6 نکته ای که باید در مورد زیرکونیوم بدانید

زیرکونیوم یک عنصر فلزی با نماد عنصر Zr است. در جدول تناوبی عناصر در گروه IV-B قرار دارد. عدد اتمی آن 40، چگالی آن 6.49g/cm³، نقطه ذوب آن 1852 درجه و نقطه جوش آن 4377 درجه است. زیرکونیوم یک فلز واسطه نقره ای-سفید است که به دلیل فرآیند تولید پیچیده و دشواری استخراج، اغلب به عنوان "فلز کمیاب" نامیده می شود. در واقع، محتوای زیرکونیوم در پوسته زمین حدود 0.025٪ است، رتبه 19، تقریبا برابر با کروم، و بیشتر از فلزات معمولی مس، سرب، نیکل و روی است، اما توزیع آن بسیار پراکنده است. زیرکونیوم به راحتی روی سطح خود در هوا یک لایه اکسیدی تشکیل می دهد که براق و از نظر ظاهری شبیه فولاد است. زیرکونیوم دارای مقاومت در برابر خوردگی است، اما در اسید هیدروفلوئوریک و آبزیان محلول است. در دماهای بالا، می تواند با بسیاری از عناصر واکنش داده و ترکیبات محلول جامد را تشکیل دهد. مقاومت به خوردگی زیرکونیوم بهتر از تیتانیوم است و نزدیک به تانتالیوم و نیوبیم است. با توجه به پلاستیسیته خوب زیرکونیوم، اغلب به شکل صفحات، سیم و غیره پردازش می شود. به عنوان یک منبع نسبتا کمیاب، زیرکونیوم به طور گسترده در الکترونیک، سرامیک، شیشه، پتروشیمی، مصالح ساختمانی، پزشکی، منسوجات و مایحتاج روزانه استفاده می شود. استرالیا و آفریقای جنوبی محل تمرکز منابع زیرکونیوم هستند، در حالی که چین و اروپا مناطق اصلی مصرف کننده زیرکونیوم هستند.

نام زیرکونیوم از زیرکون گرفته شده است که قرن ها به عنوان جواهرات توسط انسان ها استفاده می شده است. زیرکون همچنین در کتاب مقدس به عنوان یکی از 12 سنگ قیمتی که توسط کاهنان اعظم اسرائیل پوشیده شده است، ذکر شده است.

زیرکون در انواع رنگ های زیبا از نارنجی تا قرمز عرضه می شود و زیرکن بی رنگ پس از برش درخشندگی خیره کننده ای از خود نشان خواهد داد. به همین دلیل است که زیرکون برای مدت طولانی با الماس نرم اشتباه گرفته می شد.

کشف و استخراج زیرکونیوم عمدتاً به دو شیمیدان نسبت داده می شود، شیمیدان آلمانی مارتین هاینریش کلاپروت و شیمیدان سوئدی یونس یاکوب برزلیوس، این دو شیمیدان سهم فوق العاده ای در کشف و خالص سازی زیرکونیوم داشتند.

در سال 1789، مارتین شیمیدان آلمانی ثابت کرد که زیرکون الماس نیست و سوءتفاهم مردم در مورد زیرکون را روشن کرد. او با حرارت دادن زیرکون با ترکیب واکنش‌دهنده هیدروکسید سدیم، متوجه شد که این دو ماده با هم واکنش نشان می‌دهند و یک اکسید تشکیل می‌دهند. مارتین معتقد بود که این اکسید حاوی عنصر جدیدی است. او اکسید جدید را اکسید زیرکونیوم و عنصر جدید را زیرکونیوم نامید.

مارتین قادر به استخراج زیرکونیوم خالص نبود زیرا از نظر شیمیایی شبیه هافنیوم بود که اغلب با زیرکونیوم در سنگ معدن زیرکونیوم وجود دارد. 35 سال بعد، در سال 1824، شیمیدان سوئدی بچلیاس برای اولین بار زیرکونیوم خالص را تولید کرد. در آن زمان چند شیمیدان دیگر نیز روی این کار کار می کردند که هیچ کدام موفق نشدند. باسیلیا با حرارت دادن مخلوطی از پتاسیم و فلوزیرکونات پتاسیم در یک لوله آهنی موفق به استخراج زیرکونیوم خالص شد. خلوص زیرکونیوم پودر سیاه به دست آمده در آزمایش به 93 درصد رسید. خلوص زیرکونیوم تولید شده توسط تصفیه Bechilias قابل بهبود نیست. نزدیک به 100 سال بعد بود که زیرکونیوم با خلوص بالا تولید شد. امروزه بیشتر زیرکونیوم از زیرکون (ZrSiO4) و دی اکسید زیرکونیوم (ZrO2) استخراج می شود. فرآیند استخراج "فرایند کرول" نامیده می شود.

نام زیرکونیوم از زیرکون گرفته شده است که از کلمه فارسی طلا (زرگون) گرفته شده است. گفته می شود این نام به دلیل رنگ چشم نواز برخی از جواهرات زیرکون است. در واقع، رنگ های زیرکون زیادی وجود دارد. قرمز، قهوه ای، سبز و زرد بیشتر رایج است. زیرکون بی رنگ نیز در بین انسان ها شایع تر است.

از زمان های قدیم زیرکونیوم به دلیل رنگ های غنی و رنگارنگ به عنوان یک سنگ قیمتی مورد استفاده قرار می گرفته و نقش تزئینی در زندگی انسان ایفا می کند. همانطور که درک مردم از زیرکونیوم عمیق تر می شود، کاربردهای آن بیشتر و گسترده تر می شود. شاید بیشتر مردم با زیرکونیوم آشنا نباشند، اما در تمام جنبه های زندگی ما نفوذ کرده است. به عنوان مثال، زیرکونیوم در ساختمان های مختلف اطراف، سرامیک ها، چاقوها، تزئینات و غیره که در زندگی ضروری هستند و حتی در زمینه های نظامی و هسته ای ضروری است.

محصولات زیرکونیوم از نظر تنوع و در اشکال مختلف بسیار غنی هستند. شکل اولیه معدنی ماسه زیرکون است. پس از تصفیه با سود سوزآور، شستشو با آب و غیره می توان محصولات اولیه مانند سیلیکات زیرکونیوم و اکسی کلرید زیرکونیوم تولید کرد. با ادامه کلسینه کردن، کلرزنی و احیا، می توان محصولات ثانویه نیز تولید کرد. زیرکونیا، اسفنج زیرکونیوم درجه صنعتی و سایر محصولات؛ اگر فناوری تصفیه و جداسازی به سطح معینی برسد، می توان اسفنج زیرکونیوم درجه انرژی هسته ای را ساخت.

زیرکونیوم کاربردهای وسیعی دارد. عمدتاً در سرامیک ها، مواد نسوز و سایر زمینه ها به شکل سیلیکات زیرکونیوم و اکسید زیرکونیوم استفاده می شود. فقط 3%-4% از سنگ معدن زیرکونیوم به زیرکونیوم فلزی (یا اسفنج زیرکونیوم) فرآوری می‌شود و سپس به مواد مختلف زیرکونیوم تبدیل می‌شود. از آنجایی که زیرکونیوم فلزی دارای سطح مقطع جذب نوترون حرارتی کوچکی است، زیرکونیوم فلزی دارای خواص هسته ای عالی است. زیرکونیوم با درجه هسته ای از این ویژگی برای استفاده به عنوان مواد ساختاری و عناصر سوخت اورانیوم برای ناوهای هواپیمابر هسته ای، زیردریایی های هسته ای و راکتورهای تولید برق غیرنظامی استفاده می کند. پوشش و غیره.

زیرکونیوم به عنوان یک فلز فعال، یک لایه اکسیدی در دمای اتاق تشکیل می دهد. این فیلم اکسید زیرکونیوم و آلیاژهای آن را در برابر خوردگی مقاومت عالی می دهد. در عین حال، زیرکونیوم دارای خواص مکانیکی و انتقال حرارت خوب، همراه با مزایای هزینه قابل توجه است که آن را به یک ماده ساختاری مقاوم در برابر خوردگی در صنعت پتروشیمی امروزی تبدیل می کند.

زیرکونیوم مورد استفاده در تجهیزات شیمیایی مقاوم در برابر اسید و قلیایی، صنایع نظامی و صنایع الکترونیک، زیرکونیوم درجه صنعتی نامیده می شود. فلز زیرکونیوم و محصولات آلیاژی آن از نظر سهولت پردازش، سطح فناوری و محتوای علمی و فناوری در صدر زنجیره صنعتی قرار دارند.

سیلیکات زیرکونیوم

سیلیکات زیرکونیوم یک رقم مهم در محصولات سنتی زیرکونیوم است. این محصول از ماسه زیرکون به عنوان ماده اولیه استفاده می کند و پس از آسیاب، کلسینه و پودر شدن قابل تولید است. این یک عامل مات کننده با کیفیت بالا و ارزان برای لعاب های سرامیکی است. این عمدتا در لعاب های رنگی برای سرامیک های ساختمانی، سرامیک های روزانه و چینی برقی استفاده می شود. تولید، همچنین به طور گسترده ای در مواد نسوز پیشرفته، ریخته گری دقیق، شیشه امولسیون و سایر صنایع استفاده می شود.

کربنات زیرکونیوم

این ماده عمدتاً به عنوان مواد افزودنی و ضدآب، ضد شعله، ضد آفتاب و افزودنی های سطحی برای الیاف و کاغذ در لوازم آرایشی استفاده می شود. همچنین می توان از آن برای تهیه مواد کاتالیزوری کامپوزیت زیرکونیوم-سریم استفاده کرد. این ماده خام مهم در صنایع نساجی، کاغذسازی، پوشش‌ها و صنایع آرایشی و بهداشتی است. در سال های اخیر، استفاده همچنان در حال رشد است.

اکسی کلرید زیرکونیوم

این ماده خام اصلی برای تولید سایر محصولات زیرکونیوم مانند دی اکسید زیرکونیوم، کربنات زیرکونیوم، سولفات زیرکونیوم، کامپوزیت اکسید زیرکونیوم و جداسازی زیرکونیوم و هافنیوم برای تهیه فلز زیرکونیوم و هافنیوم است. همچنین می‌توان از آن در منسوجات، چرم، افزودنی‌های لاستیکی، مواد تصفیه سطح فلز، خشک‌کننده‌های رنگ استفاده کرد. } تن. ماسه زیرکون ماده اولیه اکسی کلرید زیرکونیوم است.

زیرکونیای ذوب شده

به عنوان زیرکونیوم ذوب شده و زیرکونیای ذوب شده شناخته می شود، عمدتا برای تولید لعاب و مواد نسوز استفاده می شود. به دلیل محتوای ناخالصی بالا در زیرکونیوم ذوب شده، استفاده از آن محدود است.

سولفات زیرکونیوم

این ماده خام مهم برای عوامل دباغی چرم، عوامل تصفیه پشم و اکسیدان های سطح رنگ است. می توان از آن به عنوان حامل کاتالیزور، اسیدهای آمینه و پروتئین، رسوب دهنده و دئودورانت استفاده کرد. همچنین یک ماده خام میانی برای تهیه مواد شیمیایی زیرکونیوم و فلز زیرکونیوم و هافنیوم است.

دی اکسید زیرکونیوم

زیرکونیوم دی اکسید تمام سرامیک یک جامد سفید غیر سمی و بی بو با پایداری کافی در برابر محلول های قلیایی و بسیاری از محلول های اسیدی است. مناسب برای سرامیک های دقیق، سرامیک های الکترونیکی، لنزهای نوری، افزودنی های شیشه، آجرهای زیرکونیوم الکترولیز شده، رنگدانه های سرامیکی و غیره مینای چینی، سنگ های قیمتی مصنوعی، مواد نسوز، سنگ زنی و پرداخت و سایر صنایع و محصولات می باشد.

کامپوزیت زیرکونیا

همچنین به عنوان زیرکونیای نیمه پایدار و پایدار شناخته می شود، این یک پودر سفید غیر سمی و بی بو با خواص شیمیایی پایدار و سطح ویژه قابل کنترل است. این ماده اولیه اولیه برای ساخت انواع سرامیک های خاص، مواد نسوز پیشرفته، دستگاه های ارتباطی نوری و مواد انرژی جدید است.

سرامیک ساختاری زیرکونیا

ساخته شده از کامپوزیت زیرکونیا به عنوان ماده خام، شامل رسانه های سنگ زنی زیرکونیا و قطعات ساختاری زیرکونیا است. قطعات ساختاری زیرکونیا عمدتاً شامل شیرهای سرامیکی مخصوص زیرکونیا، اتصالات فیبر نوری، چاقوهای سرامیکی، لوازم جانبی ساعت و قیچی موی سرامیکی است. قرص، چینی پارچه و غیره

زیرکونیوم عیار هسته ای

این عمدتا به عنوان مواد ساختاری برای ناوهای هواپیمابر هسته‌ای، زیردریایی‌های هسته‌ای و راکتورهای تولید برق غیرنظامی و به عنوان روکش عناصر سوخت اورانیوم استفاده می‌شود. این یک فلز استراتژیک مهم است.

زیرکونیوم درجه صنعتی

زیرکونیوم درجه صنعتی عمدتاً در تولید تجهیزات شیمیایی مقاوم در برابر اسید و قلیایی، صنایع نظامی، صنایع الکترونیک، مواد دریچه خط لوله، مواد آلیاژی با استحکام بالا و درجه حرارت بالا، و گترها در صنایع خلاء الکتریکی و لامپ های روشنایی استفاده می شود.

سلاح گرم زیرکونیوم درجه

به عنوان عامل احتراق اسفنجی زیرکونیوم برای سلاح های گرم و همچنین مناسب برای افزودنی های آلیاژی و اکسید کننده های متالورژیکی، صنایع شیمیایی، آتش بازی های فلش غیرنظامی و غیره استفاده می شود.

در حال حاضر، چین و اروپا بازارهای اصلی مصرف زیرکونیوم هستند و تقاضای چین برای زیرکونیوم 52 درصد است. قدرت هسته ای چین وارد مرحله توسعه سریع شده است و تقاضا برای زیرکونیوم با درجه هسته ای را ایجاد کرده است. در عین حال، چین تولید کننده و صادرکننده عمده سرامیک در جهان است و سیلیکات زیرکونیوم ماده اولیه مستقیم و اصلی صنعت سرامیک است. با توسعه سریع صنعت سرامیک چین در سال های اخیر، تقاضا برای زیرکونیوم نیز افزایش یافته است.

زیرکونیوم برای سلامتی انسان مضر نیست. سرامیک زیرکونیا و جواهرات مختلف به طور گسترده در زندگی روزمره استفاده می شود. با این حال، اداره دولتی صنعت و بازرگانی فاش کرده است که زیرکونیوم موجود در کاشی و سرامیک می تواند باعث سرطان شود.

در اطلاعیه مربوطه که از سوی اداره کل نظارت بر کیفیت، بازرسی و قرنطینه صادر شد، سه محصول از دو برند موفق به رعایت «حد نوکلئید رادیواکتیو» نشدند که هیاهوی شدیدی در جامعه به پا کرد و واکنش شدید و وحشت جامعه را به همراه داشت. در مورد "نظریه سرطان زا کاشی".

ممکن است عناصر رادیواکتیو باعث ایجاد تومورهای بدخیم شوند. آنها به طور کلی ضایعات سلولی را القا می کنند و منجر به سرطان های خون مانند لوسمی، لنفوم و سرطان پوست می شوند. در مورد این نظریه که رادیواکتیویته بیش از حد در کاشی‌های سرامیکی باعث ایجاد تومورهای بدخیم می‌شود، چن، مدیر بخش هماتولوژی اولین بیمارستان وابسته به دانشگاه طب سنتی چینی گوانگژو، گفت که در تجربه بالینی و ادبیات موردی داخلی خود، با چنین مواردی مواجه نشده است. سوابق مرتبط با این حال، در مورد زندگی و سلامتی، بهتر است محتاط باشید. بنابراین، کارشناسان توصیه می کنند که مصرف کنندگان در هنگام خرید کاشی و سرامیک کورکورانه به دنبال سفیدی نباشند.

ظاهر زیرکون و الماس بسیار شبیه است، اما قیمت زیرکون و الماس بسیار متفاوت است. برخی از بازرگانان بی‌وجدان برای فریب مصرف‌کنندگان و کسب سودهای کلان، از زیرکون برای تبدیل شدن به الماس استفاده می‌کنند.

زیرکون بی رنگ و شفاف پس از بررسی دقیق جایگزین خوبی برای الماس است. ضریب شکست زیرکون نزدیک به 2 است و پراکندگی آن مشابه الماس است. بنابراین، در ظاهر، زیرکون نیز مانند الماس با نور رنگی می درخشد. قبل از ظهور الماس مصنوعی، زیرکون بهترین جایگزین برای الماس بود. در حال حاضر، زیرکون در سنگ های قیمتی متوسط ​​تا پایین پیشرو است، اما زیرکون ارزان تر از الماس است. درک تفاوت بین زیرکون و الماس برای مصرف کنندگان ضروری است.

ویژگی های اصلی شناسایی زیرکون شامل ضریب شکست بالا، درخشش قوی، انکسار دوگانه بالا، چگالی بالا، پراکندگی بالا و ویژگی های طیفی معمولی و غیره است که منجر به یک پدیده نوری بسیار خاص می شود. هنگامی که زیرکون به پایان می رسد، هنگامی که با ذره بین مشاهده می شود، می توان از سطح بالایی آن مشاهده کرد که سایه های دوتایی آشکار در سطح پایین و برجستگی ها وجود دارد. از آنجایی که الماس ها "همگن" هستند، هرگز پدیده سایه دوگانه وجود نخواهد داشت، بنابراین زیرکون را می توان از الماس های واقعی تشخیص داد.

الماس یک بدنه همگن است که زیر پلاریزرهای متقاطع کاملاً سیاه است و سختی بالایی دارد. در حالی که زیرکون در زیر پلاریزر متقاطع چهار روشن و چهار تاریک به نظر می رسد. الماس ها چربی دوست هستند و قلم های توپی به راحتی می توانند آثار بدون وقفه ای را روی سطح الماس بر جای بگذارند. البته این آثار را می توان به راحتی پاک کرد. زیرکون چربی دوست نیست و قلم‌های توپی نمی‌توانند اثری بدون وقفه روی سطح آن باقی بگذارند. ردپای وضوح.

در حال حاضر از میان بیش از 40 نوع ذخایر زیرکونیوم و هافنیوم کشف شده، تنها حدود 10 نوع آن دارای ارزش معدنی صنعتی بوده و تنها از دو نوع زیرکون و بادلئیت برای تولید صنعتی استفاده می شود.

طبق آمار سازمان زمین شناسی ایالات متحده (USGS) در 2015، ذخایر جهانی زیرکونیوم 78 میلیون تن است و منابع اثبات شده زیرکون بیش از 60 میلیون تن است (محاسبه شده به عنوان ZrO2). در این میان استرالیا و آفریقای جنوبی بیشترین سهم ذخایر زیرکونیوم جهانی را دارند که به ترتیب 65.38% و 17.95% را به خود اختصاص داده اند. سایر کشورهایی که ذخایر نسبتاً فراوان زیرکونیوم دارند عبارتند از هند، موزامبیک و اندونزی. ذخایر زیرکونیوم کشور من نسبتاً کمیاب است و تنها 0.6 درصد از ذخایر جهان را تشکیل می دهد.

بر اساس اطلاعات منتشر شده توسط سازمان زمین شناسی ایالات متحده در سال 2015، تولید جهانی سنگ معدن زیرکونیوم در سال 2014، 1.54 میلیون تن بود که نسبت به مدت مشابه سال قبل 30،{7} تن کاهش داشت. استرالیا با تولید 900،{9} تن در رتبه اول جهان قرار دارد که 58.44 درصد از کل تولید جهانی را به خود اختصاص داده است. پس از آن آفریقای جنوبی با تولید 170،{13}} تن، 11.03% را به خود اختصاص داده است. کل تولید دو کشور 69.47 درصد از کل تولید جهانی را تشکیل می دهد که برای سایر کشورها دشوار است. چین با تولید 140،{19}} تن در رتبه سوم قرار دارد که 9.74 درصد از کل تولید جهانی را به خود اختصاص داده است.

منشاء معدنی زیرکونیوم عمدتاً در استرالیای جنوبی، استرالیای غربی و نیو ساوت ولز در استرالیا، از جمله حوضه Eucla، Geraldton، Murray Basin و حوضه پرث متمرکز شده است. ) و جزایر تیوی امروزه مناطق فعال‌تر استخراج زیرکونیوم در استرالیا هستند. منطقه سپرده خلیج ریچاردز در آفریقای جنوبی، فلوریدا در ایالات متحده، موزامبیک در آفریقا و اندونزی، ویتنام و هند در آسیا همگی مقدار مشخصی زیرکونیوم تولید می کنند.

تولیدکنندگان مهم زیرکونیوم عبارتند از: شرکت ایلوکا استرالیا، ریچاردز بی مینرالز آفریقای جنوبی و شرکت Exxaro Resources در آفریقای جنوبی. چین مصرف کننده اصلی زیرکونیوم است.

مناطق تولید زیرکونیوم چین عمدتاً در Wenchang و Wanning در Hainan و Zhanjiang در گوانگدونگ توزیع شده است. در چین، تنها کنسانتره شن و ماسه زیرکون از Wenchang، Hainan دارای بهترین کیفیت است، در حالی که Wanning و Zhanjiang عمدتا ماسه زیرکون معمولی تولید می کنند.

HG/T 4694-2014 اکسی کلرید زیرکونیوم با خلوص بالا

HG/T 3786-2014 سولفات زیرکونیوم صنعتی

HG/T 3785-2014 کربنات زیرکونیوم صنعتی

JC/T 2247-2014 توپ های رسانه ای آسیاب سیلیکات زیرکونیوم

JC/T 817-2014 کریستال زیرکونیا مکعبی مصنوعی درجه یک

GB/T 30568-2014 آهنگری زیرکونیوم و آلیاژ زیرکونیوم

JB/T 9223-2013 ماسه و پودر زیرکونیوم برای ریخته‌گری

YS/T 913-2013 کیک و حلقه زیرکونیوم و آلیاژ زیرکونیوم

روش بازیافت زباله تولید HG/T 4545-2013 زیرکونیوم اکسی کلرید

YB/T 4075-2013 نازل اندازه‌گیری زیرکونیوم

GB/T 21183-2007 صفحات، نوارها و فویل های زیرکونیوم و آلیاژ زیرکونیوم

GB/T 26563-2011 زیرکونیای ذوب شده

GB/T 26931-2011 ضایعات زیرکونیوم و آلیاژ زیرکونیوم

GB/T 26283-2010 لوله های بدون درز زیرکونیوم و آلیاژ زیرکونیوم

GB/T 8767-2010 شمش زیرکونیوم و آلیاژ زیرکونیوم

GB/T 8769-2010 میله ها و سیم های زیرکونیوم و آلیاژ زیرکونیوم

GBZ/T 160.26-2004 تعیین مواد سمی در هوای محیط کار زیرکونیوم و ترکیبات آن

HG/T 2773-2012 دی اکسید زیرکونیوم

HG/T 3785-2005 کربنات زیرکونیوم صنعتی

HG/T 3786-2005 سولفات زیرکونیوم صنعتی

JC/T 1094-2009 سیلیکات زیرکونیوم برای سرامیک

YS/T 402-1994 دی اکسید زیرکونیوم

YS/T 858-2013 کنسانتره زیرکونیوم

YS/T 887-2013 سیم جوش زیرکونیوم و آلیاژ زیرکونیوم

هدف زیرکونیوم با خلوص بالا

میله زیرکونیوم خالص