Dioksidi ya zirconium: mali na matumizi. Ensaiklopidia kubwa ya mafuta na gesi

Uzalishaji wa zirconium na aloi zake zilizo na boroni zinahitaji udhibiti wa makini. Kwa kuwa mbinu za kemikali za kuamua boroni katika zirconium ya metali na aloi zake hazijaelezewa katika maandiko, madhumuni ya kazi hii ilikuwa kuendeleza njia rahisi ya kemikali ya kuamua maudhui ya boroni katika zirconium ya metali na aloi zake, hasa katika aloi zilizo na maudhui madogo ya niobium.
Katika uzalishaji wa zirconium, njia ya iodidi, tofauti na uzalishaji wa titani, ina umuhimu wa viwanda.
Zilizomo katika uzalishaji wa zirconium, vichocheo awali ya kikaboni.
Hafnium huzalishwa tu kama zao la ziada la uzalishaji wa zirconium ya reactor. Matumizi yake kuu ni utengenezaji wa vijiti vya kudhibiti katika vinu vya nyuklia. Jumla ya matumizi kwa sasa hayazidi 75% ya uzalishaji. Hata hivyo, utafiti katika maeneo mapya ya maombi: utengenezaji wa aloi za joto la juu, filaments, getters, poda kwa taa za flash, detonatorer - inaweza kuongeza kwa kiasi kikubwa mahitaji ya chuma. Kutenganisha hafnium kutoka zirconium ni mchakato wa gharama kubwa, na gharama za kutenganisha kawaida hugawanywa sawa kati ya gharama ya metali zote mbili.
Hakuna mlinganisho kamili katika mali ya bidhaa za teknolojia ya plasma-fluoride na uchimbaji-fluoride kwa ajili ya uzalishaji wa zirconium, kwani katika teknolojia ya uchimbaji-fluoride zirconium na hafnium hutenganishwa katika hatua ya hydrochemical kwa kutumia uchimbaji. Katika kesi ya kutumia teknolojia ya plasma-fluoride kwa usindikaji zircon wakati wa utakaso wa usablimishaji wa zirconium kutoka kwa uchafu ulioonyeshwa kwenye jedwali. 3.4, hafnium kwa ujumla hufuata zirconium.
Njia ya kutenganisha zirconium na hafnium kwa electrolysis ya melts ni ya riba kwa ajili ya uzalishaji wa zirconium, kwani wakati huo huo na uzalishaji wa zirconium ya metali, hutakaswa kutoka kwa hafnium.
Malighafi kwa ajili ya uzalishaji wa hafnium ni zirconium huzingatia au bidhaa na wa kati wa uzalishaji wa zirconium.
Mpango wa kupata zirconium kwa kutumia mbinu ya Kroll kwenye mmea wa Albany. Shida hizi zote zinahitaji utakaso wa uangalifu wa vitendanishi vinavyotumika katika utengenezaji wa zirconium na hafnium, haswa kutoka kwa oksijeni, maji na nitrojeni, na kupunguza uchaguzi wa njia zinazoweza kutumika kupata metali hizi.
Kifaa cha kupokea. Metali ya Hafnium inaweza kupatikana kwa njia sawa zinazotumiwa katika uzalishaji wa zirconium. Tetrakloridi ya hafnium husafishwa kwa kunereka chini ya hidrojeni na kisha kupunguzwa kwa magnesiamu. Utakaso wa sifongo cha hafnium kutoka kwa kloridi ya magnesiamu hufanyika katika mitambo ya kusafisha sifongo ya zirconium, kwani wakati wa operesheni hii hakuna hatari kubwa ya uchafuzi wa hafnium na zirconium au kinyume chake. Hafnium ya sponji inayeyushwa kwenye arc na kumwaga ndani ya ukungu wa shaba.
Hafnium ya metali hupatikana kwa njia zile zile zinazotumika katika utayarishaji wa zirconium: mbinu ya Kroll, mbinu ya Kroll iliyorekebishwa kwa kutumia sodiamu kama wakala wa kupunguza, na njia ya de Boer, au mchakato wa iodidi.
Mchakato wa iodidi katika kutengeneza hafnium laini na inayoweza kunyumbulika ni sawa na ule unaotumika katika utengenezaji wa zirconium, kwa hivyo vifaa vinavyotumiwa kupata iodidi hafnium ni takriban sawa na kwa utengenezaji wa zirconium. Kulingana na data, halijoto ya utuaji wa hafnium kutoka tetraiodide ni 1600 C, na zirconium ni 1400 C.
Utafiti wa kina wa mchakato wa Kroll jinsi unavyotumika kwa titani unaweza kufanya uwezekano wa kufanya mabadiliko fulani katika mpango wa kiteknolojia wa utengenezaji wa zirconium; hasa, hii inahusu kurahisisha vifaa, kupunguza idadi ya shughuli na kuongeza ukubwa wa vitengo.
Ili kupata niobium safi na poda ya tantalum, ni bora kupunguza kloridi ya gesi na magnesiamu ya kioevu kwa njia sawa na inafanywa katika uzalishaji wa zirconium.

Mnamo 1945, kilo 0.07 tu ya zirconium ilitolewa nchini Merika, lakini kuanzia 1948, kuhusiana na kazi ya uundaji wa athari za nyuklia, uzalishaji wa zirconium uliongezeka sana na baada ya miaka michache kufikia makumi kadhaa ya tani.
Amana ya ore ya zirconium, ambayo imeenea zaidi katika maumbile kuliko, kwa mfano, berili, ni, kulingana na ripoti za vyombo vya habari vya nje, huko USA, India, Brazil, Australia, na katika nchi kadhaa za Kiafrika. Uzalishaji wa zirconium huko USA uliongezeka mara elfu 3 kutoka 1947 hadi 1958.
Kutokana na sifa zake za juu za kuzuia kutu, zirconium inaweza kutumika kwa ajili ya utengenezaji wa sehemu za vifaa vya kemikali, vyombo vya matibabu na katika nyanja nyingine za teknolojia. Hata hivyo, hakuna uwezekano kwamba uzalishaji wa zirconium ungefikia kiwango cha sasa haraka kama hakuwa na mali nyingine maalum - sehemu ndogo ya kunyonya kwa nyutroni za joto.
Teknolojia na vifaa vinavyotumiwa kutengeneza hafnium kwa kutumia mchakato wa Kroll kimsingi ni sawa na zile zinazotumiwa katika utengenezaji wa chuma cha zirconium. Marekebisho kwa kulinganisha na mchakato wa kiteknolojia wa uzalishaji wa zirconium imedhamiriwa na uingizwaji au mabadiliko ya vifaa vya mtu binafsi, shughuli za kiteknolojia na aina ya vifaa vya kuanzia. Hapa mtu anapaswa kukumbuka unyeti mkubwa zaidi wa tetrakloridi ya hafnium kwa unyevu wa anga, uthabiti mkubwa wa kloridi ya hafnyl na mali kubwa zaidi ya pyrophoric ya sifongo ya chuma iliyopatikana hivi karibuni.
Kwa kuwa hafnium hutolewa kama bidhaa ya ziada wakati wa utengenezaji wa zirconium ya reactor, uzalishaji wake huongezeka kulingana na matokeo ya mwisho, na kwa kilo 50 za zirconium; takriban kilo 1 ya hafnium hupatikana. Kwa kutumia hesabu hii na taarifa fragmentary kuhusu uzalishaji wa zirconium katika mtu binafsi. Kulingana na utabiri wa Ofisi ya Madini ya Merika, iliyochapishwa mnamo 1975, hitaji la nchi la hafnium mwanzoni mwa karne ya 20 - 21.
Uchambuzi wa Spectral wa zirconium kwa uchafu kwa kiasi kikubwa ni vigumu kutokana na ukweli kwamba dhidi ya historia ya wigo wa multiline ya zirconium ni vigumu kutambua mistari dhaifu katika wigo wa viwango vya chini vya uchafu. Njia hii pia inafanya uwezekano wa kuamua viwango vya chini vya fluorine katika zirconium ya metali, ambayo ni muhimu sana katika kudhibiti uzalishaji wa zirconium electrolytic.
Kwa kuwa hafnium hutolewa kama bidhaa ya ziada wakati wa kuzalisha zirconium ya reactor, uzalishaji wake huongezeka kulingana na matokeo ya mwisho, na takriban kilo 1 ya hafnium ikipatikana kwa kila kilo 50 ya zirconium. Katika muongo wa sasa (1970 - 1980), uwezo wa mtambo wa nyuklia duniani utaongezeka mara 5 - 8, na uzalishaji wa zirconium na hafnium utaongezeka ipasavyo. Baada ya yote, kila megawati ya nguvu ya mmea wa nyuklia inahitaji kutoka kilo 45 hadi 79 za zirconium kwa ajili ya utengenezaji wa mabomba na sehemu nyingine. Kwa kuongeza, 25 - 35% ya zilizopo za zirconium katika reactors za uendeshaji lazima zibadilishwe kila mwaka. Matokeo yake, tayari katikati ya miaka ya 70, takriban kiasi sawa cha zirconium kitatumiwa kwa madhumuni haya kama kwa reactor mpya.
Teknolojia ya usablimishaji wa fluoride kwa ajili ya utakaso wa tetrafluoride ya zirconium kutoka kwa Al, Ca, Cu, Fe, Mg fluorides ilifahamika vizuri katika USSR katika miaka ya 80 katika Kiwanda cha Kemikali cha Pridneprovsky wakati wa maendeleo na maendeleo ya teknolojia ya uchimbaji wa fluoride kwa ajili ya uzalishaji wa nyuklia- zirconium safi.
Ca, Cu, Fe, Mg, Th) iko katika mfumo wa muundo wa floridi uliopatikana kwa utakaso wa usablimishaji wa zirconium. Katika uzalishaji mkubwa wa plasma ya zirconium na silicon, molekuli iliyokusanywa ya taka hizi inaweza kuwa muhimu kwa muda; kwa usindikaji wao, teknolojia ya plasma na masafa inaweza kutumika kutoa vifaa hivi kwa njia ya oksidi au metali zilizotawanywa (tazama Sura ya 19).
Wakati usindikaji tani 1 ya zircon na kuchimba zirconium na silicon kutoka humo kwa namna ya fluorides, kilo 4-6 za A1 hubakia katika taka; 0 kilo 1 Ca; 0 kilo 4 Si; 1 3 kg Fe; 1 1 kg Mg; 0 3 - 0 4 kg Th; 0 3 - 0 4 kg U; 0 kilo 3 Ti; hizo. 8 6 kg ya metali, sehemu kuu ambayo (A1, Ca, Cu, Fe, Mg, Th) iko katika mfumo wa utungaji wa fluoride uliopatikana kwa utakaso wa usablimishaji wa zirconium. Katika uzalishaji mkubwa wa plasma ya zirconium na silicon, molekuli iliyokusanywa ya taka hizi inaweza kuwa muhimu kwa muda; kwa usindikaji wao, teknolojia ya plasma na masafa inaweza kutumika kutoa vifaa hivi kwa njia ya oksidi au metali zilizotawanywa (tazama Sura ya 19).
Mnamo 1945, kilo 0.07 tu ya zirconium ilitolewa nchini Merika, lakini kuanzia 1948, kuhusiana na kazi ya uundaji wa athari za nyuklia, uzalishaji wa zirconium uliongezeka sana na baada ya miaka michache kufikia makumi kadhaa ya tani. Kwa hiyo, teknolojia ya kuzalisha zirconium, ambayo ilikuwa nadra miaka michache iliyopita, sasa ni ya juu zaidi kuliko teknolojia ya kuzalisha metali nyingine nyingi zinazojulikana na kutumika kwa miongo kadhaa.
Kulingana na kanuni ya kupokanzwa, tanuu za safu ya utupu zimeainishwa kama tanuu za safu ya moja kwa moja. Tanuu za arc za utupu ni mojawapo ya aina mpya za vifaa vya electrothermal. Muonekano wao unasababishwa na kuongezeka kwa uzalishaji wa zirconium, titanium, molybdenum na vifaa vingine vya kinzani na kemikali.
Lakini hata katika kesi hii, haiwezi kutumika bila utakaso wa awali wa kemikali (tazama Sehemu ya 15.5) kutoka kwa kipengele cha hafnium, ambacho kinaambatana na asili, na ina mali ya kemikali sawa na zirconium. Hafnium, iliyopatikana katika utengenezaji wa zirconium ya kiwango cha reactor, ni nyenzo bora ya kutengeneza vijiti vya kudhibiti kinu.
Hafnium yuko katika kundi la IV meza ya mara kwa mara vipengele vya D.I. Mendeleev na imejumuishwa katika kikundi kidogo cha titani. Ni ya vipengele vya kufuatilia ambavyo hazina madini yao wenyewe; kwa asili huambatana na zirconium. Hivi sasa, hupatikana kama bidhaa ya ziada katika utengenezaji wa zirconium. Juu ya kemikali na mali za kimwili hafnium iko karibu na zirconium, lakini inatofautiana sana na ile ya mwisho katika mali ya nyuklia.
Katika sekta ya kemikali, molybdenum hutumiwa kwa njia ya gaskets na bolts kwa ajili ya ukarabati wa moto (kujaza) wa vyombo vya kioo-tile-lined kutumika wakati wa kufanya kazi na asidi sulfuriki na vyombo vya habari tindikali ambayo hidrojeni hutolewa. Katika bidhaa zinazofanya kazi katika asidi ya sulfuriki, thermocouples na valves za molybdenum pia hutumiwa, na aloi za molybdenum hutumika kama bitana za reactor katika mitambo iliyoundwa kwa ajili ya uzalishaji wa kloridi ya n-butyl kwa athari zinazohusisha hidrokloriki na asidi ya sulfuriki kwenye joto la zaidi ya 170 C. Miongoni mwa Maombi mbalimbali ambayo molybdenum hutumiwa pia ni pamoja na michakato ya hidroklorini ya awamu ya kioevu, uzalishaji wa zirconium na thorium ya ultra-pure.

Nyuma mpaka wa jimbo Bado kuna makampuni ya biashara ambayo yameunda mitambo ya majaribio na viwanda kwa kutumia teknolojia mpya za umeme. Kwa mfano, kwenye Kiwanda cha Metallurgiska cha Ulba (Kazakhstan) kunabaki ufungaji wa viwanda kwa ubadilishaji wa plasma ya hexafluoride ya uranium iliyoboreshwa katika isotopu ya U-235 kuwa oksidi za uranium kwa ajili ya uzalishaji wa mafuta ya nyuklia ya oksidi na asidi hidrofloriki; katika Kiwanda cha Kemikali cha Pridneprovsky (Ukraine) - vifaa vya viwandani kwa ajili ya uzalishaji wa zirconium na hafnium kutoka kwa malighafi ya fluoride kwa kutumia teknolojia ya baridi ya crucible; katika Taasisi ya Utafiti ya Isotopu Imara (Georgia) - ufungaji wa majaribio ya juu-frequency kwa ajili ya kuzalisha isotopu-utajiri (B-10 isotopu) carbudi ya boroni kwa kutumia joto la induction moja kwa moja; ufungaji wa juu-frequency wa aina hiyo ulibakia kwenye Metallurgy ya Poda ya NPO huko Belarus. Sivyo kwa njia bora zaidi Hali pia iko katika biashara zilizobaki katika Shirikisho la Urusi.
Kuna makampuni ya biashara nyuma ya mpaka wa serikali ambayo yameunda mitambo ya majaribio na viwanda kwa kutumia teknolojia mpya za umeme. Kwa mfano, kwenye Kiwanda cha Metallurgiska cha Ulba (Kazakhstan) kunabaki ufungaji wa viwanda kwa ubadilishaji wa plasma ya hexafluoride ya uranium iliyoboreshwa katika isotopu ya U-235 kuwa oksidi za uranium kwa ajili ya uzalishaji wa mafuta ya nyuklia ya oksidi na asidi hidrofloriki; katika Kiwanda cha Kemikali cha Pridneprovsky (Ukraine) - vifaa vya viwandani kwa ajili ya uzalishaji wa zirconium na hafnium kutoka kwa malighafi ya fluoride kwa kutumia teknolojia ya baridi ya crucible; katika Taasisi ya Utafiti ya Isotopu Imara (Georgia) - ufungaji wa majaribio ya juu-frequency kwa ajili ya kuzalisha isotopu-utajiri (B-10 isotopu) carbudi ya boroni kwa kutumia joto la induction moja kwa moja; ufungaji wa juu-frequency wa aina hiyo ulibakia kwenye Metallurgy ya Poda ya NPO huko Belarus. Mambo hayaendi vizuri katika biashara zilizobaki katika Shirikisho la Urusi.
Metali adimu zilizotawanyika huunganishwa kulingana na kutawanyika kwao ukoko wa dunia. Kwa kawaida, vipengele vya kufuatilia hupatikana kwa namna ya uchafu wa isomorphic kwenye lati za madini mengine na hutolewa njiani kutoka kwa taka ya metallurgiska. Ga - kutoka kwa taka za uzalishaji wa alumini, Katika - kutoka kwa zinki na taka za uzalishaji wa risasi, T1 - kutoka kwa vumbi vya kuchoma vya sulfidi mbalimbali huzingatia, Ge - kutoka kwa zinki na taka ya uzalishaji wa shaba, pamoja na taka ya usindikaji wa makaa ya mawe, Re - kutoka kwa nusu ya bidhaa za molybdenum. uzalishaji, Ш inayotolewa kama bidhaa nyingine katika utengenezaji wa zirconium. Vipengele vya ufuatiliaji Se na Te, vinavyopatikana kama uchafu katika sulfidi mbalimbali za asili, hutolewa ama kutoka kwa taka kutoka kwa uzalishaji wa asidi ya sulfuriki au michakato ya metallurgiska.
Msingi wa malighafi ya zirconium ni pamoja na madini mawili yenye utajiri ndani yake - zircon na baddeleyite, iliyo na 45 6% na 69 1% zirconium, mtawaliwa. Katika madini haya, zirconium inaambatana na hafnium, chuma kilicho na sehemu ya msalaba ya kunyonya ya neutroni ya joto. Kwa hiyo, teknolojia yoyote ya kutenganisha na kusafisha zirconium inahusisha kuitakasa kutoka kwa hafnium. Katika miaka ya 80 ya mapema, USSR iliunda teknolojia mpya uzalishaji wa zirconium, ikiwa ni pamoja na sintering zircon na carbonate ya sodiamu, uchujaji wa baadaye wa silicate ya sodiamu, kuyeyusha zirconium katika asidi ya nitriki, kutenganisha uchimbaji kutoka kwa hafnium na kusafisha :; basi zirconium hutolewa tena na mzunguko wa kiteknolojia huletwa kwa uzalishaji wa zirconium tetrafluoride, ambayo zirconium hupatikana wakati wa kuyeyusha mafuta ya kalsiamu. Zirconium inayotokana inatumwa kwa ajili ya uzalishaji wa aloi kwa ajili ya utengenezaji wa mabomba ya fimbo ya mafuta.
Msingi wa malighafi ya zirconium ni pamoja na madini mawili yenye utajiri ndani yake - zircon na baddeleyite, iliyo na 45 6% na 69 1% zirconium, mtawaliwa. Katika madini haya, zirconium inaambatana na hafnium, chuma kilicho na sehemu ya msalaba ya kunyonya ya neutroni ya joto. Kwa hiyo, teknolojia yoyote ya kutenganisha na kusafisha zirconium inahusisha kuitakasa kutoka kwa hafnium. Katika miaka ya 80 ya mapema, teknolojia mpya ya uzalishaji wa zirconium iliundwa katika USSR, ikiwa ni pamoja na sintering zircon na carbonate ya sodiamu, leaching inayofuata ya silicate ya sodiamu, kufuta zirconium katika asidi ya nitriki, kujitenga kwa uchimbaji kutoka kwa hafnium na kusafisha; basi zirconium hutolewa tena na mzunguko wa kiteknolojia huletwa kwa uzalishaji wa zirconium tetrafluoride, ambayo zirconium hupatikana wakati wa kuyeyusha mafuta ya kalsiamu. Teknolojia inayofuata inajumuisha kusafisha boriti ya elektroni. Zirconium inayotokana inatumwa kwa ajili ya uzalishaji wa aloi kwa ajili ya utengenezaji wa mabomba ya fimbo ya mafuta.
Zirconium, kulingana na muundo wa shell ya elektroni na, kwa hiyo, nafasi yake katika jedwali la mara kwa mara la vipengele vya D. I. Kwa chuma cha zirconium, hii inaonyeshwa kwa kufanana kwake na titani kwa suala la kimwili, mitambo, teknolojia, mali ya kutu na asili ya aloi zilizoundwa. Kwa hiyo, katika miaka 15-20 iliyopita, kumekuwa na maendeleo makubwa ya zirconium: maendeleo ya mbinu za kupata na uzalishaji wa zirconium ya usafi wa juu, utafiti wa kina mali na aloi zake.
Kwa upunguzaji wa carbothermic ya urani kutoka kwa malighafi ya oksidi, unaweza kutumia mbinu ya baridi ya crucible na teknolojia, kulingana na joto la moja kwa moja la uingizaji wa mzunguko wa UsOg xCj ya malipo, ambayo hutumia conductivity yake mwenyewe au iliyosababishwa. Teknolojia ya kusulubu baridi ya masafa ya juu sasa imetengenezwa kwa ajili ya usanisi wa kauri zisizo na oksijeni (carbidi, nitridi na nyimbo mbalimbali za kauri; tazama Sura ya 7, 8 na 14 zinaonyesha michoro ya mimea ya induction na tanuru za metallurgiska kwa usanisi wa kauri isiyo na oksijeni. vifaa, kwa ajili ya kuyeyusha na kusafisha metali kwa njia zisizo na maana na zinazoendelea kwa kutumia teknolojia ya baridi ya crucible, kimsingi, inaweza kutumika katika teknolojia ya kiasi kikubwa kwa upunguzaji wa carbothermic ya urani kutoka kwa malighafi ya oksidi, lakini R & D. ni muhimu kutatua matatizo ya kiteknolojia na muhimu kama matokeo ya tata ya R & D iliyofanyika katika miaka ya 70 na 80, kwa sasa safu ya vifaa vya plasma na frequency imekuwa tajiri zaidi katika miaka ya 80 alionekana, akifanya kazi kwa mzunguko wa kilohertz kadhaa, kutumika kwa ajili ya uzalishaji wa zirconium, hafnium, na metali adimu na metali adimu duniani, ikiwa ni pamoja na scandium; mitambo ya chuma-dielectric ilionekana, uwazi kwa mionzi ya sumakuumeme katika masafa ya masafa ya redio, inayotumika kwa usanisi wa halijoto ya juu wa keramik isiyo na oksijeni, kwa keramik ya oksidi kuyeyuka, na hata kwa vitrification ya taka ya mionzi. Aidha, R&D imefanywa ili kuunda vifaa vya pamoja vya plasma-frequency kutatua matatizo ya kemikali, teknolojia na metallurgiska kwa baadhi ya maombi ya metallurgiska, vifaa vya megawati-nguvu tayari imeundwa na kupatikana matumizi ya vitendo. Matokeo ya R&D hii yatawasilishwa katika sura zinazofuata; Kuna uwezekano mkubwa kwamba vifaa hivyo vitatumika kuanzisha teknolojia ya upunguzaji wa carbothermic ya uranium kutoka kwa malighafi ya oksidi hadi uzalishaji wa viwanda.
Kwa upunguzaji wa carbothermic ya uranium kutoka kwa malighafi ya oksidi, inawezekana kutumia mbinu ya baridi ya crucible na teknolojia, kwa kuzingatia inapokanzwa kwa uingizaji wa mzunguko wa moja kwa moja wa malipo ya UsOg xC, ambayo hutumia conductivity yake mwenyewe au iliyosababishwa. Teknolojia ya kusulubu baridi ya masafa ya juu sasa imetengenezwa kwa ajili ya usanisi wa kauri zisizo na oksijeni (carbidi, nitridi na nyimbo mbalimbali za kauri; tazama Sura ya 7, 8 na 14 zinaonyesha michoro ya mimea ya induction na tanuru za metallurgiska kwa usanisi wa kauri isiyo na oksijeni. vifaa, kwa ajili ya kuyeyusha na kusafisha metali kwa njia zisizo na maana na zinazoendelea kwa kutumia teknolojia ya baridi ya crucible, kimsingi, inaweza kutumika katika teknolojia ya kiasi kikubwa kwa upunguzaji wa carbothermic ya urani kutoka kwa malighafi ya oksidi, lakini R & D. ni muhimu kutatua matatizo ya kiteknolojia na muhimu kama matokeo ya tata ya R & D iliyofanyika katika miaka ya 70 na 80, kwa sasa safu ya vifaa vya plasma na frequency imekuwa tajiri zaidi katika miaka ya 80 alionekana, akifanya kazi kwa mzunguko wa kilohertz kadhaa, kutumika kwa ajili ya uzalishaji wa zirconium, hafnium, na metali adimu na metali adimu duniani, ikiwa ni pamoja na scandium; mitambo ya chuma-dielectric ilionekana, uwazi kwa mionzi ya sumakuumeme katika masafa ya masafa ya redio, inayotumika kwa usanisi wa halijoto ya juu wa keramik isiyo na oksijeni, kwa keramik ya oksidi kuyeyuka, na hata kwa vitrification ya taka ya mionzi. Kwa kuongezea, R&D imefanywa kuunda vifaa vya pamoja vya plasma-frequency kutatua shida za kemikali, kiteknolojia na metallurgiska kwa matumizi ya metallurgiska, vifaa vya umeme vya megawati tayari vimeundwa na kupatikana kwa matumizi ya vitendo. Matokeo ya R&D hii yatawasilishwa katika sura zinazofuata; Kuna uwezekano mkubwa kwamba vifaa hivyo vitatumika kuanzisha teknolojia ya upunguzaji wa carbothermic ya uranium kutoka kwa malighafi ya oksidi hadi uzalishaji wa viwanda.

Oksidi ya Zirconium - ZrO2 (dioksidi ya zirconium), fuwele zisizo na rangi, kiwango myeyuko 2900 °C.

Dioksidi ya zirconium inaonyesha mali ya amphoteric, haipatikani katika maji na miyeyusho ya maji ya asidi nyingi na alkali, lakini huyeyuka katika asidi hidrofloriki na iliyokolea ya sulfuriki, alkali zilizoyeyuka na glasi.

  • Dioksidi ya zirconium inapatikana katika aina tatu za fuwele:
  • monoclinic imara, inayotokea kwa asili kama baddelite ya madini. metastable kati-joto tetragonal, sasa katika kauri nyingi zirconium. Mpito wa awamu ya tetragonal ya dioksidi ya zirconium hadi monoclinic inaambatana na ongezeko la kiasi, ambayo huongeza nguvu za keramik kama hizo: mikazo ya mitambo kwenye ncha ya microcrack inayokua huanzisha mabadiliko ya awamu ya muundo wa tetragonal hadi monoclinic, na, kama matokeo yake, ongezeko la ndani kwa kiasi na, ipasavyo, shinikizo, ambayo hutuliza microcrack, kupunguza kasi ya urefu wake.
  • ujazo usio na utulivu wa joto la juu. Fuwele kubwa za uwazi za dioksidi ya zirconium ya ujazo, iliyoimarishwa na uchafu wa kalsiamu, yttrium au oksidi zingine za chuma, kwa sababu ya fahirisi yao ya juu ya kinzani na utawanyiko, hutumiwa katika mapambo kama almasi ya kuiga; katika USSR fuwele hizo ziliitwa cubic zirconia, kutoka Taasisi ya Kimwili Chuo cha Sayansi, ambapo ziliundwa kwanza.

Dioksidi ya zirconium hutumiwa sana katika uzalishaji wa bidhaa zenye kinzani sana, enamels zinazokinza joto, glasi za kinzani, aina mbalimbali za keramik, rangi za kauri, elektroliti imara, mipako ya kinga ya joto, vichocheo, vito vya bandia, zana za kukata na abrasives. KATIKA miaka iliyopita Dioksidi ya zirconium ilianza kutumika sana katika optics ya nyuzi na uzalishaji wa keramik kutumika katika umeme.

Kwa sababu ya mali yake ya kipekee kama vile upinzani wa juu zaidi wa kuvaa, uso laini sana na karibu hakuna mwingiliano hasi na waya na kebo, kwa mfano, oksidi ya zirconium ina conductivity ya chini ya mafuta ya vifaa vyote vinavyojulikana vya kauri - oksidi ya zirconium hutumiwa katika nyanja nyingi za teknolojia. .

Kwa sababu ya mwingiliano wake mdogo na metali, oksidi ya zirconium ni bora kwa wafu, wafu, bendi za kuchora na mashine zingine na vifaa vya utengenezaji wa waya na kebo. Jozi za sliding kutokana na mali bora ya tribological hasa kwa joto la juu, pamoja na upanuzi bora wa joto kuliko vyuma. Yote hii hufanya vifaa kulingana na oksidi ya zirconium moja ya vifaa bora kwa keramik za kiufundi na uhandisi.

Vifaa vya nanoceramic kulingana na ZrO2 kuwa na seti ya kipekee ya mali ya kimwili na mitambo:

  • Tofauti na analogues zilizopo, kwa sababu ya teknolojia maalum ya awali, keramik zina zote mbili maadili ya juu nguvu, ugumu wa fracture na upinzani wa kuvaa;
  • sifa za juu za utendaji chini ya hali ya mfiduo wa joto la juu (zaidi ya 1600 ° C) na mazingira ya babuzi bila uharibifu mkubwa wa mali za mitambo;
  • uwezo wa kunyonya na kuhifadhi kiasi kikubwa cha kioevu hai katika nafasi ya pore.

Tutatoa kwa ombi Taarifa za ziada(vyeti vya ubora, bei, masharti ya utoaji, nk).
pamoja na sampuli za bidhaa kwa ajili ya majaribio. Tuko tayari kujibu maswali yako yote.
Tunatumai ushirikiano wenye matunda na wenye manufaa kwa pande zote mbili.

Zirconium ni kipengele cha kikundi cha sekondari cha kikundi cha nne cha kipindi cha tano cha mfumo wa mara kwa mara wa vipengele vya kemikali vya D.I Mendeleev, nambari ya atomiki 40. Inaonyeshwa na ishara Zr (lat. Zirconium). Dutu rahisi zirconium (Nambari ya CAS: 7440-67-7) ni metali inayong'aa ya rangi ya fedha-kijivu. Ina ductility ya juu na inakabiliwa na kutu. Ipo katika marekebisho mawili ya fuwele: α-Zr yenye kimiani yenye pembe sita ya aina ya magnesiamu, β-Zr yenye kimiani cha ujazo cha aina ya α-Fe kilicho na mwili wa ujazo, halijoto ya mpito α↔β 863 °C Zirconium katika hali ya bure ni. chuma kinachong'aa. Zirconium, ambayo haina uchafu, ni ductile na inaweza kusindika kwa urahisi moto na baridi. Moja ya wengi mali ya thamani zirconium - upinzani wake juu ya kutu katika mazingira mbalimbali.

Kuwa katika asili

Misombo ya zirconium imeenea katika lithosphere. Madini ya kawaida hupatikana katika asili ni zircon (ZrSiO4), baddeleyite (ZrO2) na madini mbalimbali tata. Katika amana zote za dunia, zirconium inaongozana na Hf, ambayo huingia madini ya zircon kutokana na uingizwaji wa isomorphic wa atomi ya Zr. Zircon ni madini ya zirconium ya kawaida. Inapatikana katika aina zote za miamba, lakini hasa katika granites na syenites. Katika Kata ya Ginderson (North Carolina), fuwele za zircon zenye urefu wa sentimita kadhaa zilipatikana kwenye pegmatites, na fuwele zenye uzito wa kilo ziligunduliwa huko Madagaska. Baddeleyite iligunduliwa na Hussac mnamo 1892 huko Brazil. Hifadhi kuu iko katika eneo la Pocos de Caldas (Brazil). Sehemu ya baddeleyite yenye uzito wa tani 30 ilipatikana hapo, na katika mito ya maji na kando ya mwamba, baddeleyite hupatikana kwa namna ya kokoto za alluvial na kipenyo cha hadi 7.5 mm, inayojulikana kama favas (kutoka kwa fava ya Kireno - maharagwe) . Favas kawaida huwa na zaidi ya 90% ya dioksidi ya zirconium.

Matumizi ya zirconium na misombo yake

Zirconium imekuwa ikitumika katika tasnia tangu miaka ya 30 ya karne ya 20. Kwa sababu ya gharama kubwa matumizi yake ni mdogo. Biashara pekee inayobobea katika utengenezaji wa zirconium nchini Urusi (na katika eneo hilo USSR ya zamani), ni Kiwanda cha Mitambo cha Chepetsk (Glazov, Udmurtia).

Matumizi ya Zirconium katika nishati ya nyuklia

Zirconium ina sehemu ndogo sana ya kukamata neutroni ya mafuta. Kwa hiyo, zirconium ya metali, ambayo haina hafnium, na aloi zake hutumiwa ndani nishati ya nyuklia kwa ajili ya utengenezaji wa vipengele vya mafuta, kubadilishana joto na miundo mingine ya mitambo ya nyuklia, pamoja na msimamizi wa neutron mzuri sana.

Matumizi ya Zirconium katika tasnia ya madini

katika madini hutumika kama aloi. Kiondoa oksidi nzuri na kiondoa nitrojeni, bora kwa ufanisi kuliko Mn, Si, Ti. Vyuma vya alloying na zirconium (hadi 0.8%) huongeza mali zao za mitambo na machinability. Pia hufanya aloi za shaba kuwa za kudumu zaidi na sugu ya joto na upotezaji mdogo wa conductivity ya umeme. Dioksidi ya zirconium (inayeyuka. 2700 ° C) hutumiwa katika uzalishaji wa vifaa vya kukataa (bakor - baddeleyite-corundum keramik). Inatumika kama mbadala wa fireclay. Refractories kulingana na dioksidi iliyoimarishwa hutumiwa katika tasnia ya metallurgiska kwa mabwawa, glasi kwa utupaji unaoendelea wa chuma, miiko ya kuyeyusha vitu adimu vya ardhini. Pia hutumiwa katika cermets - mipako ya kauri-chuma ambayo ina ugumu wa juu na upinzani wa kemikali nyingi na inaweza kuhimili joto la muda mfupi hadi 2750 ° C. Zirconium diboride ZrB2 - cermet, katika mchanganyiko mbalimbali na tantalum nitride na silicon carbudi - nyenzo kwa ajili ya uzalishaji wa cutters.

Matumizi ya Zirconium katika pyrotechnics

zirconium ina uwezo wa ajabu wa kuwaka katika oksijeni ya anga (joto la kujiwasha - 250 ° C) bila moshi kabisa, kwa kasi ya juu na kuendeleza joto la juu zaidi la metali zote zinazowaka (4650 ° C). Kwa sababu ya joto la juu, dioksidi ya zirconium inayotokana hutoa mwanga mwingi, ambao hutumiwa sana katika pyrotechnics (uzalishaji wa fataki na fataki), utengenezaji wa vyanzo vya mwanga vya kemikali vinavyotumika maeneo mbalimbali shughuli za kibinadamu (mienge, moto, mabomu ya moto, FOTAB - mabomu ya picha). Katika eneo hili, si tu zirconium ya chuma ni ya kuongezeka kwa riba, lakini pia aloi zake na cerium (kwa kiasi kikubwa juu ya flux luminous). Zirconium ya unga hutumiwa katika mchanganyiko na vioksidishaji (chumvi ya Berthollet) kama wakala usio na moshi katika taa na fusi za ishara ya pyrotechnic, kuchukua nafasi ya fulminate ya zebaki na azide ya risasi.

Matumizi ya Zirconium katika utafiti wa kisayansi (katika uwanja wa utafiti wa joto la chini)

Superconducting alloy ya 75% Nb na 25% Zr (superconductivity saa 4.2 K) inahimili mizigo hadi 100,000 A / cm. Matumizi ya zirconium katika tasnia ya macho ni msingi wa muundo wa ujazo wa dioksidi ya zirconium iliyotulia na scandium, yttrium, ardhi adimu, nyenzo zinapatikana - zirconia za ujazo (kutoka Taasisi ya Kimwili ya Lebedev ambapo ilipatikana kwa mara ya kwanza), zirconia za ujazo hutumiwa kama nyenzo ya macho na index ya juu ya refractive (lenses za gorofa). Matumizi ya Zirconium kama nyenzo ya kimuundo hutumiwa katika utengenezaji wa mitambo ya kemikali sugu ya asidi, fittings, pampu, katika utengenezaji wa nyuzi za syntetisk, na katika utengenezaji wa aina fulani za waya (kuchora). Zirconium hutumiwa kama mbadala wa madini ya thamani. Utumiaji wa Zirconium katika utengenezaji wa glasi - zircon "iliyoahirishwa" hutumiwa kwa njia ya viboreshaji anuwai vya kuyeyusha glasi na tanuru za metallurgiska. Matumizi ya Zirconium katika tasnia ya ujenzi - katika utengenezaji wa keramik za ujenzi, enamels na glazes kwa bidhaa za usafi. Utumiaji wa Zirconium katika tasnia nyepesi Zirconium hutumiwa kwa utengenezaji wa vifaa vya mezani ambavyo vina sifa bora za usafi kwa sababu ya upinzani wake wa juu wa kemikali. Matumizi ya zirconium katika sekta ya rangi na varnish - dioksidi - ni kukandamiza enamels, kuwapa rangi nyeupe na opaque. Matumizi ya zirconium katika tasnia ya vito vya mapambo ni kama jiwe la mapambo ya syntetisk (utawanyiko, faharisi ya refractive na uchezaji wa rangi ni kubwa kuliko zile za almasi). Utumiaji wa zirconium katika tasnia ya anga - zirconium carbudi (mp 3530 °C) ndio nyenzo muhimu zaidi ya kimuundo kwa injini za awamu dhabiti za ndege za nyuklia. Zirconium hidridi hutumiwa kama sehemu ya mafuta ya roketi. Zirconium berilidi ni ngumu sana na ni sugu kwa oxidation katika hewa hadi 1650 ° C, inayotumika katika uhandisi wa anga (injini, nozzles, reactors, jenereta za umeme za radioisotopu, dioksidi ya zirconium hufanya sasa, ambayo wakati mwingine hutumiwa kupata vipengele vya joto). ni imara katika hewa kwa joto la juu sana. Zirconium yenye joto ina uwezo wa kufanya ioni za oksijeni kama elektroliti thabiti. Sifa hii inatumika katika vichanganuzi vya oksijeni vya viwandani..php kwenye mstari wa 203 Onyo: hitaji(http://www..php): imeshindwa kufungua mkondo: hakuna kanga inayofaa inaweza kupatikana katika /hsphere/local/home/winexins/site / tab/Zr.php kwenye mstari wa 203 Hitilafu mbaya: need(): Ufunguzi usiofaulu unahitajika "http://www..php" (include_path="..php kwenye mstari wa 203

Prosthetics ya meno hutumiwa kila mahali, kwa wote kliniki za meno. Leo kuna uteuzi mkubwa wa vifaa kwa ajili ya utengenezaji wa prostheses na mbinu za ufungaji wao. Nyenzo mpya ya oksidi ya zirconium inavutia na sifa zake na inachukuliwa kuwa bora zaidi kwa matumizi katika eneo hili.

kama kiwanja cha kemikali

Oksidi ya ZrO2 ni ya uwazi, fuwele zisizo na rangi za nguvu maalum, hazipatikani katika maji na ufumbuzi mwingi wa alkali na asidi, lakini huyeyuka katika kuyeyuka kwa alkali, glasi, hidrofloriki na asidi ya sulfuriki. Kiwango myeyuko ni 2715 °C. Oksidi ya zirconium inapatikana katika aina tatu: monoclinic thabiti, ambayo hupatikana katika maumbile, tetragonal inayoweza kubadilika - sehemu ya keramik ya zirconium, ujazo usio na msimamo - inayotumika katika vito vya mapambo kama kuiga almasi. Katika tasnia, oksidi ya zirconium hutumiwa sana kwa sababu ya ugumu wake wa hali ya juu, enamels, glasi na keramik hufanywa kutoka kwayo.

Maeneo ya matumizi ya oksidi ya zirconium

Oksidi ya Zirconium iligunduliwa mwaka wa 1789 na haikutumiwa kwa muda mrefu uwezo wake wote mkubwa haukujulikana kwa wanadamu. Hivi majuzi tu zirconium imeanza kutumika kikamilifu katika maeneo mengi shughuli za binadamu. Inatumika katika sekta ya magari, kwa mfano, katika utengenezaji wa diski za kuvunja kwa magari ya juu. Ni muhimu sana katika tasnia ya anga - shukrani kwa hiyo, meli zinaweza kuhimili joto la ajabu. Zana za kukata na pampu pia zina oksidi ya zirconium. Pia hutumiwa katika dawa, kwa mfano, kama vichwa vya viungo vya bandia vya hip. Na hatimaye, katika daktari wa meno anaweza kuonyesha bora yake sifa bora kama meno bandia.

Oksidi ya Zirconium katika meno

Katika meno ya kisasa, oksidi ya zirconium ni nyenzo maarufu zaidi ya kutengeneza taji za meno. Imeenea katika eneo hili kutokana na sifa zake, kama vile ugumu, nguvu, upinzani wa kuvaa na uhifadhi wa sura na kuonekana kwa muda mrefu, utangamano wa kibaolojia na tishu za binadamu, na kuonekana nzuri. Inaweza kutumika kama nyenzo kwa taji moja, madaraja, pini, bandia zilizowekwa kwa kutumia vipandikizi.

Oksidi ya Zirconium, bei ambayo ni ya juu kuliko aina nyingine za bandia, ni vigumu kusindika. Hii inaelezea ukweli kwamba taji hizo ni ghali zaidi. Baada ya kuunda sura, safu ya keramik nyeupe hutumiwa kwa hiyo, kwani oksidi ya zirconium yenyewe haina rangi. Shukrani kwa hili, keramik inaweza kutumika kwa safu nyembamba sana.

Taji zisizo na chuma kwenye oksidi ya zirconium

Katika utengenezaji wa taji, oksidi ya zirconium ni nyenzo mpya. Hapo awali, matumizi ya meno kwenye sura ya chuma ilikuwa ya kawaida kabisa na hakuwa na mbadala. Lakini wanasayansi walifanya utafiti na kutafuta nyenzo zinazofaa zaidi ambazo zingekuwa na urembo mwonekano, na utangamano wa kibayolojia na tishu mwili wa binadamu, kudumu na nyepesi. Nyenzo hizo zimepatikana, na ni nadra sana katika asili yake inaweza tu kulinganishwa na almasi.

Pamoja na ujio wa taji za zirconium, wagonjwa wanaweza kufurahia aesthetics ya kipekee na uzuri wa bandia jambo lingine ni kwamba si kila mtu anayeweza kumudu furaha hiyo. Lakini kwa sababu ya nguvu zake, unaweza kulazimika kutumia pesa mara moja na kwa maisha yako yote - bandia za zirconium ni sugu sana na hudumu. Kutokana na ukweli kwamba oksidi ya zirconium yenyewe ni ya uwazi, pamoja na safu nyembamba ya keramik, athari za meno ya asili huundwa. Kwa kuongeza, taji zinafaa kwa ufizi na hazina pengo kidogo, ambayo inaunda sura ya asili zaidi.

Aesthetics pamoja na kudumu

Chuma nyeupe ni kile keramik ya oksidi ya zirconium wakati mwingine huitwa. Taji zilizotengenezwa kutoka kwa nyenzo hii zina nguvu mara 5 kuliko meno yote ya kauri. Je, ni faida gani ya nguvu hizo? Kabla ya ujio wa oksidi ya zirconium katika daktari wa meno, taji zilifanywa kwa kutumia sura ya chuma ambayo safu nene ya kauri ilitumiwa. Metal - kwa nguvu, keramik - kwa aesthetics. Lakini haiwezekani kuunda sura ya asili kabisa kwa njia hii;

Oksidi ya zirconium sio duni kwa nguvu ya chuma, na hukuruhusu kufikisha rangi ya asili na uwazi, kama ile ya jino la asili, bila kujumuisha rangi yoyote isiyo ya lazima. Ni sawa kwa asili na tishu za jino na ina upitishaji wa mwanga. Miale ya mwanga inayopenya ndani ya unene wa taji inakataliwa na kutawanyika kwa kawaida, na kuunda athari ya tabasamu yenye afya na nzuri. Wakati wa kufunga prosthesis, madaktari wa meno huchagua rangi ambayo haina tofauti na rangi ya meno mengine yenye afya, hivyo taji haionyeshi kwa njia yoyote, kuunganisha na meno yenye afya.

Utangamano wa kibayolojia

Metali ambayo prostheses ya chuma-kauri huundwa wakati mwingine husababisha athari ya mzio kwa mgonjwa, kuonekana kwa kuvimba na kukabiliana na muda mrefu kwa prosthesis. Taji kulingana na oksidi ya zirconium ni chaguo bora kwa watu wenye hypersensitivity na uvumilivu wa chuma.

Hii ni kutokana na sifa zao zifuatazo:

  • Utungaji salama (usijumuishe
  • Haijali kwa asidi, umumunyifu mdogo.
  • Uso laini hauruhusu plaque kujilimbikiza.
  • Ajizi kwa nyenzo zingine zilizopo kwenye cavity ya mdomo.
  • Insulation ya juu ya mafuta huhakikisha hakuna usumbufu wakati wa kula chakula cha moto au baridi.
  • Maandalizi ya chini jino lenye afya. Nguvu ya nyenzo hukuruhusu kuunda muafaka mwembamba, na hivyo kusaga jino kwa kiwango cha chini na kuhifadhi tishu za meno zenye afya zaidi.

Contraindications

Oksidi ya Zirconium, ambayo mali yake ni bora kwa meno ya bandia, ina karibu hakuna ubishani, isipokuwa sifa zifuatazo za mwili wa mwanadamu:

  • Kuumwa kwa kina - patholojia ya muundo wa taya, ambayo taya ya juu inashughulikia theluthi moja meno ya chini katika nafasi iliyofungwa. Kasoro hiyo husababisha shinikizo kubwa kwenye meno taya ya juu na kutishia kuongezeka kwa kuvaa kwa enamel ya jino.
  • Bruxism ni hali isiyo ya kawaida inayojulikana na kusaga meno, mara nyingi wakati wa usingizi. Sababu haijatambuliwa kikamilifu, lakini wanasayansi wengi wanakubali kwamba bruxism ni matokeo ya usawa wa akili na mkazo. Inasababisha uharibifu wa enamel na kuvaa kwa meno.

Kutengeneza taji

Oksidi ya zirconium ni ngumu kusindika, kwa hivyo kutengeneza taji kutoka kwake ni mchakato unaohitaji nguvu kazi. Inajumuisha hatua kadhaa:

  1. Cavity ya mdomo ni tayari na jino ni chini chini kwa ajili ya taji.
  2. Hisia inachukuliwa kwa jino la ardhi, na mfano wa taji ya baadaye hufanywa.
  3. Mfano huo unachanganuliwa na laser na data huingizwa kwenye kompyuta kwa ajili ya usindikaji.
  4. Maalum programu ya kompyuta mifano ya sura kwa kuzingatia nuances yote (kwa mfano, shrinkage ya sura baada ya kurusha).
  5. Mashine ya kugeuza dijiti imeunganishwa kwenye kompyuta na data iliyopokelewa na sura imeundwa kutoka kwa tupu ya zirconium.
  6. Sura iliyopangwa imewekwa kwenye wingi ili sinter na kutoa nguvu zaidi.
  7. Sura ya kumaliza inafunikwa na molekuli ya kauri ya kivuli fulani kilichochaguliwa kwa mgonjwa fulani.

Faida za taji za zirconium juu ya chuma-kauri

Ikiwa prosthetics ni muhimu, mgonjwa anakabiliwa na swali la kuchagua. meno ya bandia. Oksidi ya Zirconium ina faida nyingi juu ya vifaa vingine:

  • Dawa bandia taji za zirconium hauhitaji kuondolewa kwa ujasiri.
  • Ukosefu wa chuma katika muundo, ambayo huondoa shida kama vile athari za mzio, ladha ya metali mdomoni.
  • Ukosefu wa uhakika wa maendeleo ya ugonjwa chini ya taji. Denture inafaa kwa ufizi, chembe za chakula na bakteria haziingii chini yake.
  • Usahihi wa utekelezaji wa sura. Usindikaji wa data dijitali huhakikisha usahihi wa ajabu katika utengenezaji wa muundo.
  • Uchaguzi wa rangi ya mtu binafsi. Prosthesis iliyokamilishwa haiwezi kutofautishwa kwa macho na meno mengine yenye afya.
  • Uwezekano wa kutengeneza daraja la urefu wowote;
  • Wepesi wa kubuni.
  • Ukosefu wa majibu kwa chakula baridi na moto. Kuvaa keramik za chuma kunaweza kusababisha usumbufu kutoka juu au joto la chini. Oksidi ya zirconium haitoi majibu kama hayo.
  • Muonekano wa asili kabisa.
  • Kutokuwepo kwa mpaka wa kijivu katika eneo la kuwasiliana na gum.
  • Wakati wa kuandaa prosthetics, hakuna haja ya kusaga jino sana.
  • Taji haziharibiki na kuhifadhi muonekano wao na sura kwa muda mrefu.
Misombo ya zirconium imeenea katika lithosphere. Kwa mujibu wa vyanzo mbalimbali, clarke ya zirconium ni kutoka 170 hadi 250 g / t. Kuzingatia katika maji ya bahari 5 · 10-5 mg / l. Zirconium ni kipengele cha lithophile. Kwa asili, misombo yake inajulikana pekee na oksijeni kwa namna ya oksidi na silicates. Licha ya ukweli kwamba zirconium ni kipengele cha kufuatilia, kuna kuhusu madini 40 ambayo zirconium iko katika mfumo wa oksidi au chumvi. Kawaida zaidi katika asili ni zircon (ZrSiO4) (67.1% ZrO2), baddeleyite (ZrO2) na madini mbalimbali tata (eudialyte (Na, Ca)5 (Zr, Fe, Mn), nk). Katika amana zote za dunia, zirconium inaongozana na Hf, ambayo huingia madini ya zircon kutokana na uingizwaji wa isomorphic wa atomi ya Zr.
Zircon ni madini ya zirconium ya kawaida. Inapatikana katika aina zote za miamba, lakini hasa katika granites na syenites. Katika Kata ya Ginderson (North Carolina), fuwele za zircon zenye urefu wa sentimita kadhaa zilipatikana kwenye pegmatites, na fuwele zenye uzito wa kilo ziligunduliwa huko Madagaska. Baddeleyite iligunduliwa na Hussac mnamo 1892 huko Brazil. Hifadhi kuu iko katika eneo la Pocos de Caldas (Brazil). Amana kubwa zaidi za zirconium ziko USA, Australia, Brazil na India.
Huko Urusi, ambayo inachukua 10% ya akiba ya zirconium ya ulimwengu (nafasi ya 3 ulimwenguni baada ya Australia na Afrika Kusini), amana kuu ni: Kovdorskoe msingi baddelite-apatite-magnetite katika mkoa wa Murmansk, Tuganskoe placer zircon-rutile-ilmenite. katika mkoa wa Tomsk, Kati ya zircon-rutile-ilmenite ya Kati katika mkoa wa Tambov, Lukoyanovskoye alluvial zircon-rutile-ilmenite katika mkoa wa Nizhny Novgorod, Katuginskoye msingi zircon-pyrochlore-cryolite katika mkoa wa Chita na Ulug-Tanzek-zircon-chlore-zircon-msingi. columite.

Akiba katika amana za zirconium mnamo 2012, tani elfu *

Australia21,000.0
Africa Kusini14,000.0
India3,400.0
Msumbiji1,200.0
China500.0
Nchi nyingine7,900.0
Jumla ya hisa48,000.0

* Data ya Utafiti wa Jiolojia ya Marekani

Katika sekta, malighafi ya kuanzia kwa ajili ya uzalishaji wa zirconium ni zirconium huzingatia na maudhui ya molekuli ya dioksidi ya zirconium ya angalau 60-65%, iliyopatikana kwa kuimarisha ores ya zirconium. Njia kuu za kupata chuma cha zirconium kutoka kwa makini ni kloridi, fluoride na taratibu za alkali. Mzalishaji mkubwa zaidi wa zircon duniani ni Iluka.
Uzalishaji wa Zircon umejilimbikizia Australia (40% ya uzalishaji mnamo 2010) na Africa Kusini(thelathini%). Zircon iliyobaki hutolewa katika nchi zingine zaidi ya kumi na mbili. Uzalishaji wa Zircon uliongezeka kila mwaka kwa wastani wa 2.8% kati ya 2002 na 2010. Wazalishaji wakuu kama vile Iluka Resources, Richards Bay Minerals, Exxaro Resources Ltd na DuPont huchota zircon kama zao la ziada wakati wa uchimbaji wa titani. Mahitaji ya madini ya titani hayajaongezeka kwa kiwango sawa na zircon katika muongo mmoja uliopita, kwa hivyo wazalishaji wameanza kukuza na kutumia mchanga wa madini wenye maudhui ya juu zaidi ya zikoni, kama vile Afrika na Australia Kusini.

* Data ya Utafiti wa Jiolojia ya Marekani

Zirconium imekuwa ikitumika katika tasnia tangu miaka ya 30 ya karne ya 20. Kutokana na gharama yake ya juu, matumizi yake ni mdogo. Zirconium ya chuma na aloi zake hutumiwa katika nishati ya nyuklia. Zirconium ina sehemu ndogo sana ya kukamata neutroni ya mafuta na sehemu ya juu ya kuyeyuka. Kwa hiyo, zirconium ya metali, ambayo haina hafnium, na aloi zake hutumiwa katika nishati ya nyuklia kwa ajili ya utengenezaji wa vipengele vya mafuta, makusanyiko ya mafuta na miundo mingine ya athari za nyuklia.
Sehemu nyingine ya matumizi ya zirconium ni aloi. Katika metallurgy hutumiwa kama aloi. Kiondoa oksidi nzuri na kiondoa nitrojeni, bora kwa ufanisi kuliko Mn, Si, Ti. Vyuma vya alloying na zirconium (hadi 0.8%) huongeza mali zao za mitambo na machinability. Pia hufanya aloi za shaba kuwa za kudumu zaidi na sugu ya joto na upotezaji mdogo wa conductivity ya umeme.
Zirconium pia hutumiwa katika pyrotechnics. Zirconium ina uwezo wa ajabu wa kuwaka katika oksijeni ya hewa (joto la kujiwasha - 250 ° C) bila moshi karibu na kwa kasi kubwa. Katika kesi hii, joto la juu zaidi la vifaa vya kuwaka vya chuma huendelea (4650 ° C). Kwa sababu ya joto la juu, dioksidi ya zirconium inayotokana hutoa mwanga mwingi, ambao hutumiwa sana katika pyrotechnics (uzalishaji wa fataki na fataki), utengenezaji wa vyanzo vya taa vya kemikali vinavyotumika katika nyanja mbali mbali za shughuli za wanadamu (mienge, miali, moto). mabomu ya moto, FOTAB - mabomu ya hewa ya picha hutumiwa sana katika upigaji picha kama sehemu ya taa za taa zinazoweza kutolewa hadi ikabadilishwa na taa za elektroniki). Kwa matumizi katika eneo hili, si tu chuma cha zirconium kinachovutia, lakini pia aloi zake na cerium, ambayo hutoa flux ya juu zaidi ya luminous. Zirconium ya unga hutumiwa katika mchanganyiko na vioksidishaji (chumvi ya Berthollet) kama wakala usio na moshi katika taa na fusi za ishara ya pyrotechnic, kuchukua nafasi ya fulminate ya zebaki na azide ya risasi. Majaribio yaliyofaulu yalifanywa juu ya utumiaji wa mwako wa zirconium kama chanzo nyepesi cha kusukuma leza.
Matumizi mengine ya zirconium ni katika superconductors. Superconducting alloy ya 75% Nb na 25% Zr (superconductivity saa 4.2 K) inahimili mizigo hadi 100,000 A/cm2. Katika mfumo wa nyenzo za kimuundo, zirconium hutumiwa katika utengenezaji wa vitendanishi vya kemikali visivyo na asidi, fittings, na pampu. Zirconium hutumiwa kama mbadala wa madini ya thamani. Katika nishati ya nyuklia, zirconium ni nyenzo kuu ya kufunika mafuta.
Zirconium ina upinzani mkubwa kwa mazingira ya kibaolojia, hata juu kuliko titani, na utangamano bora wa kibaolojia, kwa sababu ambayo hutumiwa kuunda viungo vya mifupa, vya pamoja na vya meno, pamoja na vyombo vya upasuaji. Katika meno, keramik kulingana na dioksidi ya zirconium ni nyenzo kwa ajili ya utengenezaji wa prosthetics ya meno. Aidha, kutokana na bioinertness yake, nyenzo hii hutumika kama mbadala kwa titani katika utengenezaji wa implantat meno.
Zirconium hutumiwa kutengeneza vifaa vya meza ambavyo vina sifa bora za usafi kwa sababu ya upinzani wake wa juu wa kemikali.
Dioksidi ya zirconium (mp 2700 ° C) hutumiwa kwa ajili ya uzalishaji wa vifaa vya kukataa (kauri za bakor - baddeleyite-corundum). Inatumika kama mbadala ya fireclay, kwani huongeza muda wa mzunguko katika tanuu za kuyeyusha glasi na alumini kwa mara 3-4. Refractories kulingana na dioksidi iliyoimarishwa hutumiwa katika tasnia ya metallurgiska kwa mabwawa, glasi kwa utupaji unaoendelea wa chuma, miiko ya kuyeyusha vitu adimu vya ardhini. Pia hutumika katika cermets - mipako ya kauri-chuma ambayo ina ugumu wa juu na upinzani dhidi ya kemikali nyingi na inaweza kuhimili joto la muda mfupi hadi 2750 ° C. Dioksidi ni kukandamiza enamels, kuwapa rangi nyeupe na opaque. Kwa msingi wa urekebishaji wa ujazo wa dioksidi ya zirconium, iliyoimarishwa na scandium, yttrium, na ardhi adimu, nyenzo hupatikana - zirconia za ujazo (kutoka Taasisi ya Kimwili ya Lebedev ambapo ilipatikana kwanza), zirconia za ujazo hutumiwa kama nyenzo ya macho yenye hali ya juu. faharisi ya refractive (lensi za gorofa), katika dawa (chombo cha upasuaji), kama jiwe la vito vya syntetisk (utawanyiko, faharisi ya refractive na uchezaji wa rangi ni kubwa kuliko ile ya almasi), katika utengenezaji wa nyuzi za syntetisk na katika utengenezaji wa aina fulani. waya (kuchora). Inapokanzwa, zirconia hufanya sasa, ambayo wakati mwingine hutumiwa kuzalisha vipengele vya kupokanzwa ambavyo ni imara katika hewa kwa joto la juu sana. Zirconium yenye joto ina uwezo wa kufanya ioni za oksijeni kama elektroliti thabiti. Mali hii hutumiwa katika wachambuzi wa oksijeni wa viwandani.
Hidridi ya zirconium hutumiwa katika teknolojia ya nyuklia kama msimamizi mzuri sana wa nyutroni. Zirconium hydride pia hutumiwa kupaka zirconium kwa namna ya filamu nyembamba kwa kutumia mtengano wake wa joto kwenye nyuso mbalimbali.
Nyenzo ya nitridi ya zirconium kwa ajili ya mipako ya kauri, kiwango myeyuko wa takriban 2990°C, hulainisha hidroli katika aqua regia. Kupatikana maombi kama mipako katika meno na kujitia.
Zircon, i.e. ZrSiO4 ndio chanzo kikuu cha madini ya zirconium na hafnium. Vipengele mbalimbali vya nadra na uranium, ambazo zimejilimbikizia ndani yake, pia hutolewa kutoka humo. Zircon makini hutumiwa katika uzalishaji wa refractories. Kiwango cha juu cha uranium katika zircon huifanya kuwa madini rahisi kubainisha umri kwa kutumia miale ya madini ya uranium. Fuwele za zircon wazi hutumiwa katika kujitia (hyacinth, jargon). Wakati zircon ni calcined, mawe ya bluu mkali inayoitwa starlite hupatikana.
Karibu 55% ya zirconium zote hutumiwa kwa utengenezaji wa keramik - tiles za kauri kwa kuta, sakafu, na pia kwa ajili ya uzalishaji wa substrates kauri katika umeme. Karibu 18% ya zircon hutumiwa katika tasnia ya kemikali, na ukuaji wa matumizi katika eneo hili umekuwa wastani wa 11% kwa mwaka katika miaka ya hivi karibuni. Takriban 22% ya zircon hutumiwa kwa kuyeyusha chuma, lakini mwelekeo huu haujajulikana hivi karibuni kutokana na upatikanaji wa njia za bei nafuu za kuzalisha zirconium. 5% iliyobaki ya zircon hutumiwa kutengeneza zilizopo za cathode, lakini matumizi katika eneo hili yanapungua.
Matumizi ya Zircon yaliongezeka sana mwaka 2010 hadi tani milioni 1.33, baada ya kuzorota kwa uchumi wa dunia mwaka 2009 na kusababisha matumizi kupungua kwa 18% kufikia 2008. Kuongezeka kwa matumizi ya keramik, ambayo ilichangia 54% ya matumizi ya zircon mwaka 2010, hasa nchini China, lakini pia katika nchi nyingine zinazoendelea. mifumo ya kiuchumi, kama vile Brazili, India na Iran, ilikuwa sababu kuu ya ongezeko la mahitaji ya zircon katika miaka ya 2000. Huku Marekani na Eurozone, matumizi yalipungua. Utumiaji wa zircon katika kemikali za zirconium, ikiwa ni pamoja na dioksidi ya zirconium, uliongezeka zaidi ya mara mbili kati ya 2000 na 2010, wakati matumizi ya zircon kwa kuyeyusha metali ya zirconium yalionyesha kasi ya ukuaji wa polepole.
Kulingana na Roskill, 90% ya matumizi ya chuma ya zirconium ulimwenguni hutumiwa katika utengenezaji wa vifaa vya nyuklia na karibu 10% katika utengenezaji wa sugu na kutu. shinikizo la juu bitana ya vyombo vinavyotumika katika viwanda vya uzalishaji asidi asetiki. Kulingana na wataalamu, katika siku zijazo, mahitaji ya kimataifa ya madini ya zirconium yanatarajiwa kuongezeka, kwani nchi kadhaa (China, India, Korea Kusini na USA) zinapanga kujenga vinu vipya vya nguvu za nyuklia.
Oksidi ya zirconium, pia inajulikana kama dioksidi ya zirconium, hutumika katika matumizi ya viwandani ikijumuisha dawa, fibre optics, nguo zisizo na maji na vipodozi. Kuna matumizi makubwa ya vifaa vya zirconia - unga wa zircon na zirconia iliyounganishwa kutokana na ongezeko la haraka la uzalishaji wa tile ya kauri nchini China. Korea Kusini, India na Uchina ni masoko muhimu ya ukuaji wa oksidi ya zirconium. Kulingana na ripoti ya utafiti wa soko la zirconium, Asia Pacific inawakilisha soko kubwa na linalokua kwa kasi zaidi la kikanda ulimwenguni. Saint-Gobain, iliyoko Ufaransa, ni moja ya wazalishaji wakubwa wa dioksidi ya zirconium.
Soko kubwa zaidi la matumizi ya zirconium ni keramik, ambayo inajumuisha vigae, vifaa vya usafi na vifaa vya meza. Masoko makubwa yanayofuata ambayo yanatumia nyenzo za zirconium ni sekta za kinzani na za msingi. Zircon hutumiwa kama nyongeza aina kubwa bidhaa za kauri, na pia hutumiwa katika mipako ya kioo katika wachunguzi wa kompyuta na paneli za televisheni kwa sababu nyenzo ina mali ya kunyonya mionzi. Matofali yaliyoingizwa na zirconium hutumiwa kama mbadala kwa ufumbuzi wa msingi wa zirconia.

Uzalishaji na matumizi ya zircon (ZrSiO4) ulimwenguni, tani elfu *

mwaka2008 2009 2010 2011 2012
Jumla ya uzalishaji 1300.0 1050.0 1250.0 1400.0 1200.0
China400.0 380.0 600.0 650.0 500.0
Nchi nyingine750.0 600.0 770.0 750.0 600.0
Jumla ya matumizi 1150.0 980.0 1370.0 1400.0 1100.0
Mizani ya soko150.0 70.0 -120.0 -- 100.0
bei ya COMEX788.00 830.00 860.00 2650.00 2650.00

* Data ya muhtasari

Soko la zircon lilionyesha kushuka kwa kasi ambayo ilianza mwishoni mwa 2008 na kuendelea hadi 2009. Watengenezaji wamepunguza viwango vya uzalishaji ili kupunguza gharama na kuacha kuweka akiba. Matumizi yalianza kuimarika mwishoni mwa 2009, yakaongeza kasi ya ukuaji mnamo 2010, na kuendelea mnamo 2011. Ugavi, hasa kutoka Australia, ambapo zaidi ya 40% ya madini ya zirconium yanachimbwa, yamesimama kwa muda mrefu, na wazalishaji wengine walilazimika kuweka takriban tani milioni 0.5 za hifadhi zao kwenye soko wakati wa 2008-2010. Uhaba wa soko, pamoja na kushuka kwa viwango vya hesabu, ulisababisha ongezeko la bei ambalo lilianza mapema 2009. Kufikia Januari 2011, bei za zircon za Australia zilikuwa katika viwango vya rekodi baada ya kupanda kwa 50% tangu mapema 2009 na kuendelea kupanda zaidi katika 2011-2012.
Mnamo 2008, bei ya sifongo ya zirconium iliongezeka kwa sababu ya kupanda kwa bei ya mchanga wa zircon, ambayo ni malighafi ya uzalishaji wa chuma. Bei ya darasa la viwanda la zirconium iliongezeka kwa 7-8% - hadi $ 100 / kg, na kwa chuma kwa mitambo ya nyuklia - kwa 10% - hadi $ 70-80 Mwishoni mwa 2008 na mwanzoni mwa 2009, kulikuwa na kupungua kidogo kwa bei, hata hivyo, tayari katika nusu ya pili ya 2009, bei za zirconium zilianza tena ukuaji wake, na kwa njia ambayo wastani wa bei za zirconium mwaka 2009 ulikuwa juu kuliko mwaka 2008. Mnamo 2012, bei ya zirconium ilipanda hadi $ 110 / kg.

Licha ya matumizi ya chini mwaka 2009, bei ya zikoni haikushuka sana kwani wazalishaji wakuu walipunguza uzalishaji na kupunguza orodha. Mwaka 2010, uzalishaji haukuweza kuendana na mahitaji, hasa kwa sababu uagizaji wa zircon kutoka China uliongezeka kwa zaidi ya 50% mwaka 2010 hadi tani milioni 0.7. Mahitaji ya zircon yanatabiriwa kuongezeka kwa 5.4% kila mwaka hadi 2015, lakini uwezo wa uzalishaji unaweza tu kuongezeka kwa 2.3% kwa mwaka. Ugavi wa ziada kwa hivyo utaendelea kuwa mdogo na bei zinaweza kuendelea kupanda hadi miradi mipya itakapokuja mtandaoni.
Kulingana na ripoti ya utafiti iliyochapishwa na Wachambuzi wa Sekta ya Kimataifa (GIA), soko la kimataifa la zirconium linatarajiwa kufikia tani milioni 2.6 kufikia 2017. Ripoti hiyo inatoa makadirio ya mauzo na utabiri kutoka 2009 hadi 2017 katika masoko mbalimbali ya kijiografia ikiwa ni pamoja na Asia Pacific, Ulaya, Japan, Kanada na Marekani.
Ukuaji katika tasnia ya kimataifa ya nishati ya nyuklia utaongeza mahitaji ya zirconium, na pia kuongeza uwezo wake wa uzalishaji ulimwenguni. Sababu zingine za ukuaji ni kuongezeka kwa mahitaji katika eneo la Asia-Pacific na vile vile katika tasnia ya vigae vya kauri ulimwenguni.

Inapakia...Inapakia...