'assemblages de réacteurs nucléaires et environ 10 % dans la fabrication de revêtements résistant à la corrosion et à haute pression de conteneurs utilisés dans les usines d'acide acétique. Selon les experts, à l'avenir, une augmentation de la demande mondiale de zirconium métallique est attendue, puisque plusieurs pays (Chine, Inde, Corée du Sud et États-Unis) envisagent de construire de nouvelles centrales nucléaires.
L'oxyde de zirconium, également connu sous le nom de zircone, est utilisé dans des applications industrielles, notamment les produits pharmaceutiques, les fibres optiques, les vêtements imperméables et les cosmétiques. Il y a une plus grande consommation de matériaux à base de zircone - farine de zircone et zircone fondue en raison de l'augmentation rapide de la production de carreaux de céramique en Chine. La Corée du Sud, l'Inde et la Chine sont des marchés de croissance importants pour l'oxyde de zirconium. Selon le rapport d'étude de marché du zirconium, la région Asie-Pacifique représente le marché régional le plus important et le plus dynamique au monde. Saint-Gobain, dont le siège est en France, est l'un des plus grands fabricants de zircone.
Le plus grand marché d'utilisation finale du zirconium est celui de la céramique, qui comprend les carreaux, les articles sanitaires et la vaisselle. Les prochains plus grands marchés qui utilisent des matériaux réfractaires au zirconium et les secteurs de la fonderie. Le zircon est utilisé comme additif dans une grande variété de produits céramiques, et il est également utilisé dans les revêtements de verre des écrans d'ordinateur et des panneaux de télévision, car il possède des propriétés d'absorption des rayonnements. Les briques en zircone sont utilisées comme alternative aux solutions à base de zircone fondue.

Production et consommation de zircon (ZrSiO4) dans le monde, milliers de tonnes *

an	2008	2009	2010	2011	2012
Production totale	1300.0	1050.0	1250.0	1400.0	1200.0
Chine	400.0	380.0	600.0	650.0	500.0
Autres pays	750.0	600.0	770.0	750.0	600.0
Consommation totale	1150.0	980.0	1370.0	1400.0	1100.0
Équilibre du marché	150.0	70.0	-120.0	--	100.0
Prix COMEX	788.00	830.00	860.00	2650.00	2650.00

* Données récapitulatives

Le marché du zircon a connu une forte baisse qui a débuté fin 2008 et s'est poursuivie tout au long de 2009. Les fabricants ont réduit la production pour réduire les coûts et arrêter le stockage. La consommation a commencé à se redresser fin 2009, a accéléré la croissance en 2010 et l'a poursuivie en 2011. L'approvisionnement, notamment en provenance d'Australie, où plus de 40 % des minerais de zirconium sont extraits, n'a pas augmenté depuis longtemps, et d'autres producteurs ont été contraints de mettre sur le marché environ 0,5 million de tonnes de leurs réserves au cours de la période 2008-2010. La pénurie sur le marché, conjuguée à la baisse des niveaux de stocks, a entraîné une augmentation des prix qui a commencé au début de 2009. En janvier 2011, les prix australiens du zircon premium étaient à des niveaux record après avoir augmenté de 50 % depuis le début de 2009 et ont continué à augmenter en 2011-2012.
En 2008, les prix de l'éponge de zirconium ont augmenté en raison de la hausse des prix du sable de zircon, qui est une matière première pour la production de métal. Les prix des qualités industrielles de zirconium ont augmenté de 7 à 8% - jusqu'à 100 USD / kg, et pour le métal pour réacteurs nucléaires - de 10% - jusqu'à 70-80 USD. Fin 2008 et début 2009, il y avait une légère baisse des prix, cependant depuis le second semestre 2009, les prix du zirconium ont d'ailleurs repris leur croissance de telle sorte que les prix moyens du zirconium en 2009 étaient plus élevés qu'en 2008. En 2012, les prix du zirconium sont passés à 110 $/kg.

Malgré la baisse de la consommation en 2009, les prix du zircon n'ont pas chuté, les grands producteurs ayant réduit leur production et leurs stocks. En 2010, la production n'a pas pu suivre la demande, principalement parce que les importations chinoises de zircon ont augmenté de plus de 50 % en 2010 pour atteindre 0,7 million de tonnes. La demande de zircon devrait augmenter de 5,4 % par an jusqu'en 2015, mais la capacité de production pourrait n'augmenter que de 2,3 % par an. L'offre supplémentaire restera donc limitée et les prix pourraient continuer à augmenter jusqu'à ce que de nouveaux projets soient opérationnels.
Selon un rapport de recherche publié par Global Industry Analysts (GIA), le marché mondial du zirconium devrait atteindre 2,6 millions de tonnes d'ici 2017. Le rapport fournit des estimations et des projections des ventes de 2009 à 2017 sur divers marchés géographiques, notamment l'Asie-Pacifique, l'Europe, le Japon, le Canada et les États-Unis.
La croissance de l'industrie internationale de l'énergie nucléaire augmentera la demande de zirconium et augmentera sa capacité de production à l'échelle mondiale. D'autres moteurs de croissance sont la demande croissante dans la région Asie-Pacifique, ainsi que dans la production de carreaux de céramique dans le monde.