ცირკონი ყველაზე გავრცელებული ცირკონიუმის მინერალია. გვხვდება ყველა სახის კლდეში, მაგრამ ძირითადად გრანიტებსა და სიენიტებში. გინდერსონის ოლქში (ჩრდილოეთი კაროლინა) ცირკონის კრისტალები რამდენიმე სანტიმეტრის სიგრძის პეგმატიტებში აღმოაჩინეს, ხოლო კილოგრამიანი კრისტალები აღმოაჩინეს მადაგასკარში. Baddeleyite აღმოაჩინა ჰუსაკმა 1892 წელს ბრაზილიაში. მთავარი საბადო მდებარეობს პოკოს დე კალდასის რეგიონში (ბრაზილია). ყველაზე დიდი ცირკონიუმის საბადოები მდებარეობს აშშ-ში, ავსტრალიაში, ბრაზილიასა და ინდოეთში.
რუსეთში, რომელიც ცირკონიუმის მსოფლიო მარაგის 10%-ს შეადგენს (მსოფლიოში მე-3 ადგილი ავსტრალიისა და სამხრეთ აფრიკის შემდეგ), ძირითადი საბადოებია: კოვდორსკის პირველადი ბადდელიტი-აპატიტი-მაგნიტი მურმანსკის რეგიონში, ტუგანსკოეს პლაცერი ცირკონი-რუტილი-ილმენიტი. ტომსკის რაიონში, ცენტრალური ალუვიური ცირკონი-რუტილი-ილმენიტი ტამბოვის რაიონში, ლუკოიანოვსკოე ალუვიური ცირკონი-რუტილი-ილმენიტი ნიჟნი ნოვგოროდის რაიონში, კატუგინსკოე პირველადი ცირკონი-პიროქლორი-კრიოლიტი ჩიტას რეგიონში და ულუგ-ტანზეკ-პიროჩორლკონის პირველადი. კოლუმბიტი.
რეზერვები ცირკონიუმის საბადოებზე 2012 წელს, ათასი ტონა *
| ავსტრალია | 21,000.0 |
| სამხრეთ აფრიკა | 14,000.0 |
| ინდოეთი | 3,400.0 |
| მოზამბიკი | 1,200.0 |
| ჩინეთი | 500.0 |
| Სხვა ქვეყნები | 7,900.0 |
| სულ აქციები | 48,000.0 |
* აშშ გეოლოგიური სამსახურის მონაცემები
ინდუსტრიაში, ცირკონიუმის წარმოების საწყისი ნედლეული არის ცირკონიუმის კონცენტრატები ცირკონიუმის დიოქსიდის მასის შემცველობით მინიმუმ 60-65%, მიღებული ცირკონიუმის მადნების გამდიდრებით. კონცენტრატიდან ლითონის ცირკონიუმის მიღების ძირითადი მეთოდებია ქლორიდი, ფტორი და ტუტე პროცესები. მსოფლიოში ყველაზე დიდი ცირკონის მწარმოებელი არის ილუკა.
ცირკონის წარმოება კონცენტრირებულია ავსტრალიაში (წარმოების 40% 2010 წელს) და სამხრეთ აფრიკა(ოცდაათი%). დანარჩენი ცირკონი იწარმოება ათზე მეტ ქვეყანაში. ცირკონის წარმოება ყოველწლიურად გაიზარდა საშუალოდ 2.8%-ით 2002-2010 წლებში. მსხვილი მწარმოებლები, როგორებიცაა Iluka Resources, Richards Bay Minerals, Exxaro Resources Ltd და DuPont ცირკონის ექსტრაქტით, როგორც ქვეპროდუქტი ტიტანის მოპოვების დროს. ტიტანის მინერალებზე მოთხოვნა არ გაიზარდა ისეთივე ტემპით, როგორც ცირკონი გასულ ათწლეულში, ამიტომ მწარმოებლებმა დაიწყეს მინერალური ქვიშის საბადოების განვითარება და ექსპლუატაცია ცირკონის მაღალი შემცველობით, მაგალითად, აფრიკასა და სამხრეთ ავსტრალიაში.
* აშშ გეოლოგიური სამსახურის მონაცემები
ცირკონიუმი მრეწველობაში მე-20 საუკუნის 30-იანი წლებიდან გამოიყენება. იმის გამო მაღალი ფასიმისი გამოყენება შეზღუდულია. ლითონის ცირკონიუმი და მისი შენადნობები გამოიყენება ბირთვულ ენერგიაში. ცირკონიუმს აქვს ძალიან მცირე თერმული ნეიტრონის დაჭერის ჯვარი და მაღალი დნობის წერტილი. ამრიგად, მეტალის ცირკონიუმი, რომელიც არ შეიცავს ჰაფნიუმს, და მისი შენადნობები გამოიყენება ბირთვულ ენერგიაში საწვავის ელემენტების, საწვავის შეკრებებისა და ბირთვული რეაქტორების სხვა სტრუქტურების დასამზადებლად.
ცირკონიუმის გამოყენების კიდევ ერთი სფეროა შენადნობები. მეტალურგიაში გამოიყენება შენადნობის სახით. კარგი დეოქსიდიზატორი და დენიტროგენიზატორი, ეფექტურობით აღემატება Mn, Si, Ti. ფოლადების შენადნობი ცირკონიუმით (0,8%-მდე) ზრდის მათ მექანიკურ თვისებებს და დამუშავების შესაძლებლობას. ის ასევე ხდის სპილენძის შენადნობებს უფრო გამძლე და სითბოს მდგრადობას ელექტრული გამტარობის მცირე დაკარგვით.
ცირკონიუმი ასევე გამოიყენება პიროტექნიკაში. ცირკონიუმს აქვს ჰაერში ჟანგბადის დაწვის შესანიშნავი უნარი (თვითალთების ტემპერატურა - 250°C) პრაქტიკულად კვამლის გარეშე და მაღალი სიჩქარით. ამ შემთხვევაში, ლითონის აალებადი ნივთიერებების უმაღლესი ტემპერატურა ვითარდება (4650°C). მაღალი ტემპერატურის გამო, მიღებული ცირკონიუმის დიოქსიდი ასხივებს მნიშვნელოვან რაოდენობას შუქს, რომელიც ძალიან ფართოდ გამოიყენება პიროტექნიკაში (ფეიერვერკების და ფეიერვერკების წარმოებაში), ქიმიური სინათლის წყაროების წარმოებაში, რომლებიც გამოიყენება სხვადასხვა სფეროებშიადამიანის საქმიანობა (ჩირაღდნები, სროლები, სროლების ბომბები, FOTAB - ფოტო საჰაერო ბომბები; ფართოდ გამოიყენება ფოტოგრაფიაში, როგორც ერთჯერადი ფლეშ ნათურების ნაწილი, სანამ ის არ შეიცვალა ელექტრონული ციმციმებით). ამ სფეროში გამოსაყენებლად საინტერესოა არა მხოლოდ ცირკონიუმის ლითონი, არამედ მისი შენადნობები ცერიუმით, რომლებიც უზრუნველყოფენ მნიშვნელოვნად მაღალ მანათობელ ნაკადს. ფხვნილი ცირკონიუმი გამოიყენება ჟანგვის აგენტებთან (ბერტოლეტის მარილი) ნარევში, როგორც უკვამლო აგენტი პიროტექნიკურ სასიგნალო ნათურებში და საკრავებში, რომელიც ცვლის ვერცხლისწყლისა და ტყვიის აზიდის ფულმინატს. წარმატებული ექსპერიმენტები ჩატარდა ცირკონიუმის წვის, როგორც სინათლის წყაროს ლაზერის სატუმბი გამოყენების შესახებ.
ცირკონიუმის კიდევ ერთი გამოყენება არის სუპერგამტარებში. სუპერგამტარი შენადნობი 75% Nb და 25% Zr (ზეგამტარობა 4,2 K-ზე) უძლებს დატვირთვას 100000 A/cm2-მდე. სტრუქტურული მასალის სახით ცირკონიუმი გამოიყენება მჟავაგამძლე ქიმიური რეაქტორების, ფიტინგებისა და ტუმბოების წარმოებაში. ცირკონიუმი გამოიყენება როგორც ძვირფასი ლითონების შემცვლელი. ბირთვულ ენერგიაში ცირკონიუმი საწვავის მოპირკეთების მთავარი მასალაა.
ცირკონიუმს აქვს მაღალი მდგრადობა ბიოლოგიური გარემოს მიმართ, ტიტანზე მეტიც და შესანიშნავი ბიოთავსებადობა, რის გამოც მას იყენებენ ძვლის, სახსრების და კბილის პროთეზების, ასევე ქირურგიული ინსტრუმენტების შესაქმნელად. სტომატოლოგიაში ცირკონიუმის დიოქსიდზე დაფუძნებული კერამიკა არის მასალა სტომატოლოგიური პროთეზირების დასამზადებლად. გარდა ამისა, მისი ბიოინერტულობის გამო, ეს მასალა ემსახურება ტიტანის ალტერნატივას სტომატოლოგიური იმპლანტების წარმოებაში.
ცირკონიუმი გამოიყენება სხვადასხვა ჭურჭლის დასამზადებლად, რომელსაც აქვს შესანიშნავი ჰიგიენური თვისებები მისი მაღალი ქიმიური წინააღმდეგობის გამო.
ცირკონიუმის დიოქსიდი (mp 2700°C) გამოიყენება ცეცხლგამძლე მასალების წარმოებისთვის (ბაკორი - ბადდელიიტ-კორუნდის კერამიკა). იგი გამოიყენება ცეცხლმოკიდებული თიხის შემცვლელად, რადგან 3-4-ჯერ ზრდის ღუმელებში მინის და ალუმინის დნობის ციკლის დროს. სტაბილიზებულ დიოქსიდზე დაფუძნებული ცეცხლგამძლე მასალები გამოიყენება მეტალურგიულ მრეწველობაში ღეროებისთვის, სათვალეები ფოლადის უწყვეტი ჩამოსხმისთვის, ჭურჭელი იშვიათი მიწიერი ელემენტების დნობისთვის. იგი ასევე გამოიყენება კერმეტებში - კერამიკულ-ლითონის საფარებში, რომლებსაც აქვთ მაღალი სიმტკიცე და გამძლეობა მრავალი ქიმიური ნივთიერების მიმართ და უძლებენ ხანმოკლე გათბობას 2750°C-მდე. დიოქსიდი არის მინანქრების დამთრგუნველი, აძლევს მათ თეთრ და გაუმჭვირვალე ფერს. ცირკონიუმის დიოქსიდის კუბური მოდიფიკაციის საფუძველზე, სტაბილიზირებულია სკანდიუმით, იტრიუმით, იშვიათი მიწები, მასალა მიიღება - კუბური ცირკონია (ლებედევის ფიზიკური ინსტიტუტიდან, სადაც პირველად იქნა მიღებული), კუბური ცირკონია გამოიყენება როგორც ოპტიკური მასალა მაღალი რეფრაქციული ინდექსით (ბრტყელი ლინზები), მედიცინაში ( ქირურგიული ინსტრუმენტი), როგორც სინთეზური ძვირფასი ქვა (დისპერსია, გარდატეხის ინდექსი და ფერთა თამაში უფრო დიდია, ვიდრე ალმასის), სინთეზური ბოჭკოების წარმოებაში და გარკვეული ტიპის მავთულის წარმოებაში (ნახაზი). როდესაც გაცხელდება, ცირკონიუმის დიოქსიდი ატარებს დენს, რომელიც ზოგჯერ გამოიყენება გათბობის ელემენტების მისაღებად, რომლებიც სტაბილურია ჰაერში ძალიან მაღალ ტემპერატურაზე. მაღალი ტემპერატურა. გაცხელებულ ცირკონიუმს შეუძლია გაატაროს ჟანგბადის იონები, როგორც მყარი ელექტროლიტი. ეს თვისება გამოიყენება სამრეწველო ჟანგბადის ანალიზატორებში.
ცირკონიუმის ჰიდრიდი გამოიყენება ბირთვულ ტექნოლოგიაში, როგორც ძალიან ეფექტური ნეიტრონული მოდერატორი. ცირკონიუმის ჰიდრიდი ასევე გამოიყენება ცირკონიუმის დასაფარად თხელი ფენების სახით მისი თერმული დაშლის გამოყენებით სხვადასხვა ზედაპირზე.
ცირკონიუმის ნიტრიდის მასალა კერამიკული საფარისთვის, დნობის წერტილი დაახლოებით 2990°C, ჰიდროლიზდება აკვა რეგიაში. ნაპოვნია გამოყენება როგორც საფარი სტომატოლოგიასა და სამკაულებში.
ცირკონი, ე.ი. ZrSiO4 არის ცირკონიუმის და ჰაფნიუმის ძირითადი წყარო. მისგან ასევე მოიპოვება სხვადასხვა იშვიათი ელემენტები და ურანი, რომელიც მასშია კონცენტრირებული. ცირკონის კონცენტრატი გამოიყენება ცეცხლგამძლე მასალების წარმოებაში. მაღალი შემცველობაურანის რაოდენობა ცირკონში ხდის მას მოსახერხებელ მინერალად ასაკის დასადგენად ურანის ტყვიის დათარიღების გამოყენებით. გამჭვირვალე ცირკონის კრისტალები გამოიყენება სამკაულებში (ჰიაცინტი, ჟარგონი). ცირკონის კალცინაციისას მიიღება კაშკაშა ლურჯი ქვები, რომელსაც სტარლიტი ეწოდება.
მთელი ცირკონიუმის დაახლოებით 55% გამოიყენება კერამიკის წარმოებისთვის - კერამიკული ფილებიკედლებისთვის, იატაკისთვის, ასევე ელექტრონიკაში კერამიკული სუბსტრატების წარმოებისთვის. ცირკონის დაახლოებით 18% გამოიყენება ქიმიური მრეწველობადა მოხმარების ზრდა ამ სფეროში შეადგენს ბოლო წლებისაშუალოდ 11% წელიწადში. ცირკონის დაახლოებით 22% გამოიყენება ლითონის დნობისთვის, მაგრამ ეს მიმართულებაა Ბოლო დროსარც ისე პოპულარულია ცირკონიუმის მოპოვების იაფი მეთოდების არსებობის გამო. ცირკონის დარჩენილი 5% გამოიყენება კათოდური მილების დასამზადებლად, მაგრამ მოხმარება ამ სფეროში მცირდება.
ცირკონის მოხმარება მკვეთრად გაიზარდა 2010 წელს 1,33 მილიონ ტონამდე, მას შემდეგ, რაც 2009 წელს გლობალური ეკონომიკური ვარდნა გამოიწვია 2008 წლისთვის მოხმარების 18%-ით შემცირებაზე. გაიზარდა მოხმარება კერამიკაში, რომელიც შეადგენდა ცირკონის მოხმარების 54%-ს 2010 წელს, განსაკუთრებით ჩინეთში, მაგრამ ასევე სხვა განვითარებად ქვეყნებში. ეკონომიკური სისტემებიბრაზილია, ინდოეთი და ირანი, 2000-იან წლებში ცირკონზე გაზრდილი მოთხოვნის მთავარი ფაქტორი იყო. აშშ-სა და ევროზონაში მოხმარება კი შემცირდა. ცირკონის მოხმარება ცირკონიუმის ქიმიკატებში, ცირკონიუმის დიოქსიდის ჩათვლით, გაორმაგდა 2000-2010 წლებში, ხოლო ცირკონის გამოყენებამ ცირკონიუმის ლითონის დნობისთვის აჩვენა ზრდის ნელი ტემპი.
როსკილის თანახმად, მსოფლიოში ცირკონიუმის ლითონის მოხმარების 90% გამოიყენება ბირთვული რეაქტორის კომპონენტების წარმოებაში და დაახლოებით 10% კოროზიისადმი მდგრადი და წარმოებაში. მაღალი წნეხებისაწარმოო ქარხნებში გამოყენებული კონტეინერების მოპირკეთება ძმარმჟავა. ექსპერტების აზრით, მომავალში ცირკონიუმის ლითონზე გლობალური მოთხოვნა გაიზრდება, ვინაიდან რიგი ქვეყნები (ჩინეთი, ინდოეთი, სამხრეთ კორეა და აშშ) გეგმავენ ახლის აშენებას. ატომური ელექტროსადგურები.
ცირკონიუმის ოქსიდი, რომელიც ასევე ცნობილია როგორც ცირკონიუმის დიოქსიდი, გამოიყენება სამრეწველო პროგრამებში, მათ შორის მედიკამენტები, ოპტიკა, წყალგაუმტარი ტანსაცმელი და კოსმეტიკა. ჩინეთში კერამიკული ფილების წარმოების სწრაფი ზრდის გამო ცირკონის მასალების უფრო დიდი მოხმარებაა - ცირკონის ფქვილი და მდნარი ცირკონია. სამხრეთ კორეაინდოეთი და ჩინეთი ცირკონიუმის ოქსიდის მნიშვნელოვანი ზრდის ბაზრებია. აზია წყნარი ოკეანე წარმოადგენს ყველაზე დიდ და სწრაფად მზარდ რეგიონს, ცირკონიუმის ბაზრის კვლევის ანგარიშის მიხედვით. რეგიონალური ბაზარიმსოფლიოში. Saint-Gobain, რომელიც დაფუძნებულია საფრანგეთში, არის ცირკონიუმის დიოქსიდის ერთ-ერთი უმსხვილესი მწარმოებელი.
ცირკონიუმის უმსხვილესი საბოლოო გამოყენების ბაზარი არის კერამიკა, რომელიც მოიცავს ფილებს, სანტექნიკას და ჭურჭელს. შემდეგი უმსხვილესი ბაზრები, რომლებიც იყენებენ ცირკონიუმის მასალებს, ცეცხლგამძლე და სამსხმელო სექტორებს. ცირკონი გამოიყენება როგორც დანამატი დიდი მრავალფეროვნებაკერამიკული ნაწარმი და ასევე გამოიყენება კომპიუტერის მონიტორებისა და ტელევიზიის პანელების მინის საფარებში, რადგან მასალას აქვს რადიაციის შთანთქმის თვისებები. ცირკონიუმით გაჟღენთილი აგური გამოიყენება როგორც ძირითადი მდნარი ცირკონიის ხსნარების ალტერნატივა.
ცირკონის (ZrSiO4) წარმოება და მოხმარება მსოფლიოში, ათასი ტონა*
| წელიწადი | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 | 2012 |
| მთლიანი წარმოება | 1300.0 | 1050.0 | 1250.0 | 1400.0 | 1200.0 |
| ჩინეთი | 400.0 | 380.0 | 600.0 | 650.0 | 500.0 |
| Სხვა ქვეყნები | 750.0 | 600.0 | 770.0 | 750.0 | 600.0 |
| მთლიანი მოხმარება | 1150.0 | 980.0 | 1370.0 | 1400.0 | 1100.0 |
| საბაზრო ბალანსი | 150.0 | 70.0 | -120.0 | -- | 100.0 |
| COMEX ფასი | 788.00 | 830.00 | 860.00 | 2650.00 | 2650.00 |
* შემაჯამებელი მონაცემები
ცირკონის ბაზარმა აჩვენა მკვეთრი ვარდნა, რომელიც დაიწყო 2008 წლის ბოლოს და გაგრძელდა 2009 წლამდე. მწარმოებლებმა შეამცირეს წარმოების მოცულობა, რათა შეამცირონ ხარჯები და შეაჩერონ მარაგები. 2009 წლის ბოლოს დაიწყო მოხმარების აღდგენა, 2010 წელს დაჩქარდა ზრდა და გაგრძელდა 2011 წელს. მარაგი, განსაკუთრებით ავსტრალიიდან, სადაც ცირკონიუმის მადნების 40%-ზე მეტი მოიპოვება, დიდი ხანია სტაგნაციას განიცდის და სხვა მწარმოებლები იძულებულნი გახდნენ თავიანთი მარაგის დაახლოებით 0,5 მილიონი ტონა ბაზარზე გაეტანათ 2008-2010 წლებში. ბაზრის დეფიციტმა, მარაგების დონის კლებასთან ერთად, გამოიწვია ფასების ზრდა, რომელიც დაიწყო 2009 წლის დასაწყისში. 2011 წლის იანვრისთვის, ავსტრალიური ცირკონის პრემიის ფასები რეკორდულ დონეზე იყო 2009 წლის დასაწყისიდან 50%-ით გაზრდის შემდეგ და 2011-2012 წლებში კიდევ უფრო მატულობდა.
2008 წელს ცირკონიუმის ღრუბელზე ფასები გაიზარდა ცირკონის ქვიშის გაძვირების გამო, რომელიც წარმოადგენს ლითონის წარმოების ნედლეულს. ცირკონიუმის სამრეწველო კლასის ფასები გაიზარდა 7-8%-ით - 100$/კგ-მდე, ხოლო ატომური რეაქტორების ლითონის 10%-ით 70-80$-მდე.2008 წლის ბოლოს და 2009 წლის დასაწყისში იყო ფასების მცირე კლება, თუმცა უკვე 2009 წლის მეორე ნახევარში ცირკონიუმის ფასებმა კვლავ აღადგინა ზრდა და ისე, რომ 2009 წელს ცირკონიუმის საშუალო ფასები 2008 წელთან შედარებით მაღალი იყო. 2012 წელს ცირკონიუმის ფასი გაიზარდა $110/კგ-მდე.
2009 წელს დაბალი მოხმარების მიუხედავად, ცირკონის ფასები მკვეთრად არ დაეცა, რადგან მსხვილმა მწარმოებლებმა შეამცირეს წარმოება და შეამცირეს მარაგები. 2010 წელს წარმოებამ ვერ დააკმაყოფილა მოთხოვნა, პირველ რიგში იმიტომ, რომ ჩინეთის ცირკონის იმპორტი გაიზარდა 50%-ზე მეტით 2010 წელს და 0,7 მილიონ ტონამდე გაიზარდა. ცირკონზე მოთხოვნა 2015 წლამდე ყოველწლიურად 5.4%-ით გაიზრდება, მაგრამ წარმოების მოცულობა შეიძლება გაიზარდოს მხოლოდ 2.3%-ით წელიწადში. შესაბამისად, დამატებითი მიწოდება შეზღუდული იქნება და ფასები შეიძლება გაგრძელდეს გაიზარდოს მანამ, სანამ ახალი პროექტები არ გამოვა.
Global Industry Analysts-ის (GIA) მიერ გამოქვეყნებული კვლევის ანგარიშის თანახმად, 2017 წლისთვის ცირკონიუმის გლობალური ბაზარი, სავარაუდოდ, 2.6 მილიონ ტონას მიაღწევს. ანგარიშში მოცემულია გაყიდვების შეფასებები და პროგნოზები 2009 წლიდან 2017 წლამდე სხვადასხვა გეოგრაფიულ ბაზრებზე, მათ შორის აზიის წყნარ ოკეანეში, ევროპაში, იაპონიაში, კანადასა და შეერთებულ შტატებში.
საერთაშორისო ბირთვული ენერგიის ინდუსტრიის ზრდა გაზრდის მოთხოვნას ცირკონიუმზე, ასევე გაზრდის მის წარმოების შესაძლებლობებს გლობალურად. ზრდის სხვა ფაქტორები ზრდის მოთხოვნას აზია-წყნარი ოკეანის რეგიონში, ისევე როგორც კერამიკული ფილების ინდუსტრიაში მთელ მსოფლიოში.
ცირკონიუმი მისი ელემენტარული ფორმით არის ვერცხლისფერი თეთრი ლითონი დამახასიათებელი თვისებებით, როგორიცაა კოროზიის წინააღმდეგობა და გამტარიანობა. ბუნებაში საკმაოდ გავრცელებულია, მაგრამ ამავე დროს ძალიან მიმოფანტული. მისი დიდი საბადოები ჯერ არ არის ნაპოვნი. ხალხმა პირველად შეიტყო ამ ლითონის არსებობის შესაძლებლობის შესახებ 1789 წელს. შემდეგ ქიმიკოსმა მ. კლაპროტმა მინერალის ცირკონის შესწავლისას შემთხვევით აღმოაჩინა მისი ოქსიდი. ეს ლითონი სუფთა სახით მიიღეს მხოლოდ 1925 წელს. თანამედროვე სამყაროყველაზე მეტად გამოიყენება ცირკონიუმი, რომლის წარმოებაც ფართოდ არის გავრცელებული სხვადასხვა სფეროებშიინდუსტრია. რა თქმა უნდა, მას ბევრი შიდა საწარმოც აწარმოებს.
ზოგადი აღწერა
უჩვეულო თვისებები არის ის, რაც პირველ რიგში განსაზღვრავს ისეთი იშვიათი ლითონის სამრეწველო ღირებულებას, როგორიცაა ცირკონიუმი. მისი წარმოება სასარგებლოა ეროვნული ეკონომიკისთვის, რადგან:
ქიმიური წინააღმდეგობის მაღალი ხარისხი.მარილმჟავას აბსოლუტურად არანაირი გავლენა არ აქვს ამ ლითონზე და ის რეაგირებს გოგირდის მჟავასთან მხოლოდ მაშინ, როდესაც მისი კონცენტრაცია არის მინიმუმ 50% და +100 გრადუსზე ზემოთ ტემპერატურაზე.
ჰაერში დაწვის უნარი პრაქტიკულად კვამლის გარეშე.ცირკონიუმი (წვრილად დაშლილი) შეიძლება სპონტანურად აალდეს 250 C ტემპერატურაზე.
ბიოლოგიური ინერცია.ცირკონიუმს აბსოლუტურად არ აქვს მავნე ზემოქმედება ადამიანისა და ცხოველის ორგანიზმზე. სამწუხაროდ, პოპულარული რწმენის საწინააღმდეგოდ, მას არ შეუძლია რაიმე სარგებელი მოიტანოს.
არა მხოლოდ თავად ეს ლითონი, არამედ მისი ნაერთებიც დიდი მოთხოვნაა ინდუსტრიაში. მინერალური ცირკონი, მაგალითად, ხასიათდება ძალიან მაღალი სიმტკიცე და სასიამოვნო ბრილიანტის ბრწყინვალება. ამიტომ, ზოგჯერ მას ალმასების იაფ შემცვლელად იყენებენ. თუმცა ბოლო დროს ცირკონი სულ უფრო ნაკლებად გამოიყენება სამკაულებში. დღესდღეობით, ბრილიანტების იმიტაცია ხშირად მზადდება კუბური ცირკონიისგან (ხელოვნური ცირკონიუმის დიოქსიდი).
სად გამოიყენება?
ცირკონიუმის წარმოება ამჟამად მეტალურგიული ინდუსტრიის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი სფეროა. მიუხედავად იმისა, რომ იგი გამოიყენება ეროვნული ეკონომიკის ბევრ სფეროში (მაგალითად, სამედიცინო ინსტრუმენტების ან პიროტექნიკური მოწყობილობების წარმოებისთვის), მას ყველაზე ხშირად იყენებენ ატომური ელექტროსადგურების წყლის გაგრილებულ ელექტრორეაქტორებში.
ნედლეული წარმოებისთვის
მისი დისპერსიის გამო, ცირკონიუმის მასობრივი წილი დედამიწის ქერქში, სამწუხაროდ, ჯერ არ არის დადგენილი. მეცნიერთა აზრით, ეს შეიძლება იყოს 170-250 გრამი ტონაზე. სინამდვილეში, ბუნებაში ბევრი ცირკონის მინერალია. ჩართულია ამ მომენტშიმეცნიერებმა იციან მათი 40-მდე სახეობა. თუმცა, ყველაზე ხშირად ცირკონიუმის წარმოებისთვის გამოიყენება მხოლოდ შემდეგი ნედლეული:
ბადელეიტი;
ევდიალიტი;
როგორც უკვე აღვნიშნეთ, პლანეტაზე დიდი ცირკონის საბადოები არ არის. რუსეთში ასეთი მინერალების მხოლოდ რამდენიმე მცირე საბადოა. ისინი ასევე მოიპოვება ისეთ ქვეყნებში, როგორიცაა აშშ, ინდოეთი, ბრაზილია და ავსტრალია. ცირკონიუმის წარმოებისთვის ყველაზე გავრცელებული მინერალი, რა თქმა უნდა, ცირკონია (ZrSiO4). უმეტეს შემთხვევაში მას ბუნებაში ჰაფნიუმი ახლავს.
ცირკონიუმის წარმოება რუსეთში: მახასიათებლები
რუსეთის ფედერაციაში ამ ლითონის წარმოებას ამჟამად ახორციელებს ერთი საწარმო - ჩეპეცკის მექანიკური ქარხანა, რომელიც მდებარეობს ქალაქ გლაზოვში (უდმურტია). მისი პირველი სახელოსნოები აშენდა მეორე მსოფლიო ომის დასაწყისში. 1942 წლისთვის ქარხანამ მიაღწია სრულ საპროექტო სიმძლავრეს. მაშინ აქ ძირითადად ვაზნებს აწარმოებდნენ. 1946 წელს საწარმო გადამზადდა ურანის ლითონის წარმოების ქარხანაში. მოგვიანებით (1957 წელს) აქ დაიწყო ცირკონიუმის, შემდეგ კი სუპერგამტარი ლითონების, კალციუმის და ტიტანის წარმოება. დღეს ეს საწარმო არის TVEL Corporation-ის ნაწილი, წარმოების ერთ-ერთი ლიდერი. ინვესტიციები ცირკონიუმის წარმოებაში ChMP-ში TVEL-ის მიერ ყოველწლიურად მილიარდობით რუბლს შეადგენს. დღეს ეს კომპანია ცირკონიუმს აწვდის შიდა და მსოფლიო ბაზრებს:
მავთული;
კომპონენტები საწვავის შეკრებებისა და TVEL-ებისთვის.
ასევე ჩეპეცკის მექანიკურ ქარხანაში ამ ლითონისგან ამზადებენ სუვენირებს.
ნედლეულის დამუშავება და მჟავე ხსნარების წარმოება
ცირკონიუმი, რომლის წარმოება რთული ტექნოლოგიური პროცესია, საკმაოდ ძვირადღირებული ლითონია. მისი წარმოება იწყება საბადოებიდან მოტანილი მადნის გაწმენდით. ნედლეულის დამუშავება ჩვეულებრივ მოიცავს შემდეგ ოპერაციებს:
გამდიდრება გრავიტაციული მეთოდით;
მიღებული კონცენტრატის გაწმენდა ელექტროსტატიკური და მაგნიტური გამოყოფით;
კონცენტრატის დაშლა ქლორირებით, კაუსტიკური სოდასთან ან კალიუმის ფტორსილიკატთან შერწყმა, ცაცხვით შედუღება;
წყლის გაჟონვა სილიციუმის ნაერთების მოსაშორებლად;
ნარჩენების დაშლა გოგირდის ან მარილმჟავით სულფატის ან ოქსიქლორიდის მისაღებად.
ფტორსილიკატური ნამცხვარი მუშავდება მჟავე წყლით და გაცხელებით. მიღებული ხსნარის გაგრილების შემდეგ გამოიყოფა კალიუმის ფტორცირკონატი.
კავშირები
ცირკონიუმის წარმოების შემდეგი ეტაპი არის მისი ნაერთების მომზადება მჟავე ხსნარებიდან. ამისათვის შეიძლება გამოყენებულ იქნას შემდეგი ტექნოლოგიები:
ცირკონიუმის ოქსიქლორიდის კრისტალიზაცია მარილმჟავას ხსნარების აორთქლებით;
სულფატების ჰიდროლიზური ნალექი;
ცირკონიუმის სულფატის კრისტალიზაცია.
ჰაფნიუმის მოცილება
ცირკონიუმი, წარმოების ტექნოლოგია რუსეთში (როგორც, მართლაც, ყველგან მსოფლიოში) საკმაოდ რთულია, უნდა გამოიყოს ამ მინარევებისაგან. ლითონის ჰაფნიუმისგან გასაწმენდად შეიძლება გამოყენებულ იქნას შემდეგი:
K2ZrF6-ის ფრაქციული კრისტალიზაცია;
გამხსნელის ექსტრაქცია;
ტეტრაქლორიდების (HfCl4 და ZrCl4) შერჩევითი შემცირება.
როგორ მიიღება თავად ლითონი
ცირკონიუმის წარმოების სხვადასხვა მეთოდი არსებობს. ლითონი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ინდუსტრიაში:
ფხვნილის ან ღრუბლის სახით;
კომპაქტური მოქნილი;
მაღალი ხარისხისისუფთავე.
პირველ ეტაპზე საწარმოებში იწარმოება დაფხვნილი ცირკონიუმი. მისი წარმოება ტექნოლოგიურად შედარებით მარტივია. იგი იწარმოება მეტალოთერმული შემცირების მეთოდით. ქლორიდებისთვის გამოიყენება მაგნიუმი ან ნატრიუმი, ოქსიდებისთვის კი კალციუმის ჰიდრიდი. ელექტროლიტური ფხვნილი ცირკონიუმი მიიღება ტუტე ლითონის ქლორიდებისგან. ამ გზით წარმოებული მასალა ჩვეულებრივ შეკუმშულია. შემდეგ იგი გამოიყენება ელექტრული რკალის ღუმელებში ელასტიური ცირკონიუმის წარმოებისთვის. ეს უკანასკნელი ექვემდებარება ელექტრონული სხივის დნობას საბოლოო ეტაპზე. შედეგი არის მაღალი სისუფთავის ცირკონიუმი. იგი ძირითადად გამოიყენება ბირთვულ რეაქტორებში.
წარმოების ტექნოლოგია და გამოყენების ფარგლები
ეს არის ერთ-ერთი ყველაზე პოპულარული ცირკონიუმის ნაერთი ინდუსტრიაში და ეროვნულ ეკონომიკაში. ის ბუნებაში გვხვდება, როგორც მინერალური ბადელეიტი. ეს არის თეთრი კრისტალური ფხვნილი ნაცრისფერი ან მოყვითალო ელფერით. მისი წარმოება შესაძლებელია, მაგალითად, იოდის გადამუშავების მეთოდით. ამ შემთხვევაში ნედლეულად გამოიყენება ჩვეულებრივი ლითონის ცირკონიუმის ნამსხვრევები. ცირკონიუმის დიოქსიდი გამოიყენება კერამიკის (მათ შორის პროთეზირების სფეროში), განათების მოწყობილობებისა და ცეცხლგამძლე მასალების წარმოებაში, ღუმელების მშენებლობაში და ა.შ.
ცირკონის მარაგი რუსეთის ფედერაციაში
რუსეთში ცირკონიუმის წარმოება შესაძლებელია, რა თქმა უნდა, მხოლოდ ქვეყანაში მისი საბადოების არსებობის გამო. ამ ჯგუფის საბადოების მარაგი რუსეთის ფედერაციაში (გლობალურთან შედარებით) საკმაოდ დიდია. ამჟამად რუსეთში 11 ასეთი საბადოა. ყველაზე დიდი ალუვიური საბადო არის ცენტრალური, რომელიც მდებარეობს ტამბოვის რეგიონში. ამ დროისთვის ყველაზე პერსპექტიული სფეროებია ბეშპაგირსკოე (სტავროპოლის ტერიტორია), კირსანოვსკოე (ტამბოვის ოლქი) და ორდინსკოე (ნოვოსიბირსკი). ითვლება, რომ რუსეთში არსებული ცირკონის მარაგი საკმაოდ საკმარისია ქვეყნის ინდუსტრიის საჭიროებების დასაკმაყოფილებლად. ტექნოლოგიურად ყველაზე ხელსაყრელი ტერიტორია ამ დროისთვის არის აღმოსავლეთ ცენტრალური ველი.
Სტატისტიკური მონაცემები
ამრიგად, ეს პროცედურა ძალიან მნიშვნელოვანია ნებისმიერი სახელმწიფოსთვის, მათ შორის რუსეთისთვის - ცირკონიუმის წარმოება. მისი წარმოების ტექნოლოგია რთულია, მაგრამ მისი გამოშვება ნებისმიერ შემთხვევაში გამართლებულია. ამ დროისთვის, ცირკონიუმი ერთადერთი იშვიათი ლითონია, რომლის წარმოებისა და მოხმარების მოცულობა ასობით ათასი ტონაა. რუსეთი თავისი რეზერვების მიხედვით მსოფლიოში მეოთხე ადგილზეა. სტრუქტურულად და ხარისხობრივად ცირკონიუმის ნედლეულის ბაზა ჩვენს ქვეყანაში ძალიან განსხვავდება უცხოურისგან. რუსეთის ფედერაციაში ამ ჯგუფის მადნის მარაგების 50%-ზე მეტი დაკავშირებულია ტუტე გრანიტებთან, 35% ცირკონ-რუტილ-ილმენიტის პლაცერებთან და 14% ბადდელიტის კამაფორიტებთან. საზღვარგარეთ, ასეთი მინერალების თითქმის ყველა მარაგი კონცენტრირებულია სანაპირო და საზღვაო ზონებში.
დასკვნის ნაცვლად
ამრიგად, ჩვენ გავარკვიეთ, თუ როგორ იწარმოება ცირკონიუმი რუსეთში. გლობალურ ბაზარზე დღეს, სამწუხაროდ, საკმაოდ არის მწვავე დეფიციტიეს ლითონი. ამიტომ, რუსეთს არ შეუძლია მისი იმპორტის იმედი. ამიტომ, მაქსიმალური ყურადღება უნდა მივაქციოთ საკუთარი დეპოზიტების განვითარებას. ამავდროულად, რუსეთის ფედერაციაში ცირკონიუმის ნედლეულის ბაზის გასაძლიერებლად, ასევე ღირს მოპოვებული ნედლეულის გამოყენების ყველაზე ეფექტური ტექნოლოგიების შემუშავება.
გვერდი 2
1945 წელს შეერთებულ შტატებში იწარმოებოდა მხოლოდ 0,07 კგ ცირკონიუმი, მაგრამ 1948 წლიდან, ბირთვული რეაქტორების შექმნაზე მუშაობასთან დაკავშირებით, ცირკონიუმის წარმოება მკვეთრად გაიზარდა და რამდენიმე წლის შემდეგ მიაღწია რამდენიმე ათეულ ტონას.
ცირკონიუმის მადნის საბადოები, რომელიც ბუნებაში ბევრად უფრო გავრცელებულია, ვიდრე, მაგალითად, ბერილიუმი, უცხოური პრესის ცნობით, არის აშშ-ში, ინდოეთში, ბრაზილიაში, ავსტრალიაში და აფრიკის რიგ ქვეყანაში. ცირკონიუმის წარმოება აშშ-ში 1947 წლიდან 1958 წლამდე 3 ათასჯერ გაიზარდა.
მაღალი ანტიკოროზიული თვისებების გამო, ცირკონიუმი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ქიმიური აღჭურვილობის ნაწილების დასამზადებლად, სამედიცინო ინსტრუმენტიდა ტექნოლოგიის სხვა სფეროებში. თუმცა, ნაკლებად სავარაუდოა, რომ ცირკონიუმის წარმოება ასე სწრაფად მიაღწია ამჟამინდელ დონეს, რომ არ ჰქონდეს სხვა სპეციფიკური თვისება - თერმული ნეიტრონების შთანთქმის მცირე ჯვარი.
კროლის პროცესის გამოყენებით ჰაფნიუმის წარმოებისთვის გამოყენებული ტექნოლოგია და აღჭურვილობა არსებითად იგივეა, რაც ცირკონიუმის ლითონის წარმოებაში. ცირკონიუმის წარმოების ტექნოლოგიურ პროცესთან შედარებით ცვლილებები განისაზღვრება ცალკეული მოწყობილობების, ტექნოლოგიური ოპერაციების და საწყისი მასალების ტიპის შეცვლით ან შეცვლით. აქ უნდა გვახსოვდეს ჰაფნიუმის ტეტრაქლორიდის უფრო დიდი მგრძნობელობა ატმოსფერული ტენიანობის მიმართ, ჰაფნილ ქლორიდის უფრო დიდი სტაბილურობა და ახლად მიღებული ლითონის ღრუბლის ოდნავ უფრო დიდი პიროფორული თვისებები.
ვინაიდან ჰაფნიუმი მოიპოვება როგორც სუბპროდუქტი რეაქტორის ცირკონიუმის წარმოებისას, მისი წარმოება იზრდება ამ უკანასკნელის გამომუშავების პროპორციულად და 50 კგ ცირკონიუმით; მიიღება დაახლოებით 1 კგ ჰაფნიუმი. ამ გაანგარიშებისა და ფრაგმენტული ინფორმაციის გამოყენება ცირკონიუმის წარმოების შესახებ ინდივიდუალურად. აშშ-ს მაღაროების ბიუროს პროგნოზის მიხედვით, რომელიც გამოქვეყნდა 1975 წელს, ქვეყნის საჭიროება ჰაფნიუმზე მე-20-21 საუკუნეების მიჯნაზე.
ცირკონიუმის სპექტრული ანალიზი მინარევებისთვის დიდწილად რთულია იმის გამო, რომ ცირკონიუმის მრავალხაზოვანი სპექტრის ფონზე ძნელია სუსტი ხაზების იდენტიფიცირება მინარევების დაბალი კონცენტრაციის სპექტრებში. ეს მეთოდი ასევე შესაძლებელს ხდის ფტორის დაბალი კონცენტრაციის განსაზღვრას მეტალის ცირკონიუმში, რაც ძალზე მნიშვნელოვანია ელექტროლიტური ცირკონიუმის წარმოების კონტროლისთვის.
ვინაიდან ჰაფნიუმი მოიპოვება როგორც ქვეპროდუქტი რეაქტორის ცირკონიუმის წარმოებისას, მისი წარმოება იზრდება ამ უკანასკნელის გამომუშავების პროპორციულად, დაახლოებით 1 კგ ჰაფნიუმი მიიღება 50 კგ ცირკონიუმზე. მიმდინარე ათწლეულის განმავლობაში (1970 - 1980 წწ.) მსოფლიოს ატომური ელექტროსადგურის სიმძლავრე 5-8-ჯერ გაიზრდება და შესაბამისად გაიზრდება ცირკონიუმის და ჰაფნიუმის წარმოება. ყოველივე ამის შემდეგ, ატომური ელექტროსადგურის ყოველ მეგავატს სჭირდება 45-დან 79 კგ-მდე ცირკონიუმი მილების და სხვა ნაწილების წარმოებისთვის. გარდა ამისა, მოქმედ რეაქტორებში ცირკონიუმის მილების 25-35% უნდა შეიცვალოს ყოველწლიურად. შედეგად, უკვე 70-იანი წლების შუა ხანებში, ცირკონიუმის დაახლოებით იგივე რაოდენობა მოიხმარება ამ მიზნებისათვის, როგორც ახალი რეაქტორებისთვის.
ალ, Ca, Cu, Fe, Mg ფტორიდებიდან ცირკონიუმის ტეტრაფტორიდის გაწმენდის ფტორ-სუბლიმაციის ტექნოლოგია კარგად იყო ათვისებული სსრკ-ში 80-იან წლებში დნეპერში. ქიმიური მცენარებირთვული სუფთა ცირკონიუმის წარმოებისთვის ფტორის მოპოვების ტექნოლოგიის შემუშავებასა და განვითარებაში.
Ca, Cu, Fe, Mg, Th) არის ფტორიდის შემადგენლობის სახით, რომელიც მიიღება ცირკონიუმის სუბლიმაციური გაწმენდით. ცირკონიუმის და სილიციუმის ფართომასშტაბიანი პლაზმური წარმოებისას ამ ნარჩენების დაგროვილი მასა შეიძლება გახდეს მნიშვნელოვანი დროთა განმავლობაში; მათი დამუშავებისთვის, პლაზმური და სიხშირის ტექნოლოგიები შეიძლება გამოყენებულ იქნას ამ კომპონენტების დისპერსიული ოქსიდების ან ლითონების სახით ამოღების მიზნით (იხ.
1 ტონა ცირკონის დამუშავებისას და მისგან ცირკონიუმის და სილიციუმის ფტორიდების სახით ამოღებისას ნარჩენებში რჩება 4–6 კგ A1; 0 1 კგ Ca; 0 4 კგ Si; 1 3 კგ Fe; 1 1 კგ მგ; 0 3 - 0 4 კგ Th; 0 3 - 0 4 კგ U; 0 3 კგ Ti; იმათ. 8 6 კგ ლითონები, რომელთა ძირითადი ნაწილი (A1, Ca, Cu, Fe, Mg, Th) არის ცირკონიუმის სუბლიმაციური გაწმენდით მიღებული ფტორიდის შემადგენლობის სახით. ცირკონიუმის და სილიციუმის ფართომასშტაბიანი პლაზმური წარმოებისას ამ ნარჩენების დაგროვილი მასა შეიძლება გახდეს მნიშვნელოვანი დროთა განმავლობაში; მათი დამუშავებისთვის, პლაზმური და სიხშირის ტექნოლოგიები შეიძლება გამოყენებულ იქნას ამ კომპონენტების დისპერსიული ოქსიდების ან ლითონების სახით ამოღების მიზნით (იხ.
1945 წელს შეერთებულ შტატებში იწარმოებოდა მხოლოდ 0,07 კგ ცირკონიუმი, მაგრამ 1948 წლიდან, ბირთვული რეაქტორების შექმნაზე მუშაობასთან დაკავშირებით, ცირკონიუმის წარმოება მკვეთრად გაიზარდა და რამდენიმე წლის შემდეგ მიაღწია რამდენიმე ათეულ ტონას. შედეგად, ცირკონიუმის წარმოების ტექნოლოგია, რომელიც იშვიათი იყო რამდენიმე წლის წინ, ახლა უფრო განვითარებულია, ვიდრე მრავალი სხვა ლითონის წარმოების ტექნოლოგია, რომელიც ცნობილია და გამოიყენება ათწლეულების განმავლობაში.
გათბობის პრინციპის მიხედვით, ვაკუუმური რკალის ღუმელები კლასიფიცირდება როგორც რკალის ღუმელი პირდაპირი მოქმედება. ვაკუუმური რკალის ღუმელები ელექტროთერმული აღჭურვილობის ერთ-ერთი ახალი სახეობაა. მათი გამოჩენა გამოწვეულია ცირკონიუმის, ტიტანის, მოლიბდენის და ზოგიერთი სხვა ცეცხლგამძლე და ქიმიურად აქტიური მასალის წარმოების ზრდით.
მაგრამ ამ შემთხვევაშიც კი არ შეიძლება მისი გამოყენება წინასწარი ქიმიური გაწმენდის გარეშე (იხ. განყოფილება 15.5) ელემენტისგან ჰაფნიუმისგან, რომელიც ყოველთვის თან ახლავს მას ბუნებაში და აქვს ცირკონიუმის მსგავსი თვისებები. ქიმიური თვისებები. ჰაფნიუმი, ამოღებული რეაქტორის ხარისხის ცირკონიუმის წარმოებაში, არის შესანიშნავი მასალა რეაქტორის კონტროლის ღეროების დასამზადებლად.
ჰაფნიუმი IV ჯგუფშია პერიოდული ცხრილიდ.ი.მენდელეევის ელემენტები და შედის ტიტანის ქვეჯგუფში. ის მიეკუთვნება კვალი ელემენტებს, რომლებსაც არ გააჩნიათ საკუთარი მინერალები; ბუნებაში თან ახლავს ცირკონიუმი. ამჟამად იგი მიიღება როგორც ქვეპროდუქტი ცირკონიუმის წარმოებაში. ქიმიურზე და ფიზიკური თვისებებიჰაფნიუმი ახლოს არის ცირკონიუმთან, მაგრამ ამ უკანასკნელისგან მნიშვნელოვნად განსხვავდება ბირთვული თვისებებით.
ქიმიურ მრეწველობაში მოლიბდენი გამოიყენება შუასადებებისა და ჭანჭიკების სახით მინის ფილებით დაფარული ჭურჭლის ცხელი შესაკეთებლად (შევსებისთვის), რომლებიც გამოიყენება გოგირდმჟავასთან მუშაობისას და მჟავე გარემო, რომელშიც წყალბადის ევოლუცია ხდება. გოგირდის მჟავაში მომუშავე პროდუქტებში ასევე გამოიყენება მოლიბდენის თერმოწყვილები და სარქველები, ხოლო მოლიბდენის შენადნობები ემსახურება როგორც რეაქტორების გარსს ნ-ბუტილ ქლორიდის წარმოებისთვის, ნ-ბუტილ ქლორიდის წარმოებისთვის, ჰიდროქლორინის და გოგირდის მჟავების რეაქციებით 170 C-ზე მეტ ტემპერატურაზე. რომელშიც მოლიბდენი გამოიყენება ასევე მოიცავს თხევადი ფაზის ჰიდროქლორირების პროცესებს, ცირკონიუმის და ულტრა სუფთა თორიუმის წარმოებას.
მისი სუფთა სახით არ გვხვდება დედამიწის ქერქში. მიიღება მადნის კონცენტრატებიდან. წლიდან წლამდე ცირკონიუმის ლითონისულ უფრო ხშირად გამოიყენება სხვადასხვა ინდუსტრიებში - მეტალურგიაში, ენერგეტიკაში, ბირთვულ ენერგიაში, მედიცინაში, საიუველირო ინდუსტრიაში და ყოველდღიურ ცხოვრებაში.
ცირკონიუმის აღწერა და თვისებები
ბუნებაში, ეს ლითონი გავრცელებულია ქიმიური ბუნებრივი ნაერთების - ოქსიდების ან მარილების სახით, რომელთაგან ორმოცზე მეტია ცნობილი. 1789 წელს გერმანელმა ქიმიკოსმა კლაპროტმა გამოყო ცირკონიუმის ოქსიდი ჰიაცინტის ქვისგან, ცირკონის ძვირფასი ჯიშისგან. დიდი ხნის განმავლობაში მეცნიერებმა ვერ შეძლეს სუფთა ლითონის მიღება და მხოლოდ მე-20 საუკუნის 20-იან წლებში დაგვირგვინდა ექსპერიმენტები წარმატებით.
ლითონი ცირკონიუმი იწარმოებოდა "ნაშენების" მეთოდით, რომლის დროსაც იგი სუფთა სახით იყო დეპონირებული ვოლფრამის ცხელ ძაფზე. ცირკონიუმის ლითონის ფასი,ამ გზით მიღებული საკმაოდ მაღალი აღმოჩნდა. შემუშავდა უფრო იაფი სამრეწველო მეთოდი - კროლის მეთოდი, რომლის დროსაც ცირკონიუმის დიოქსიდი ჯერ ქლორირებულია და შემდეგ მცირდება მაგნიუმის მეტალთან ერთად.
შედეგად მიღებული ცირკონიუმის ღრუბელი დნება წნელებად და იგზავნება მომხმარებელს. გარდა ქლორიდის მეთოდისა, არსებობს ცირკონიუმის მოპოვების სხვა ძირითადი სამრეწველო მეთოდები - ტუტე და ფტორი. აღმოჩნდა რომ ლითონის ცირკონიუმის თვისებებიაქვს ძალიან საინტერესო. Როგორ ტიპიური წარმომადგენელიმისი ლითონების ჯგუფიდან, მას აქვს საკმაოდ მაღალი ქიმიური აქტივობა, მაგრამ ის არ ვლინდება ღია ფორმით.
გარეგნულად, კომპაქტური ლითონის ცირკონიუმი ძალიან ჰგავს ფოლადს. ნორმალურ პირობებში მას აქვს ძალიან მნიშვნელოვანი ხარისხი - არ იშლება. გარდა ამისა, იგი სრულყოფილად არის დამუშავებული სხვადასხვა გზები- გორვა, გაყალბება. არა თვალით ხილულიზედაპირზე არსებული ოქსიდის ფილმი საიმედოდ იცავს მას ატმოსფერული აირებისა და წყლის ორთქლისგან. მხოლოდ მაშინ, როცა ტემპერატურა 300°-მდე მოიმატებს, ეს ფილმი თანდათან იშლება და 700°-ზე ლითონი მთლიანად იჟანგება.
წყალთან ზემოქმედებისას ცირკონიუმი არ იჟანგება, ისევე როგორც ბევრი ლითონი, მაგრამ დაფარულია უხსნადი ფენით, რომელიც იცავს მას კოროზიისგან. კომპაქტური ცირკონიუმის ლითონის ფოტოახასიათებს მაღალი სითბოს წინააღმდეგობა, ამიაკის, მჟავების, ტუტეებისადმი მდგრადობა და კარგად ინარჩუნებს რადიაციას. ცირკონიუმის ნამსხვრევები და ფხვნილი სულ სხვანაირად იქცევა ჰაერში. ეს ნივთიერებები, თუნდაც ოთახის ტემპერატურაზე, ადვილად აალდება სპონტანურად და ხშირად აფეთქდება.
ცირკონიუმი წარმოიქმნება მრავალ ლითონთან ერთად. მისი მცირე რაოდენობით დამატება მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს მათ მახასიათებლებს - ზრდის სიმტკიცეს და კოროზიის წინააღმდეგობას. ამავდროულად, ცირკონიუმში სხვა ლითონების დამატება მხოლოდ აუარესებს მის თვისებებს და, შესაბამისად, ძალიან იშვიათად გამოიყენება.
ცირკონიუმის საბადოები და მოპოვება
ცირკონიუმის საბადოები მიმოფანტულია განსხვავებული ადგილებიპლანეტები. ის გვხვდება ამორფული ოქსიდების, მარილების და დიდი ერთკრისტალების სახით, რომლებიც ზოგჯერ ერთ კილოგრამს იწონიან. მდიდარი საბადოები მდებარეობს ავსტრალიაში, ჩრდილოეთ ამერიკა, დასავლეთ აფრიკა, ინდოეთი, სამხრეთ აფრიკა, ბრაზილია. რუსეთში ცირკონიუმის ნედლეულის მნიშვნელოვანი მარაგი კონცენტრირებულია ურალსა და ციმბირში.
ყველაზე მნიშვნელოვანი სამრეწველო გამოყენებაა ცირკონი, ცირკონიუმის სილიკატი, ცირკონიუმის დიოქსიდი და ბადდელიტი. პლანეტაზე ყველაზე გავრცელებული ცირკონიუმის მინერალია ცირკონი. იგი კაცობრიობისთვის ცნობილია უძველესი დროიდან. შუა საუკუნეებში იუველირები ხშირად ამზადებდნენ სამკაულებს „არასრულყოფილი ბრილიანტებისგან“, როგორც ცირკონებს ეძახდნენ იმ დღეებში. ჭრის შემდეგ ისინი უფრო მოღრუბლული იყვნენ, ბრწყინავდნენ და სხვანაირად ანათებდნენ, ვიდრე ბუნებრივი ბრილიანტი.
არსებობს საშიში რადიოაქტიური ცირკონი, რომელთაგან სამკაულების ტარება ძალიან ცუდად მოქმედებს ჯანმრთელობაზე. უფრო უსაფრთხოდ ითვლება პატარა, ღია ფერის და შედარებით გამჭვირვალე ქვები. ცირკონი მოდის სხვადასხვა ფერებში. ასე რომ, ჰიაცინტი შეიძლება იყოს თაფლისფერი-ყვითელი, წითელი, ვარდისფერი, ვარსკვლავის შუქი შეიძლება იყოს ცისფერი.
დიდი, ინტენსიურად შეფერილი ცირკონი, განსაკუთრებით მწვანე და გაუმჭვირვალე, შეიძლება გამოიწვიოს გაზრდილი დონერადიაცია. ასეთი ქვების სახლში შენახვა აკრძალულია კოლექციებში, გაშიშვლებული ან დიდი რაოდენობით ტრანსპორტირება. იმისდა მიუხედავად, რომ ცირკონიუმი ბუნების სიმრავლის მიხედვით მე-12 ადგილზეა ლითონებს შორის, იგი დიდი ხანის განმვლობაშინაკლებად პოპულარული იყო იშვიათ რადიოაქტიურებთან შედარებით. ეს აიხსნება იმით, რომ მისი საბადოები უკიდურესად გაფანტულია და დიდი საბადოები არ არის.
ხშირად საბადოში ცირკონიუმი ჰაფნიუმის გვერდით არის, რომელიც მსგავსია თვისებებით. ინდივიდუალურად, თითოეულ ამ ლითონს აქვს მიმზიდველი მახასიათებლები, მაგრამ მათი ერთად ყოფნა მათ გამოსაყენებლად უვარგისს ხდის. მათი განცალკევებისთვის გამოიყენება მრავალსაფეხურიანი გამწმენდი, რაც საგრძნობლად ზრდის დრეკადი ცირკონიუმის წარმოების ღირებულებას.
ცირკონიუმის გამოყენება
მადლობა ასეთებს მნიშვნელოვანი თვისებებიკოროზიის, ტუტეებისა და მჟავებისადმი გამძლეობის გამო, ცირკონიუმი ფართოდ გამოიყენება სხვადასხვა ინდუსტრიაში. ამრიგად, მეტალურგიაში მას იყენებენ ფოლადების შენადნობისა და შენადნობების ხარისხის გასაუმჯობესებლად. ფხვნილის სახით გამოიყენება პიროტექნიკაში და საბრძოლო მასალის წარმოებაში - დისტანციური ბომბები, ტრასერი ტყვიები, სროლები.
მიღებული ცირკონიუმის კონცენტრატის მეოთხედი იხარჯება მინანქრების, საყოფაცხოვრებო და ელექტრო კერამიკის წარმოებაში. ჰაფნიუმისგან შენადნობების სახით გაწმენდილი ცირკონიუმი გამოიყენება ბირთვულ რეაქტორებში სტრუქტურულ მასალად. ეს ლითონი ფართოდ გამოიყენება მედიცინაში და ყოველდღიურ ცხოვრებაში. წვრილი ცირკონიუმის ფირფიტა რენტგენის განყოფილებაში უფრო მეტად ბლოკავს რადიაციას, ვიდრე ტყვიის წინსაფარები.
ცირკონიუმის ლითონის სამკურნალო თვისებები
ძვლის მოტეხილობების სამკურნალოდ ტრავმატოლოგიურ კლინიკებში ცირკონიუმის შენადნობებისგან დამზადებულ იმპლანტანტებს იყენებენ. ტიტანთან და უჟანგავი ფოლადთან შედარებით, მათ აქვთ მნიშვნელოვანი უპირატესობები: ბიოლოგიური თავსებადობა (არა ალერგიული რეაქციადა უარყოფა), მაღალი კოროზიის წინააღმდეგობა, სიმტკიცე, ელასტიურობა, სიმსუბუქე.
IN ყბა-სახის ქირურგიაგამოიყენეთ ცირკონიუმის ინსტრუმენტები და იმპლანტები, როგორიცაა კავები, ფირფიტები, ბურღები, ხრახნები, პროთეზები, ჰემოსტატიკური დამჭერები, ნაკერების ძაფები. ცირკონიუმი და მისი შენადნობები არ იწვევს გაღიზიანებას ძვლებისა და ქსოვილების ზემოქმედებისას.
ცირკონიუმის ლითონი სამკაულებშიაქვს სასარგებლო გავლენა ზოგადი მდგომარეობაადამიანის სხეული. დადგენილია, რომ ყურის პირსინგის შემდეგ ცირკონიუმის ტარება ხელს უწყობს ჭრილობის სწრაფ შეხორცებას და არასოდეს იწვევს მის ლპობას.
რეგულარულად ტარებისას ცირკონიუმის პროდუქტებიდადებითად მოქმედებს ჯანმრთელობაზე. კარგი შედეგი მიიღწევა ცირკონიუმის ქამრების ტარებით კანის დაავადებების დროს, როგორიცაა ეგზემა ბავშვებში და მოზრდილებში, დერმატიტი და ფსორიაზი. მნიშვნელოვანი გაუმჯობესებაა კუნთოვანი სისტემის პრობლემების მქონე პაციენტების მდგომარეობა.
ცირკონიუმის ფასი
ლითონი კილოგრამზე იყიდება. მიეწოდება მილის, ღეროს, ზოლის, მავთულის, ფურცლის და ა.შ. ღირებულება დამოკიდებულია პროდუქტის მწარმოებელზე და ბრენდზე.
Გვერდი 1
ბორის შემცველი ცირკონიუმის და მისი შენადნობების წარმოება მოითხოვს ფრთხილად კონტროლს. ვინაიდან მეტალი ცირკონიუმში და მის შენადნობებში ბორის განსაზღვრის ქიმიური მეთოდები არ არის აღწერილი ლიტერატურაში, ამ სამუშაოს მიზანი იყო შემუშავებულიყო მარტივი ქიმიური მეთოდი ბორის შემცველობის დასადგენად მეტალის ცირკონიუმში და მის შენადნობებში, განსაკუთრებით შენადნობებში. ნიობიუმის მცირე შემცველობა.
ცირკონიუმის წარმოებაში იოდიდის მეთოდს, ტიტანის წარმოებისგან განსხვავებით, სამრეწველო მნიშვნელობა აქვს.
შეიცავს ცირკონიუმის წარმოებისა და ორგანული სინთეზის კატალიზატორების ემისიებში.
ჰაფნიუმი იწარმოება მხოლოდ როგორც რეაქტორის ხარისხის ცირკონიუმის წარმოების გვერდითი პროდუქტი. მისი ძირითადი გამოყენებაა ბირთვულ რეაქტორებში საკონტროლო ღეროების წარმოება. მთლიანი მოხმარება ამჟამად არ აღემატება წარმოების 75%-ს. თუმცა, გამოყენების ახალ სფეროებში კვლევამ: მაღალტემპერატურული შენადნობების, ძაფების, გამტარების, ფლეშ ნათურების ფხვნილის, დეტონატორების წარმოებამ - შეიძლება მნიშვნელოვნად გაზარდოს მოთხოვნილება მეტალზე. ჰაფნიუმის ცირკონიუმისგან გამოყოფა ძვირადღირებული პროცესია, გამოყოფის ხარჯები, როგორც წესი, თანაბრად იყოფა ორივე ლითონის ღირებულებას შორის.
არ არსებობს სრული ანალოგია ცირკონიუმის წარმოებისთვის პლაზმურ-ფტორიდის და ექსტრაქციულ-ფტორული ტექნოლოგიების პროდუქტების თვისებებში, ვინაიდან ექსტრაქცია-ფტორიდის ტექნოლოგიაში ცირკონიუმი და ჰაფნიუმი გამოიყოფა ჰიდროქიმიურ ეტაპზე ექსტრაქციის გამოყენებით. ცირკონის სუბლიმაციის დროს ცირკონის დასამუშავებლად პლაზმური ფტორის ტექნოლოგიის გამოყენების შემთხვევაში მინარევებისაგან მითითებულია ცხრილში. 3.4, ჰაფნიუმი ზოგადად მიჰყვება ცირკონიუმს.
ცირკონიუმის და ჰაფნიუმის გამიჯვნის მეთოდი დნობის ელექტროლიზით საინტერესოა ცირკონიუმის წარმოებისთვის, ვინაიდან მეტალის ცირკონიუმის წარმოების პარალელურად ხდება მისი გაწმენდა ჰაფნიუმისგან.
ჰაფნიუმის წარმოების ნედლეული არის ცირკონიუმის კონცენტრატები ან ცირკონიუმის წარმოების პროდუქტები და შუალედური პროდუქტები.
ყველა ეს სირთულე მოითხოვს ცირკონიუმის და ჰაფნიუმის წარმოებაში გამოყენებული რეაგენტების ფრთხილად გაწმენდას, განსაკუთრებით ჟანგბადის, წყლისა და აზოტისგან, და ზღუდავს მეთოდების არჩევანს, რომლებიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას ამ ლითონების მისაღებად.
ლითონის ჰაფნიუმის მიღება შესაძლებელია ცირკონიუმის წარმოებაში გამოყენებული იგივე მეთოდებით. ჰაფნიუმის ტეტრაქლორიდი იწმინდება დისტილაციით წყალბადის ქვეშ და შემდეგ მცირდება მაგნიუმით. ჰაფნიუმის ღრუბლის გაწმენდა მაგნიუმის ქლორიდისგან ტარდება ცირკონიუმის ღრუბლის გამწმენდ დანადგარებში, ვინაიდან ამ ოპერაციის დროს არ არსებობს ჰაფნიუმის ცირკონიუმით დაბინძურების სერიოზული საფრთხე ან პირიქით. სპონგური ჰაფნიუმი დნება რკალში და ასხამენ სპილენძის ფორმებში.
ლითონის ჰაფნიუმი მიიღება იმავე მეთოდებით, რომლებიც გამოიყენება ცირკონიუმის წარმოებაში: კროლის მეთოდი, მოდიფიცირებული კროლის მეთოდი ნატრიუმის შემცირების აგენტის გამოყენებით და დე ბუერის მეთოდით, ანუ იოდიდის პროცესით.
რბილი, მოქნილი ჰაფნიუმის წარმოების იოდიდის პროცესი მსგავსია ცირკონიუმის წარმოებაში გამოყენებულის, ამიტომ იოდიდ ჰაფნიუმის მისაღებად გამოყენებული აღჭურვილობა დაახლოებით იგივეა, რაც ცირკონიუმის წარმოებისთვის. მონაცემების მიხედვით, ტეტრაიოდიდიდან ჰაფნიუმის დეპონირების ტემპერატურაა 1600 C, ხოლო ცირკონიუმი 1400 C.
ტიტანის მიმართ გამოყენებული კროლის პროცესის საფუძვლიანმა შესწავლამ შესაძლოა გარკვეული ცვლილებების შეტანა შესაძლებელი გახადოს ტექნოლოგიური სქემაცირკონიუმის წარმოება; კერძოდ, ეს ეხება აღჭურვილობის გამარტივებას, ოპერაციების რაოდენობის შემცირებას და დანაყოფების ზომის გაზრდას.
უფრო სუფთა ნიობიუმის და ტანტალის ფხვნილების მისაღებად, უმჯობესია აირისებრი ქლორიდები თხევადი მაგნიუმით შემცირდეს ისე, როგორც ეს ხდება ცირკონიუმის წარმოებისას.
Ჩატვირთვა...