Cirkonija un tā boru saturošo sakausējumu ražošanai nepieciešama rūpīga kontrole. Tā kā literatūrā nav aprakstītas ķīmiskās metodes bora noteikšanai metāliskā cirkonijā un tā sakausējumos, šī darba mērķis bija izstrādāt vienkāršu ķīmisku metodi bora satura noteikšanai metāliskā cirkonijā un tā sakausējumos, jo īpaši sakausējumos ar zemu niobija saturu.
Cirkonija ražošanā jodīda metodei, atšķirībā no titāna ražošanas, ir rūpnieciska nozīme.
Satur emisijas no cirkonija ražošanas, organiskās sintēzes katalizatori.
Hafniju iegūst tikai kā reaktora klases cirkonija ražošanas blakusproduktu. Tās galvenais pielietojums ir vadības stieņu ražošana kodolreaktoros. Kopējais patēriņš šobrīd nepārsniedz 75% no saražotā. Tomēr jaunu pielietojuma jomu izpēte - augstas temperatūras sakausējumu, pavedienu, geteru, zibspuldzes pulvera, detonatoru ražošana var ievērojami palielināt pieprasījumu pēc metāla. Hafnija atdalīšana no cirkonija ir dārgs process, un atdalīšanas izmaksas parasti tiek sadalītas vienādi starp abu metālu izmaksām.
Cirkonija ražošanas plazmas fluorīda un ekstrakcijas fluorīda tehnoloģiju produktu īpašībās nav pilnīgas analoģijas, jo ekstrakcijas fluorīda tehnoloģijā cirkonijs un hafnijs tiek atdalīti hidroķīmiskajā stadijā, ekstrahējot. Gadījumā, ja cirkona apstrādei izmanto plazmas fluorīda tehnoloģiju cirkonija sublimācijas attīrīšanai no tabulā norādītajiem piemaisījumiem. 3.4, hafnijs galvenokārt seko cirkonim.
Cirkonija un hafnija atdalīšanas metode ar kausējumu elektrolīzi ir interesanta cirkonija ražošanā, jo vienlaikus ar metāliskā cirkonija ražošanu tas tiek attīrīts no hafnija.
Izejvielas hafnija iegūšanai ir cirkonija koncentrāti vai cirkonija ražošanas produkti un starpprodukti.
Shēma cirkonija iegūšanai ar Croll metodi rūpnīcā Olbanijā. Visas šīs grūtības rada nepieciešamību rūpīgi attīrīt cirkonija un hafnija ražošanā izmantotos reaģentus, īpaši no skābekļa, ūdens un slāpekļa, un ierobežo šo metālu iegūšanai izmantojamo metožu izvēli.
uztveršanas ierīce. Hafnija metālu var iegūt ar tām pašām metodēm, kuras izmanto cirkonija ražošanā. Hafnija tetrahlorīdu attīra, destilējot ūdeņraža atmosfērā, un pēc tam reducē ar magniju. Hafnija sūkļa attīrīšana no magnija hlorīda tiek veikta cirkonija sūkļa tīrīšanas iekārtās, jo šī darbība nerada nopietnu risku hafnija piesārņošanai ar cirkoniju vai otrādi. Sūkļveida hafniju lokā izkausē un lej vara veidnēs.
Hafnija metālu iegūst ar tām pašām metodēm, kuras izmanto cirkonija ražošanā: ar Kroll metodi, ar modificētu Kroll metodi, kurā kā reducētāju izmanto nātriju, un ar de Boer jeb jodīda procesu.
Jodīda process mīksta, kaļamā hafnija ražošanai ir līdzīgs tam, ko izmanto cirkonija ražošanā, tāpēc aprīkojums, ar kuru iegūst jodīda hafniju, ir aptuveni tāds pats kā cirkonija iegūšanas gadījumā. Saskaņā ar datiem hafnija nokrišņu temperatūra no tetrajodīda ir 1600 C, bet cirkonija - 1400 C.
Rūpīga Kroll procesa izpēte, ko piemēro titānam, var ļaut veikt dažas izmaiņas cirkonija ražošanas tehnoloģiskajā shēmā; jo īpaši tas attiecas uz aparāta vienkāršošanu, vairāku darbību samazināšanu un agregātu lieluma palielināšanu.
Lai iegūtu tīrākus niobija un tantala pulverus, labāk ir veikt gāzveida hlorīdu reducēšanu ar šķidru magniju tādā pašā veidā, kā tas tiek darīts cirkonija ražošanā.
1945. gadā ASV saražoja tikai 0,07 kg cirkonija, bet, sākot ar 1948. gadu, saistībā ar darbu pie kodolreaktoru izveides, cirkonija ražošana strauji pieauga un dažu gadu laikā sasniedza vairākus desmitus tonnu.
Cirkonija rūdu atradnes, kas dabā ir izplatītas daudz plašāk nekā, piemēram, berilijs, pēc ārvalstu preses ziņām ir ASV, Indijā, Brazīlijā, Austrālijā un vairākos Āfrikas štatos. Cirkonija ražošana ASV no 1947. līdz 1958. gadam pieauga 3 tūkstošus reižu.
Pateicoties augstajām pretkorozijas īpašībām, cirkoniju var izmantot ķīmisko iekārtu detaļu, medicīnas instrumentu un citu tehnoloģiju jomu ražošanā. Tomēr maz ticams, ka cirkonija ražošana būtu tik ātri sasniegusi mūsdienu līmeni, ja tai nebūtu vēl vienas specifiskas īpašības - neliels termiskās neitronu absorbcijas šķērsgriezums.
Tehnoloģija un aprīkojums, ko izmanto hafnija iegūšanai ar Kroll metodi, būtībā ir tāds pats kā metāliskā cirkonija ražošanā. Modifikācijas, salīdzinot ar cirkonija ražošanas tehnoloģisko procesu, nosaka atsevišķu aparātu nomaiņa vai maiņa, tehnoloģiskās darbības un izejmateriālu markas. Šeit jāpatur prātā hafnija tetrahlorīda lielāka jutība pret atmosfēras mitrumu, lielāka hafnilhlorīda stabilitāte un nedaudz lielāka svaigi iegūta metāla sūkļa piroforitāte.
Tā kā hafnijs tiek iegūts kopā ar reaktora cirkonija ražošanu, tā ražošana palielinās proporcionāli pēdējā izdalīšanai, turklāt par 50 kg cirkonija; saņem aptuveni 1 kg hafnija. Izmantojot šo aprēķinu, atsevišķi tiek iegūta fragmentāra informācija par cirkonija ražošanu. Saskaņā ar ASV Raktuvju biroja prognozi], kas publicēta 1975. gadā, valsts nepieciešamība pēc hafnija XX - - XXI gadsimtu mijā.
Cirkonija spektrālā analīze piemaisījumu noteikšanai ir lielā mērā sarežģīta, jo uz cirkonija daudzlīniju spektra fona ir grūti atšķirt vājas līnijas zemu piemaisījumu koncentrāciju spektros. Šī metode ļauj arī noteikt nelielas fluora koncentrācijas metāliskā cirkonijā, kas ir ļoti svarīgi elektrolītiskā cirkonija ražošanas kontrolē.
Tā kā hafnijs tiek reģenerēts kā reaktora cirkonija ražošanas blakusprodukts, tā ražošana palielinās proporcionāli pēdējās ražošanas apjomam, iegūstot aptuveni 1 kg hafnija uz 50 kg cirkonija. Pašreizējās desmitgades laikā (1970. - 1980.) pasaules atomelektrostaciju jauda palielināsies attiecīgi 5 - 8 reizes, palielināsies cirkonija un hafnija ražošana. Galu galā katram atomenerģijas megavatam cauruļu un citu detaļu ražošanai ir nepieciešami no 45 līdz 79 kg cirkonija. Turklāt ik gadu jānomaina 25 - 35% cirkonija cauruļu darbojošos reaktoros. Līdz ar to jau 20. gadsimta 70. gadu vidū šiem mērķiem tiks patērēts aptuveni tikpat daudz cirkonija kā jauniem reaktoriem.
Fluorīda sublimācijas tehnoloģija cirkonija tetrafluorīda attīrīšanai no Al, Ca, Cu, Fe, Mg fluorīdiem tika labi apgūta PSRS 80. gados Pridņeprovska ķīmiskajā rūpnīcā, izstrādājot un attīstot ekstrakcijas fluorīda tehnoloģiju ražošanai. kodoltīra cirkonija.
Ca, Cu, Fe, Mg, Th) ir fluora sastāva veidā, ko iegūst, attīrot cirkoniju ar sublimāciju. Liela mēroga cirkonija un silīcija plazmas ražošanā šo atkritumu uzkrātā masa laika gaitā var kļūt nozīmīga; To apstrādei var izmantot plazmas un frekvenču tehnoloģijas, lai ekstrahētu šos komponentus izkliedētu oksīdu vai metālu veidā (sk.
Apstrādājot 1 tonnu cirkona un ekstrahējot no tā cirkoniju un silīciju fluorīdu veidā, atkritumos paliek 46 kg Al; 0 1 kg Ca; 0 4 kg Si; 1 3 kg Fe; 1 1 kg Mg; 0 3 - 0 4 kg Th; 0 3 - 0 4 kg U; 0 3 kg Ti; tie. 8 6 kg metālu, no kuriem galvenā daļa (A1, Ca, Cu, Fe, Mg, Th) ir fluora sastāva veidā, kas iegūts cirkonija sublimācijas attīrīšanā. Liela mēroga cirkonija un silīcija plazmas ražošanā šo atkritumu uzkrātā masa laika gaitā var kļūt nozīmīga; To apstrādei var izmantot plazmas un frekvenču tehnoloģijas, lai ekstrahētu šos komponentus izkliedētu oksīdu vai metālu veidā (sk.
1945. gadā ASV saražoja tikai 0,07 kg cirkonija, bet, sākot ar 1948. gadu, saistībā ar darbu pie kodolreaktoru izveides, cirkonija ražošana strauji pieauga un dažu gadu laikā sasniedza vairākus desmitus tonnu. Līdz ar to cirkonija ražošanas tehnoloģija, kas pirms dažiem gadiem bija retums, tagad ir progresīvāka nekā daudzu citu metālu ražošanas tehnoloģija, kas ir zināma un izmantota gadu desmitiem.
Saskaņā ar sildīšanas principu vakuuma loka krāsnis tiek klasificētas kā tiešas darbības loka krāsnis. Vakuuma loka krāsnis ir viens no jaunajiem elektrotermisko iekārtu veidiem. To izskatu izraisa cirkonija, titāna, molibdēna un dažu citu ugunsizturīgu un reaktīvo materiālu ražošanas pieaugums.
Bet arī šajā gadījumā to nevar izmantot bez iepriekšējas ķīmiskas attīrīšanas (skat. 15.5. sadaļu) no elementa hafnija, kas to vienmēr pavada dabā un kam ir cirkonija ķīmiskās īpašības. Hafnijs, ko iegūst reaktora cirkonija ražošanā, ir lielisks materiāls reaktora vadības stieņu izgatavošanai.
Hafnijs ir D. I. Mendeļejeva periodiskās tabulas IV grupā un iekļauts titāna apakšgrupā. Tas attiecas uz mikroelementiem, kuriem nav savu minerālu; dabā pavada cirkoniju. Šobrīd to iegūst kā blakusproduktu cirkonija ražošanā. Pēc ķīmiskajām un fizikālajām īpašībām hafnijs ir tuvs cirkonim, taču kodolīpašību ziņā būtiski atšķiras no pēdējā.
Ķīmiskajā rūpniecībā molibdēnu izmanto blīvju un skrūvju veidā ar stikla flīzēm izklāto tvertņu karstajam remontam (degvielas uzpildei), ko izmanto, strādājot ar sērskābi un skābā vidē, kurā izdalās ūdeņradis. Produktos, kas darbojas sērskābē, tiek izmantoti arī molibdēna termopāri un vārsti, un molibdēna sakausējumi kalpo kā reaktoru oderējums iekārtās, kas paredzētas p-butilhlorīda ražošanai reakcijās ar sālsskābi un sērskābi temperatūrā, kas pārsniedz 170 °C. dažādi molibdēna pielietojumi ietver arī šķidrās fāzes hidrohlorēšanu, cirkonija un īpaši tīra torija ražošanu.
Uzņēmumi palika aiz valsts robežas, kur izveidotas pilotu un rūpnieciskās iekārtas, kas darbojas uz jaunām elektrotehnoloģijām. Piemēram, Ulbas metalurģijas rūpnīcā (Kazahstāna) bija rūpnieciska iekārta ar izotopu U-235 bagātināta urāna heksafluorīda plazmas pārvēršanai urāna oksīdos oksīda kodoldegvielas un fluorūdeņražskābes ražošanai; Prydniprovsky ķīmiskajā rūpnīcā (Ukraina) - rūpnieciskās iekārtas cirkonija un hafnija ražošanai no fluorīda izejvielām, izmantojot aukstā tīģeļa tehnoloģiju; Stabilo izotopu pētniecības institūtā (Gruzija) - izmēģinājuma augstfrekvences iekārta izotopiski bagātināta (izotopos B-10) bora karbīda ražošanai ar tiešu indukcijas karsēšanu; tāda paša veida augstfrekvences vienība palika NPO pulvermetalurģijā Baltkrievijā. Situācija nav tā labākā uzņēmumos, kas palikuši Krievijas Federācijā.
Uzņēmumi palika aiz valsts robežas, kur izveidotas pilotu un rūpnieciskās iekārtas, kas darbojas uz jaunām elektrotehnoloģijām. Piemēram, Ulbas metalurģijas rūpnīcā (Kazahstāna) palika rūpnieciska iekārta ar U-235 izotopu bagātināta urāna heksafluorīda plazmas pārvēršanai urāna oksīdos oksīda kodoldegvielas un fluorūdeņražskābes ražošanai; Prydniprovsky ķīmiskajā rūpnīcā (Ukraina) - rūpnieciskās iekārtas cirkonija un hafnija ražošanai no fluorīda izejvielām, izmantojot aukstā tīģeļa tehnoloģiju; Stabilo izotopu pētniecības institūtā (Gruzija) - izmēģinājuma augstfrekvences iekārta izotopiski bagātināta (izotopos B-10) bora karbīda ražošanai ar tiešu indukcijas karsēšanu; tāda paša veida augstfrekvences vienība palika NPO pulvermetalurģijā Baltkrievijā. Situācija nav tā labākā uzņēmumos, kas palikuši Krievijas Federācijā.
Izkliedētie retie metāli tiek grupēti, pamatojoties uz to izkliedi zemes garozā. Parasti mikroelementi ir izomorfu piemaisījumu veidā citu minerālu režģos un tiek iegūti pa ceļam no metalurģijas atkritumiem. Ga - no alumīnija ražošanas atkritumiem, In - no cinka un svina ražošanas atkritumiem, Т1 - no dažādu sulfīdu koncentrātu sadedzināšanas putekļiem, Ge - no cinka un vara ražošanas atkritumiem, kā arī ogļu pārstrādes atkritumiem, Re - no molibdēna ražošanas pusproduktiem , Ш pa ceļam iegūts cirkonija ražošanā. Disperģētie elementi Se un Te, kas sastopami kā piemaisījumi dažādos dabiskos sulfīdos, tiek iegūti vai nu no sērskābes ražošanas atkritumiem, vai no metalurģijas procesiem.
Cirkonija izejvielu bāzē ir divi ar to bagāti minerāli - cirkons un baddeleitīts, kas satur attiecīgi 456% un 691% cirkonija. Šajos minerālos cirkoniju pavada hafnijs, metāls ar augstu termiskās neitronu absorbcijas šķērsgriezumu. Tāpēc jebkura cirkonija ekstrakcijas un attīrīšanas tehnoloģija nodrošina tā attīrīšanu no hafnija. 80. gadu sākumā PSRS tika izveidota jauna tehnoloģija cirkonija ražošanai, tai skaitā cirkona saķepināšana ar nātrija karbonātu, sekojoša nātrija silikāta izskalošana, cirkonija šķīdināšana slāpekļskābē, ekstrakcijas atdalīšana no hafnija un rafinēšana:; tad cirkonijs tiek atkārtoti ekstrahēts un tehnoloģiskais cikls tiek virzīts līdz cirkonija tetrafluorīda ražošanai, no kura kalcija termiskās kausēšanas laikā tiek reducēts cirkonijs. Iegūtais cirkonijs tiek nosūtīts uz sakausējumu ražošanu degvielas stieņu cauruļu ražošanai.
Cirkonija izejvielu bāzē ir divi ar to bagāti minerāli - cirkons un baddeleitīts, kas satur attiecīgi 456% un 691% cirkonija. Šajos minerālos cirkoniju pavada hafnijs, metāls ar augstu termiskās neitronu absorbcijas šķērsgriezumu. Tāpēc jebkura cirkonija ekstrakcijas un attīrīšanas tehnoloģija nodrošina tā attīrīšanu no hafnija. Astoņdesmito gadu sākumā PSRS tika radīta jauna cirkonija ražošanas tehnoloģija, kas ietver cirkona saķepināšanu ar nātrija karbonātu, sekojošu nātrija silikāta izskalošanu, cirkonija šķīdināšanu slāpekļskābē, ekstrakcijas atdalīšanu no hafnija un rafinēšanu; tad cirkonijs tiek atkārtoti ekstrahēts un tehnoloģiskais cikls tiek virzīts līdz cirkonija tetrafluorīda ražošanai, no kura kalcija termiskās kausēšanas laikā tiek reducēts cirkonijs. Turpmākā tehnoloģija ietver elektronu staru rafinēšanu. Iegūtais cirkonijs tiek nosūtīts uz sakausējumu ražošanu degvielas stieņu cauruļu ražošanai.
Cirkonijs saskaņā ar elektronu apvalka uzbūvi un līdz ar to arī vietu D. I. Mendeļejeva periodiskajā elementu sistēmā ir titāna analogs fizikālā un ķīmiskā ziņā. Cirkonija metālam tas izpaužas tā līdzībā ar titānu fizikālo, mehānisko, tehnoloģisko, korozijas īpašību un izveidoto sakausējumu rakstura ziņā. Tāpēc pēdējos 15 - 20 gados ir notikusi plaša cirkonija attīstība: augstas tīrības pakāpes cirkonija iegūšanas un ražošanas metožu izstrāde, tā īpašību un sakausējumu detalizēta izpēte.
Urāna karbotermiskai reducēšanai no oksīda izejvielām ir iespējams izmantot aukstā tīģeļa tehniku un tehnoloģiju, kuras pamatā ir lādiņa UsOg xCj tiešās frekvences indukcijas karsēšana, kas izmanto savu vai inducēto vadītspēju. Augstfrekvences aukstā tīģeļa tehnoloģija šobrīd ir izstrādāta saistībā ar bezskābekļa keramikas sintēzi (karbīdi, nitrīdi un dažādi keramikas sastāvi; sk. nodaļu. 7., 8. un 14. nodaļā ir parādītas sintēzes indukcijas iekārtu un metalurģijas krāšņu shēmas). no bezskābekļa keramikas materiāliem, metālu kausēšanai un attīrīšanai diskrētos un nepārtraukti secīgos režīmos, izmantojot aukstā tīģeļa tehnoloģiju. Šo tehnoloģiju un izstrādāto tehniku principā var izmantot liela mēroga tehnoloģijā urāna karbotermiskai reducēšanai no oksīdu izejvielām, bet pētniecība un attīstība ir nepieciešama tehnoloģisko un instrumentālo problēmu risināšanai 70. un 80. gados plazmas un frekvenču iekārtu arsenāls ir kļuvis daudz bagātāks. i, hafnijs, retzemju metāli un retzemju metāli, tostarp skandijs; parādījās metāliski-dielektriskie reaktori, kas ir caurspīdīgi elektromagnētiskajam starojumam radiofrekvenču apgabalā, ko izmanto bezskābekļa keramikas sintēzei augstā temperatūrā, oksīda keramikas kausēšanai un pat radioaktīvo atkritumu stiklošanai. Papildus ir veikta pētniecība un attīstība, lai izveidotu kombinētas plazmas frekvences iekārtas ķīmiski tehnoloģisku un metalurģijas problēmu risināšanai, dažiem metalurģijas pielietojumiem jau ir izveidotas un praktisku pielietojumu atradušas megavatu jaudas iekārtas. Šīs pētniecības un attīstības rezultāti tiks prezentēti nākamajās nodaļās; ļoti iespējams, ka šādas iekārtas tiks izmantotas arī, lai rūpnieciskajā ražošanā ieviestu urāna karbotermālās reducēšanas tehnoloģiju no oksīda izejvielām.
Urāna karbotermiskai reducēšanai no oksīda izejvielām ir iespējams izmantot aukstā tīģeļa tehniku un tehnoloģiju, kuras pamatā ir lādiņa UsOg xC tiešās frekvences indukcijas karsēšana, kas izmanto savu vai inducēto vadītspēju. Augstfrekvences aukstā tīģeļa tehnoloģija šobrīd ir izstrādāta saistībā ar bezskābekļa keramikas sintēzi (karbīdi, nitrīdi un dažādi keramikas sastāvi; sk. nodaļu. 7., 8. un 14. nodaļā ir parādītas sintēzes indukcijas iekārtu un metalurģijas krāšņu shēmas). no bezskābekļa keramikas materiāliem, metālu kausēšanai un attīrīšanai diskrētos un nepārtraukti secīgos režīmos, izmantojot aukstā tīģeļa tehnoloģiju. Šo tehnoloģiju un izstrādāto tehniku principā var izmantot liela mēroga tehnoloģijā urāna karbotermiskai reducēšanai no oksīdu izejvielām, bet pētniecība un attīstība ir nepieciešama tehnoloģisko un instrumentālo problēmu risināšanai 70. un 80. gados plazmas un frekvenču iekārtu arsenāls ir kļuvis daudz bagātāks. i, hafnijs, retzemju metāli un retzemju metāli, tostarp skandijs; parādījās metāliski-dielektriskie reaktori, kas ir caurspīdīgi elektromagnētiskajam starojumam radiofrekvenču apgabalā, ko izmanto bezskābekļa keramikas sintēzei augstā temperatūrā, oksīda keramikas kausēšanai un pat radioaktīvo atkritumu stiklošanai. Papildus ir veikta pētniecība un attīstība, lai izveidotu kombinētas plazmas frekvences iekārtas ķīmiski tehnoloģisku un metalurģijas problēmu risināšanai, dažiem metalurģijas pielietojumiem jau ir izveidotas un praktisku pielietojumu atradušas megavatu jaudas iekārtas. Šīs pētniecības un attīstības rezultāti tiks prezentēti nākamajās nodaļās; ļoti iespējams, ka šādas iekārtas tiks izmantotas arī, lai rūpnieciskajā ražošanā ieviestu urāna karbotermālās reducēšanas tehnoloģiju no oksīda izejvielām.
Cirkonija oksīds - ZrO2 (cirkonija dioksīds), bezkrāsaini kristāli, tp 2900 °C.
Cirkonija dioksīdam piemīt amfoteriskas īpašības, tas nešķīst ūdenī un vairumā skābju un sārmu ūdens šķīdumos, tomēr šķīst fluorūdeņražskābēs un koncentrētās sērskābēs, sārmu kausējumos un stiklos.
- Cirkonijs pastāv trīs kristāliskās formās:
- stabils monoklīns, dabā sastopams kā minerāls baddelīts. metastabils vidējas temperatūras tetragonāls, sastopams daudzās cirkonija keramikas izstrādājumos. Cirkonija dioksīda tetragonālās fāzes pāreju uz monoklīniju pavada tilpuma palielināšanās, kas palielina šādas keramikas izturību: mehāniskie spriegumi augošas mikroplaisas galā ierosina tetragonālās modifikācijas fāzes pāreju uz monoklīnu, un , kā rezultātā lokāli palielinās apjoms un attiecīgi spiediens, kas stabilizē mikroplaisu, palēninot tās augšanu.
- nestabils augstas temperatūras kub. Lieli caurspīdīgi kubiskā cirkonija kristāli, kas stabilizēti ar kalcija, itrija vai citu metālu oksīdu piemaisījumiem, to augstā refrakcijas indeksa un dispersijas dēļ tiek izmantoti juvelierizstrādājumos kā dimantu imitācija; PSRS šādus kristālus sauca par fianītiem, no Zinātņu akadēmijas Fizikālā institūta, kur tos pirmo reizi sintezēja.
Cirkonija dioksīds tiek plaši izmantots ļoti ugunsizturīgu izstrādājumu, karstumizturīgu emalju, ugunsizturīgu stiklu, dažāda veida keramikas, keramikas pigmentu, cieto elektrolītu, termoaizsargājošo pārklājumu, katalizatoru, mākslīgo dārgakmeņu, griezējinstrumentu un abrazīvo materiālu ražošanā. Pēdējos gados cirkonija oksīds ir plaši izmantots optikā un elektronikā izmantotās keramikas ražošanā.
Pateicoties savām unikālajām īpašībām, tādām kā augstākā nodilumizturība, neticami gluda virsma un praktiski nekādas negatīvas mijiedarbības ar vadu un kabeli, piemēram, no visiem zināmajiem keramikas materiāliem zemākā siltumvadītspēja – cirkonija oksīds – tiek izmantota daudzās tehnoloģiju jomās.
Pateicoties minimālajai mijiedarbībai ar metāliem, cirkonija oksīds ir lieliski piemērots veidņu, presformu, stiepļu vilkšanas pārsēju un citu vadu un kabeļu ražošanas iekārtu un ierīču vilkšanai. Bīdāmie pāri, pateicoties izcilām triboloģiskām īpašībām, īpaši augstās temperatūrās, kā arī labākai siltuma izplešanās spējai nekā tēraudiem. Tas viss padara materiālus, kuru pamatā ir cirkonija oksīds, par vienu no labākajiem materiāliem tehniskajai un inženiertehniskajai keramikai.
Nanokeramikas materiāli uz ZrO2 bāzes ir unikāls fizisko un mehānisko īpašību kopums:
- atšķirībā no esošajiem analogiem, pateicoties īpašai sintēzes tehnoloģijai, keramikai vienlaikus ir augstas stiprības, stingrības un nodilumizturības vērtības;
- augstas veiktspējas īpašības augstās temperatūrās (virs 1600 °C) un korozīvā vidē bez būtiskas mehānisko īpašību pasliktināšanās;
- spēja absorbēt un saglabāt ievērojamu daudzumu aktīvā šķidruma poru telpā.
Pēc pieprasījuma sniegsim papildus informāciju (kvalitātes sertifikāti, cenas, piegādes noteikumi u.c.),
kā arī produktu paraugus testēšanai. Mēs esam gatavi atbildēt uz visiem jūsu jautājumiem.
Ceram uz auglīgu un abpusēji izdevīgu sadarbību.
Atrodoties dabā
Cirkonija savienojumi ir plaši izplatīti litosfērā. Dabā galvenokārt izplatās cirkons (ZrSiO4), baddeleitīts (ZrO2) un dažādi kompleksie minerāli. Visās sauszemes atradnēs cirkoniju pavada Hf, kas nokļūst cirkona minerālos Zr atoma izomorfās aizstāšanas dēļ. Cirkons ir visizplatītākais cirkonija minerāls. Tas sastopams visu veidu iežos, bet galvenokārt granītos un sienitos. Hindersonas apgabalā (Ziemeļkarolīna) pegmatītos tika atrasti vairākus centimetrus gari cirkona kristāli, bet Madagaskarā – kilogramus sveroši kristāli. Baddeleyite atrada Jussaks 1892. gadā Brazīlijā. Galvenā atradne atrodas Pocos de Caldas reģionā (Brazīlija). Tur tika atrasts apmēram 30 tonnas smags baddeleitīta bloks, un ūdens straumēs un gar klinti baddeleitīts ir sastopams aluviālu oļu veidā līdz 7,5 mm diametrā, kas pazīstams kā favas (no portugāļu fava - pupa). Favas parasti satur vairāk nekā 90% cirkonija.Cirkonija un tā savienojumu izmantošana
Cirkonijs ir izmantots rūpniecībā kopš pagājušā gadsimta 30. gadiem. Augsto izmaksu dēļ tā izmantošana ir ierobežota. Vienīgais uzņēmums, kas specializējas cirkonija ražošanā Krievijā (un bijušās PSRS teritorijā), ir Čepetskas mehāniskā rūpnīca (Glazova, Udmurtija).Cirkonija pielietojums kodolenerģētikā
Cirkonim ir ļoti mazs termiskās neitronu uztveršanas šķērsgriezums. Tāpēc metāliskais cirkonijs, kas nesatur hafniju, un tā sakausējumi tiek izmantoti kodolenerģētikā degvielas elementu, siltummaiņu un citu kodolreaktoru konstrukciju ražošanai, kā arī ļoti efektīvs neitronu slāpētājs.Cirkonija izmantošana metalurģijas rūpniecībā
metalurģijā to izmanto kā ligatūru. Labs deoksidētājs un denitrogenizators, kas pārsniedz Mn, Si, Ti efektivitāti. Tēraudu leģēšana ar cirkoniju (līdz 0,8%) uzlabo to mehāniskās īpašības un apstrādājamību. Tas arī padara vara sakausējumus stiprākus un karstumizturīgākus ar nelielu elektriskās vadītspējas zudumu. Cirkonija dioksīds (temp. 2700 ° C) tiek izmantots bakora ugunsizturīgo materiālu (bakor - baddeleyite-korunda keramikas) ražošanā. To izmanto kā šamota aizstājēju. Ugunsizturīgos materiālus, kuru pamatā ir stabilizēts dioksīds, metalurģijas rūpniecībā izmanto siles, sprauslas tēraudu nepārtrauktai liešanai un tīģeļus retzemju elementu kausēšanai. To izmanto arī metālkeramikā - keramikas-metāla pārklājumos, kuriem ir augsta cietība un izturība pret daudzām ķīmiskām vielām, iztur īslaicīgu karsēšanu līdz 2750 °C. Cirkonija diborīds ZrB2 - metālkeramika, dažādos maisījumos ar tantala nitrīdu un silīcija karbīdu - materiāls griezēju ražošanai.Cirkonija izmantošana pirotehnikā
Cirkonim ir ievērojama spēja sadegt atmosfēras skābeklī (pašaizdegšanās temperatūra - 250 ° C) ar nelielu dūmu daudzumu vai bez dūmiem, lielā ātrumā un attīstot augstāko temperatūru no visiem metāliskajiem kurināmajiem (4650 ° C). Augstās temperatūras dēļ iegūtais cirkonija dioksīds izstaro ievērojamu gaismas daudzumu, ko ļoti plaši izmanto pirotehnikā (salūtu un salūtu ražošanā), ķīmisko gaismas avotu ražošanā, ko izmanto dažādās cilvēka darbības jomās (lāpas, lāpas). , gaismas bumbas, FOTAB - foto-gaisa bumbas). Šajā jomā pastiprinātu interesi rada ne tikai metāliskais cirkonijs, bet arī tā sakausējumi ar cēriju (ievērojami lielāku gaismas plūsmu). Pulverveida cirkonijs tiek izmantots maisījumā ar oksidētājiem (Bertoletas sāls) kā bezdūmu līdzeklis pirotehnisko signālu ugunsgrēkos un drošinājumos, aizstājot dzīvsudraba fulminātu un svina azīdu.Cirkonija izmantošana zinātniskajos pētījumos (zemas temperatūras pētījumu jomā)
Supravadošs sakausējums 75% Nb un 25% Zr (supravadītspēja pie 4,2 K) iztur slodzes līdz 100 000 A/cm. Cirkonija izmantošana optiskajā rūpniecībā - pamatojoties uz cirkonija dioksīda kubisko modifikāciju, kas stabilizēts ar skandiju, itriju, retzemju metāliem, tiek iegūts materiāls - kubiskais cirkonijs (no FIAN, kur tas tika iegūts pirmo reizi), kubiskais cirkonijs tiek izmantots kā optisks materiāls ar augstu refrakcijas koeficientu (plakanas lēcas). Cirkonija kā konstrukcijas materiāla izmantošana tiek izmantota skābju izturīgu ķīmisko reaktoru, armatūras, sūkņu ražošanā, sintētisko šķiedru ražošanā un noteiktu stiepļu (zīmējumu) ražošanā. Cirkoniju izmanto kā dārgmetālu aizstājēju. Cirkonija izmantošana stikla ražošanā - "bezdzelzs" cirkons tiek izmantots dažādu ugunsizturīgo materiālu veidā stikla kausēšanas un metalurģijas krāšņu apšuvumam. Cirkonija izmantošana būvniecības nozarē - būvkeramikas, emalju un sanitārtehnikas izstrādājumu glazūru ražošanā. Cirkonija pielietojums vieglajā rūpniecībā Cirkoniju izmanto dažādu trauku izgatavošanai, kam piemīt izcilas higiēniskās īpašības, pateicoties augstajai ķīmiskajai izturībai. Cirkonija izmantošana krāsu un laku rūpniecībā - dioksīds - emalju klusinātājs, piešķir tām baltu un necaurspīdīgu krāsu. Cirkonijs tiek izmantots juvelierizstrādājumu rūpniecībā kā sintētisks dārgakmens (dispersija, laušanas koeficients un krāsu spēle ir lielāka nekā dimantam). Cirkonija izmantošana aviācijas un kosmosa rūpniecībā - cirkonija karbīds (temp. 3530 ° C) ir vissvarīgākais cietfāzes kodolreaktīvo dzinēju konstrukcijas materiāls. Cirkonija hidrīdu izmanto kā degvielu. Cirkonija berilīds ir ārkārtīgi ciets un izturīgs pret oksidēšanos gaisā līdz 1650 °C, to izmanto kosmosa tehnoloģijā (dzinēji, sprauslas, reaktori, radioizotopu enerģijas ģeneratori) Sildot, cirkonija dioksīds vada strāvu, ko dažkārt izmanto sildelementu iegūšanai. kas ir stabili gaisā ļoti augstā temperatūrā. Karsēts cirkonijs spēj vadīt skābekļa jonus kā ciets elektrolīts. Šis rekvizīts tiek izmantots rūpnieciskajos skābekļa analizatoros..php 203. rindā Brīdinājums: prasīt (http://www..php): neizdevās atvērt straumi: /hsphere/local/home/winexins/website nevarēja atrast piemērotu iesaiņojumu. / tab/Zr.php 203. rindā Fatāla kļūda: request(): Neizdevās atvēršana nepieciešama "http://www..php" (include_path="..php 203. rindāZobu protezēšana tiek izmantota visur, visās zobārstniecības klīnikās. Mūsdienās ir diezgan liels materiālu klāsts protēžu izgatavošanai un to uzstādīšanas tehnikas. Jaunais materiāls cirkonija oksīds pārsteidz ar savām īpašībām un tiek uzskatīts par labāko šim pielietojumam.
kā ķīmisks savienojums
ZrO2 oksīds ir caurspīdīgi, bezkrāsaini īpašas stiprības kristāli, nešķīst ūdenī un lielākajā daļā sārmu un skābju šķīdumu, bet šķīst sārmu kausējumos, glāzēs, fluorūdeņražskābēs un sērskābēs. Kušanas temperatūra ir 2715 °C. Cirkonija oksīds pastāv trīs veidos: stabils monoklīns, kas sastopams dabā, metastabils tetragonāls, kas ir daļa no cirkonija keramikas, un nestabils kubisks, ko izmanto rotaslietās kā dimantu imitāciju. Rūpniecībā cirkonija oksīdu plaši izmanto tā supercietības dēļ, no tā izgatavo ugunsizturīgos materiālus, emaljas, glāzes un keramiku.
Cirkonija oksīda pielietojumi
Cirkonija oksīds tika atklāts 1789. gadā un ilgu laiku netika izmantots, viss tā milzīgais potenciāls cilvēcei nebija zināms. Tikai salīdzinoši nesen cirkonijs tika aktīvi izmantots daudzās cilvēka darbības jomās. To izmanto automobiļu rūpniecībā, piemēram, augstas klases automašīnu bremžu disku ražošanā. Kosmosa industrijā tas ir neaizstājams - pateicoties tam, kuģi iztur neticami temperatūras efektus. Griešanas instrumenti, sūkņi satur arī cirkonija oksīdu. To izmanto arī medicīnā, piemēram, kā mākslīgo gūžas locītavu galvas. Un, visbeidzot, zobārstniecībā viņš var parādīt visas savas labākās īpašības protēžu lomā.
Cirkonija oksīds zobārstniecībā
Mūsdienu zobārstniecībā cirkonija oksīds ir vispopulārākais materiāls zobu kroņu izgatavošanai. Tas ir kļuvis plaši izplatīts šajā jomā, pateicoties savām īpašībām, piemēram, cietībai, izturībai, nodilumizturībai un formas un izskata ilgstošai saglabāšanai, bioloģiskajai saderībai ar cilvēka audiem un skaistajam izskatam. Tas var kalpot kā materiāls atsevišķiem kroņiem, tiltiem, tapām, fiksētām protēzēm, izmantojot implantus.
Cirkonija oksīds, kura cena ir augstāka nekā cita veida protēzēm, ir grūti apstrādājams. Tas ir saistīts ar faktu, ka šādi kroņi ir visdārgākie. Pēc rāmja izveidošanas uz tā tiek uzklāts baltas keramikas slānis, jo pašam cirkonija oksīdam nav krāsas. Pateicoties tam, keramiku var uzklāt ļoti plānās kārtās.
Bezmetālu kroņi uz cirkonija oksīda
Kroņu un cirkonija oksīda ražošanā ir diezgan jauns materiāls. Iepriekš zobu protēžu izmantošana uz metāla rāmja bija absolūta norma un nebija alternatīvas. Bet zinātnieki veica pētījumus un meklēja piemērotāko materiālu, kuram ir gan estētisks izskats, gan bioloģiskā saderība ar cilvēka ķermeņa audiem, izturīgs un viegls. Šāds materiāls tika atrasts, un tas dabā ir retums, pēc tā īpašībām to var salīdzināt tikai ar dimantu.
Līdz ar cirkonija kroņu parādīšanos pacienti var baudīt unikālo protēžu estētiku un skaistumu, taču cita lieta, ka ne visi var atļauties šādu laimi. Taču tā spēka dēļ var nākties tērēt naudu vienreiz un uz visiem laikiem – cirkonija protēzes ir neticami nodilumizturīgas un izturīgas. Pateicoties tam, ka pats cirkonija oksīds ir caurspīdīgs, kopā ar plānu keramikas kārtu tiek radīts dabīgo zobu efekts. Turklāt kroņi cieši pieguļ smaganām, tiem nav ne mazākās atstarpes, kas rada vēl dabiskāku izskatu.
Estētika plus spēks
Balts tērauds - to dažreiz sauc par keramiku uz cirkonija oksīda. No šī materiāla izgatavoti kroņi ir 5 reizes stiprāki nekā pilnībā keramikas protēzes. Kāda ir šāda spēka priekšrocība? Pirms cirkonija oksīda parādīšanās zobārstniecībā kroņi tika izgatavoti, izmantojot metāla karkasu, uz kuras tika uzklāts biezs keramikas slānis. Metāls - izturībai, keramika - estētikai. Bet pilnīgi dabisku izskatu šādā veidā izveidot nav iespējams, protēzes saskares vietā ar smaganu ir skaidri redzama tumša sloksne (šo efektu dod metāla rāmis).
Cirkonija oksīds pēc stiprības nav zemāks par metālu un ļauj nodot dabisko krāsu un caurspīdīgumu, tāpat kā dabīgam zobam, bez papildu krāsas ieslēgumiem. Pēc būtības tas ir līdzīgs zoba audiem, tam ir gaismas caurlaidība. Gaismas stari, kas iekļūst vainaga biezumā, tiek lauzti un dabiski izkliedēti, radot veselīga un skaista smaida efektu. Uzstādot protēzi, zobārsti izvēlas krāsu, kas neatšķiras no citu veselu zobu krāsas, tāpēc kronis nepadodas, saplūstot ar veseliem zobiem.
Bioloģiskā saderība
Metāli, no kuriem izgatavotas metālkeramikas protēzes, dažkārt izraisa pacientam alerģiskas reakcijas, iekaisuma parādīšanos un ilgstošu atkarību no protēzes. Cirkonija oksīda kroņi ir ideāli piemēroti cilvēkiem ar paaugstinātu jutību un nepanesību pret metāliem.
Tas ir saistīts ar to īpašībām:
- Drošs sastāvs (nesatur
- Imunitāte pret skābēm, zema šķīdība.
- Gludā virsma neļauj uzkrāties lidojumā.
- Inertums pret citiem materiāliem, kas atrodas mutes dobumā.
- Augsta siltumizolācija nodrošina nekādu diskomfortu, ēdot karstu vai aukstu ēdienu.
- Veselīga zoba minimāla sagatavošana. Materiāla izturība ļauj izveidot plānus karkasus, tādējādi minimāli noslīdot zobu un saglabājot veselīgākus zobu audus.
Kontrindikācijas
Cirkonija oksīdam, kura īpašības ir ideāli piemērotas protēzēm, gandrīz nav kontrindikāciju, izņemot šādas cilvēka ķermeņa individuālās īpašības:
- Dziļais sakodiens ir žokļa uzbūves patoloģija, kurā augšžoklis slēgtā stāvoklī nosedz apakšējos zobus par trešdaļu. Defekts rada pārmērīgu spiedienu uz augšējā žokļa zobiem un draud ar pastiprinātu zobu emaljas nobrāzumu.
- Bruksisms ir anomālija, kas izpaužas griežot zobus, visbiežāk miega laikā. Cēlonis nav pilnībā identificēts, taču daudzi zinātnieki piekrīt, ka bruksisms ir garīgās nelīdzsvarotības un stresa rezultāts. Noved pie emaljas bojājumiem un zobu nobrāzuma.
Vainaga darināšana
Cirkonija oksīds ir grūti apstrādājams, tāpēc kroņu izgatavošana no tā ir darbietilpīgs process. Tas ietver vairākus posmus:
- Tiek sagatavots mutes dobums, zobs tiek pagriezts zem vainaga.
- No pagrieztā zoba tiek ņemts nospiedums, un top topošā vainaga makets.
- Tiek veikta modeļa lāzerskenēšana, dati tiek ievadīti datorā apstrādei.
- Speciāla datorprogramma modelē rāmi, ņemot vērā visas nianses (piemēram, rāmja saraušanās pēc apdedzināšanas).
- Ar saņemtajiem datiem datoram tiek pievienota digitālā virpošanas iekārta, un no cirkonija sagataves tiek izveidots rāmis.
- Apstrādātais rāmis tiek ievietots masā, lai saķepinātu un nodrošinātu lielāku izturību.
- Gatavais rāmis ir pārklāts ar noteikta toņa keramikas masu, kas izvēlēta konkrētam pacientam.
Cirkonija kroņu priekšrocības salīdzinājumā ar metāla keramiku
Ja nepieciešama protezēšana, pacients saskaras ar jautājumu, kādus mākslīgos zobus izvēlēties. Cirkonija oksīdam ir daudz priekšrocību salīdzinājumā ar citiem materiāliem:
- Protezēšanai ar cirkonija kroņiem nav nepieciešams noņemt nervu.
- Metāla trūkums dizainā, kas novērš tādas problēmas kā alerģiska reakcija, metāla garša mutē.
- Garantēta slimību attīstības neesamība zem vainaga. Protēze cieši pieguļ smaganai, zem tās nenokļūst pārtikas daļiņas un baktērijas.
- Rāmja precizitāte. Digitālā datu apstrāde garantē neticamu precizitāti konstrukcijas izgatavošanā.
- Individuāla krāsu izvēle. Gatavā protēze vizuāli neatšķiras no pārējiem veselajiem zobiem.
- Iespēja izgatavot jebkura garuma tilta protēzi;
- Būvniecības vieglums.
- Reakcijas trūkums uz aukstu un karstu pārtiku. Metāla keramikas valkāšana var radīt diskomfortu no augstas vai zemas temperatūras. Cirkonija oksīds nedod šādu reakciju.
- Pilnīgi dabisks izskats.
- Pelēkas apmales trūkums saskares zonā ar smaganām.
- Gatavojoties protezēšanai, nav nepieciešams daudz griezt zobu.
- Vainagi nedeformējas un saglabā savu izskatu un formu ilgu laiku.
Cirkons ir visizplatītākais cirkonija minerāls. Tas sastopams visu veidu iežos, bet galvenokārt granītos un sienitos. Hindersonas apgabalā (Ziemeļkarolīna) pegmatītos tika atrasti vairākus centimetrus gari cirkona kristāli, bet Madagaskarā – kilogramus sveroši kristāli. Baddeleyite atrada Jussaks 1892. gadā Brazīlijā. Galvenā atradne atrodas Pocos de Caldas reģionā (Brazīlija). Lielākās cirkonija atradnes atrodas ASV, Austrālijā, Brazīlijā un Indijā.
Krievijā, kas veido 10% no pasaules cirkonija rezervēm (3. vieta pasaulē pēc Austrālijas un Dienvidāfrikas), galvenās atradnes ir: Kovdorskoe primārais baddelīts-apatīts-magnetīts Murmanskas apgabalā, Tugan placer cirkons-rutila-ilmenīts. Tomskas apgabalā Centrālais cirkons-rutila-ilmenīts Tambovas apgabalā, Lukojanovskas cirkons-rutila-ilmenīts Ņižņijnovgorodas apgabalā, Katuginskoe primārais cirkons-pirohlor-kriolīts Čitas reģionā un Ulug-Tanzek primārais hlorkons-cirkons. kolumbīts.
Krājumi cirkonija atradnēs 2012.gadā, tūkst.t *
| Austrālija | 21,000.0 |
| Dienvidāfrika | 14,000.0 |
| Indija | 3,400.0 |
| Mozambika | 1,200.0 |
| Ķīna | 500.0 |
| Citas valstis | 7,900.0 |
| Kopējie krājumi | 48,000.0 |
*ASV Ģeoloģijas dienesta dati
Rūpniecībā izejviela cirkonija ražošanai ir cirkonija koncentrāti ar cirkonija dioksīda masas saturu vismaz 60-65%, kas iegūti, bagātinot cirkonija rūdas. Galvenās metodes metāliskā cirkonija iegūšanai no koncentrāta ir hlorīda, fluorīda un sārmu procesi. Iluka ir lielākais cirkona ražotājs pasaulē.
Cirkona ražošana ir koncentrēta Austrālijā (40% no produkcijas 2010. gadā) un Dienvidāfrikā (30%). Pārējo cirkonu ražo vairāk nekā duci citu valstu. No 2002. līdz 2010. gadam cirkona ieguve katru gadu pieauga vidēji par 2,8%. Lielākie ražotāji, piemēram, Iluka Resources, Richards Bay Minerals, Exxaro Resources Ltd un DuPont ekstrahē cirkonu kā blakusproduktu titāna ieguves laikā. Pēdējo desmit gadu laikā pieprasījums pēc titāna minerāliem nav pieaudzis tādā pašā ātrumā kā pēc cirkona, tāpēc ražotāji ir sākuši attīstīt un izmantot smilšu minerālu atradnes ar augstāku cirkona saturu, piemēram, Āfrikā un Dienvidaustrālijā.
*ASV Ģeoloģijas dienesta dati
Cirkonijs ir izmantots rūpniecībā kopš pagājušā gadsimta 30. gadiem. Augsto izmaksu dēļ tā izmantošana ir ierobežota. Metāliskais cirkonijs un tā sakausējumi tiek izmantoti kodolenerģētikā. Cirkonijam ir ļoti zems termiskās neitronu uztveršanas šķērsgriezums un augsta kušanas temperatūra. Tāpēc metālisks cirkonijs, kas nesatur hafniju, un tā sakausējumi tiek izmantoti kodolenerģētikas nozarē degvielas elementu, degvielas komplektu un citu kodolreaktoru konstrukciju ražošanai.
Dopings ir vēl viena cirkonija pielietojuma joma. Metalurģijā to izmanto kā ligatūru. Labs deoksidētājs un denitrogenizators, kas pārsniedz Mn, Si, Ti efektivitāti. Tēraudu leģēšana ar cirkoniju (līdz 0,8%) palielina to mehāniskās īpašības un apstrādājamību. Tas arī padara vara sakausējumus stiprākus un karstumizturīgākus ar nelielu elektriskās vadītspējas zudumu.
Cirkoniju izmanto arī pirotehnikā. Cirkonijam piemīt ievērojama spēja sadegt atmosfēras skābeklī (pašaizdegšanās temperatūra - 250°C) praktiski bez dūmiem un lielā ātrumā. Tas rada augstāko temperatūru metāliskām degvielām (4650°C). Augstās temperatūras dēļ iegūtais cirkonija dioksīds izstaro ievērojamu gaismas daudzumu, ko ļoti plaši izmanto pirotehnikā (salūtu un salūtu ražošanā), ķīmisko gaismas avotu ražošanā, ko izmanto dažādās cilvēka darbības jomās (lāpas, lāpas). , apgaismojuma bumbas, FOTAB - foto-gaisa bumbas; plaši tika izmantots fotogrāfijā kā daļa no vienreizējās lietošanas zibspuldzēm, līdz to aizstāja elektroniskās zibspuldzes). Pielietojumam šajā jomā interesē ne tikai metāliskais cirkonijs, bet arī tā sakausējumi ar cēriju, kas nodrošina ievērojami lielāku gaismas plūsmu. Pulverveida cirkonijs tiek izmantots maisījumā ar oksidētājiem (Bertoletas sāls) kā bezdūmu līdzeklis pirotehnisko signālu ugunsgrēkos un drošinājumos, aizstājot dzīvsudraba fulminātu un svina azīdu. Tika veikti veiksmīgi eksperimenti par cirkonija sadegšanas izmantošanu kā gaismas avotu lāzera sūknēšanai.
Vēl viens cirkonija pielietojums ir supravadītājos. Supravadošs sakausējums 75% Nb un 25% Zr (supravadītspēja pie 4,2 K) iztur slodzes līdz 100 000 A/cm2. Strukturālā materiāla veidā cirkoniju izmanto skābes izturīgu ķīmisko reaktoru, veidgabalu un sūkņu ražošanai. Cirkoniju izmanto kā dārgmetālu aizstājēju. Kodolenerģētikā cirkonijs ir galvenais materiāls degvielas stieņu apšuvumam.
Cirkonijam ir augsta, pat augstāka nekā titānam, pretestība pret bioloģiskajām vidēm un lieliska biosaderība, kā dēļ to izmanto kaulu, locītavu un zobu protēžu, kā arī ķirurģisko instrumentu izgatavošanai. Zobārstniecībā keramika uz cirkonija dioksīda bāzes ir materiāls protēžu izgatavošanai. Turklāt bioinerces dēļ šis materiāls kalpo kā alternatīva titānam zobu implantu ražošanā.
Cirkonijs tiek izmantots dažādu trauku ražošanai, kam piemīt izcilas higiēnas īpašības, pateicoties augstajai ķīmiskajai izturībai.
Cirkonija dioksīds (temp. 2700°C) tiek izmantots bacor ugunsizturīgo materiālu (bakor - baddeleyite-korunda keramikas) ražošanai. To izmanto kā šamota aizstājēju, jo tas palielina kampaņu stikla un alumīnija krāsnīs 3-4 reizes. Ugunsizturīgos materiālus, kuru pamatā ir stabilizēts dioksīds, metalurģijas rūpniecībā izmanto siles, sprauslas tēraudu nepārtrauktai liešanai un tīģeļus retzemju elementu kausēšanai. To izmanto arī metālkeramikā – keramikas-metāla pārklājumos, kuriem ir augsta cietība un izturība pret daudzām ķīmiskām vielām, iztur īslaicīgu karsēšanu līdz 2750°C. Dioksīds ir emalju apduļķotājs, kas piešķir tām baltu un necaurspīdīgu krāsu. Pamatojoties uz cirkonija dioksīda kubisko modifikāciju, kas stabilizēts ar skandiju, itriju, retzemju metāliem, tiek iegūts materiāls - kubiskais cirkonijs (no FIAN, kur tas tika iegūts pirmo reizi), kubiskais cirkonijs tiek izmantots kā optiskais materiāls ar augstu refrakcijas koeficientu (plakanās lēcas). ), medicīnā (ķirurģijas instruments) , kā sintētisks dārgakmens (dispersija, laušanas koeficients un krāsu spēle ir lielāka nekā dimantam), sintētisko šķiedru ražošanā un dažu veidu stiepļu ražošanā (zīmējums). Sildot, cirkonija oksīds vada strāvu, ko dažreiz izmanto, lai padarītu sildelementus izturīgus pret gaisu ļoti augstā temperatūrā. Karsēts cirkonijs spēj vadīt skābekļa jonus kā ciets elektrolīts. Šo īpašību izmanto rūpnieciskajos skābekļa analizatoros.
Cirkonija hidrīds tiek izmantots kodoltehnoloģijā kā ļoti efektīvs neitronu moderators. Cirkonija hidrīdu izmanto arī cirkonija pārklāšanai plānu kārtiņu veidā, termiski sadalot to uz dažādām virsmām.
Cirkonija nitrīda materiāls keramikas pārklājumiem, kušanas temperatūra aptuveni 2990°C, hidrolizēts ūdens regijā. Ir atrasts pielietojums kā pārklājumi zobārstniecībā un juvelierizstrādājumos.
Cirkons, t.i. ZrSiO4 ir galvenais cirkonija un hafnija minerālu avots. Tāpat no tā tiek iegūti dažādi reti elementi un urāns, kas tajā koncentrēti. Cirkona koncentrātu izmanto ugunsizturīgo materiālu ražošanā. Augstais urāna saturs cirkonā padara to par ērtu minerālu vecuma noteikšanai, izmantojot urāna-svina datēšanu. Caurspīdīgi cirkona kristāli tiek izmantoti juvelierizstrādājumos (hiacinte, žargons). Cirkonu kalcinējot, tiek iegūti spilgti zili akmeņi, ko sauc par starlītu.
Aptuveni 55% no visa cirkonija tiek izmantoti keramikas ražošanai - keramikas flīzes sienām, grīdām, kā arī keramikas substrātu ražošanai elektronikā. Aptuveni 18% cirkona tiek izmantoti ķīmiskajā rūpniecībā, un patēriņa pieaugums šajā jomā pēdējos gados ir vidēji 11% gadā. Metālu kausēšanai tiek izmantoti aptuveni 22% cirkona, taču šis virziens pēdējā laikā nav bijis tik populārs, jo ir pieejamas lētākas cirkonija iegūšanas metodes. Atlikušie 5% cirkona tiek izmantoti katodu lampu ražošanai, taču patēriņš šajā jomā samazinās.
Cirkona patēriņš 2010. gadā strauji pieauga līdz 1,33 miljoniem tonnu pēc tam, kad pasaules ekonomikas lejupslīde 2009. gadā izraisīja patēriņa samazināšanos par 18% līdz 2008. gadam. Keramikas patēriņa pieaugums, kas veidoja 54% no cirkona patēriņa 2010. gadā, īpaši Ķīnā, kā arī citās jaunietekmes ekonomikās, piemēram, Brazīlijā, Indijā un Irānā, bija galvenais faktors, kas 2000. gados palielināja pieprasījumu pēc cirkona. Atrodoties ASV un eirozonā, patēriņš pat samazinājās. Cirkona patēriņš cirkonija ķīmiskajās vielās, tostarp cirkonijā, laikā no 2000. līdz 2010. gadam vairāk nekā dubultojās, savukārt cirkona izmantošana cirkonija metāla kausēšanai uzrādīja lēnāku pieauguma tempu.
Pēc Roskila teiktā, 90% no pasaulē patērētā metāla cirkonija tiek izmantoti kodolreaktoru komponentu ražošanā un aptuveni 10% etiķskābes ražotnēs izmantoto konteineru korozijas un augstspiediena izturīgas oderes ražošanā. Pēc ekspertu domām, nākotnē sagaidāms, ka globālais pieprasījums pēc metāla cirkonija palielināsies, jo vairākas valstis (Ķīna, Indija, Dienvidkoreja un ASV) plāno būvēt jaunas atomelektrostacijas.
Cirkonija oksīds, kas pazīstams arī kā cirkonija oksīds, tiek izmantots rūpnieciskos lietojumos, tostarp farmācijā, šķiedru optikā, ūdensnecaurlaidīgā apģērbā un kosmētikā. Lielāks cirkonija materiālu - cirkonija miltu un kausētā cirkonija - patēriņš ir saistīts ar straujo keramikas flīžu ražošanas pieaugumu Ķīnā. Dienvidkoreja, Indija un Ķīna ir nozīmīgi cirkonija oksīda izaugsmes tirgi. Saskaņā ar cirkonija tirgus izpētes ziņojumu Āzijas un Klusā okeāna reģions pārstāv lielāko un visstraujāk augošo reģionālo tirgu pasaulē. Saint-Gobain, kura galvenā mītne atrodas Francijā, ir viens no lielākajiem cirkonija oksīda ražotājiem.
Lielākais cirkonija galapatēriņa tirgus ir keramika, kas ietver flīzes, sanitārtehnikas izstrādājumus un galda piederumus. Nākamie lielākie tirgi, kuros izmanto cirkonija materiālus, ir ugunsizturīgo materiālu un lietuvju nozares. Cirkonu izmanto kā piedevu visdažādākajos keramikas izstrādājumos, to izmanto arī datoru monitoru un televizoru paneļu stikla pārklājumos, jo materiālam piemīt starojumu absorbējošas īpašības. Ķieģeļi ar cirkoniju tiek izmantoti kā alternatīva pamata risinājumiem ar kausētu cirkoniju.
Cirkona (ZrSiO4) ražošana un patēriņš pasaulē, tūkst.t*
| gadā | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 | 2012 |
| Kopējā produkcija | 1300.0 | 1050.0 | 1250.0 | 1400.0 | 1200.0 |
| Ķīna | 400.0 | 380.0 | 600.0 | 650.0 | 500.0 |
| Citas valstis | 750.0 | 600.0 | 770.0 | 750.0 | 600.0 |
| Kopējais patēriņš | 1150.0 | 980.0 | 1370.0 | 1400.0 | 1100.0 |
| Tirgus līdzsvars | 150.0 | 70.0 | -120.0 | -- | 100.0 |
| COMEX cena | 788.00 | 830.00 | 860.00 | 2650.00 | 2650.00 |
* kopsavilkuma dati
Cirkona tirgus uzrādīja strauju kritumu, kas sākās 2008. gada beigās un turpinājās visu 2009. gadu. Ražotāji ir samazinājuši ražošanu, lai samazinātu izmaksas un pārtrauktu krājumu uzkrāšanu. Patēriņš sāka atjaunoties 2009. gada beigās, paātrināja izaugsmi 2010. gadā un turpinājās 2011. gadā. Piegādes, īpaši no Austrālijas, kur iegūst vairāk nekā 40% cirkonija rūdu, ilgstoši nepalielinājās, un citi ražotāji 2008.-2010.gadā bija spiesti laist tirgū aptuveni 0,5 miljonus tonnu savu rezervju. Tirgus deficīts kopā ar krājumu līmeņa samazināšanos izraisīja cenu pieaugumu, kas sākās 2009. gada sākumā. Līdz 2011. gada janvārim Austrālijas cirkona augstākās kvalitātes cenas bija rekordlīmenī pēc 50% pieauguma kopš 2009. gada sākuma un turpināja pieaugt 2011.–2012. gadā.
2008. gadā cenas cirkonija sūklim pieauga, jo sadārdzinājās cirkona smiltis, kas ir metāla ražošanas izejviela. Rūpniecisko cirkonija marku cenas pieauga par 7-8% - līdz USD 100/kg, bet metālam kodolreaktoriem - par 10% - līdz USD 70-80. Jau 2009. gada otrajā pusē cirkonija cenas atsāka augt atkal un tādā veidā, ka cirkonija vidējās cenas 2009. gadā bija augstākas nekā 2008. gadā. 2012. gadā cirkonija cenas pieauga līdz 110 USD/kg.
Neskatoties uz mazāku patēriņu 2009. gadā, cirkona cenas strauji nesamazinājās, jo lielākie ražotāji samazināja ražošanu un samazināja krājumus. 2010. gadā ražošana nevarēja sekot pieprasījumam, galvenokārt tāpēc, ka cirkona imports no Ķīnas 2010. gadā pieauga par vairāk nekā 50% līdz 0,7 miljoniem tonnu. Tiek prognozēts, ka pieprasījums pēc cirkona līdz 2015. gadam pieaugs par 5,4% gadā, bet ražošanas jauda var pieaugt tikai par 2,3% gadā. Tāpēc papildu piedāvājums joprojām būs ierobežots, un cenas var turpināt pieaugt, līdz tiešsaistē nonāks jauni dizaini.
Saskaņā ar Global Industry Analysts (GIA) publicēto pētījumu ziņojumu, paredzams, ka pasaules cirkonija tirgus līdz 2017. gadam sasniegs 2,6 miljonus metrisko tonnu. Pārskatā ir sniegti pārdošanas aprēķini un prognozes no 2009. līdz 2017. gadam dažādos ģeogrāfiskajos tirgos, tostarp Āzijas un Klusā okeāna reģionā, Eiropā, Japānā, Kanādā un Amerikas Savienotajās Valstīs.
Izaugsme starptautiskajā kodolenerģijas nozarē palielinās pieprasījumu pēc cirkonija, kā arī palielinās tās ražošanas jaudu globāli. Citi izaugsmes faktori ir pieaugošais pieprasījums Āzijas un Klusā okeāna reģionā, kā arī keramikas flīžu ražošanā visā pasaulē.
Notiek ielāde...