6 dingen die u moet weten over zirkonium

Zirkonium is een metalen element met het elementensymbool Zr. Het bevindt zich in groep IV-B in het periodiek systeem der elementen. Het atoomnummer is 40, de dichtheid is 6,49 g/cm³, het smeltpunt is 1852 graden en het kookpunt is 4377 graden. Zirkonium is een zilverwit overgangsmetaal dat vaak een ‘zeldzaam metaal’ wordt genoemd vanwege het complexe productieproces en de moeilijkheid bij de extractie. In feite is het gehalte aan zirkonium in de aardkorst ongeveer 0,025%, wat op de 19e plaats staat, bijna gelijk aan chroom, en meer dan de gewone metalen koper, lood, nikkel en zink, maar de verdeling ervan is zeer verspreid. Zirkonium vormt in de lucht gemakkelijk een oxidefilm op het oppervlak, die glanzend is en qua uiterlijk lijkt op staal. Zirkonium heeft corrosieweerstand, maar is oplosbaar in fluorwaterstofzuur en koningswater; bij hoge temperaturen kan het met veel elementen reageren om vaste oplossingsverbindingen te vormen. De corrosieweerstand van zirkonium is beter dan die van titanium en ligt dicht bij tantaal en niobium. Gezien de goede plasticiteit van zirkonium wordt het vaak verwerkt tot platen, draden etc. Zirkonium kan bij verhitting een grote hoeveelheid zuurstof, waterstof, stikstof en andere gassen opnemen en kan worden gebruikt als waterstofopslagmateriaal. Als relatief schaarse grondstof wordt zirkonium veel gebruikt in elektronica, keramiek, glas, petrochemie, bouwmaterialen, medicijnen, textiel en dagelijkse benodigdheden. In Australië en Zuid-Afrika zijn de zirkoniumvoorraden geconcentreerd, terwijl China en Europa de belangrijkste consumentenregio's van zirkonium zijn.

Zirkonium is vernoemd naar zirkoon, dat al eeuwenlang door mensen als sieraad wordt gebruikt. Zirkoon wordt in de Bijbel ook genoemd als een van de twaalf edelstenen die door de hogepriesters van Israël werden gedragen.

Zirkoon komt in een verscheidenheid aan prachtige kleuren van oranje tot rood, en kleurloze zirkoon zal een oogverblindende schittering vertonen nadat ze geslepen is. Om deze reden werd zirkoon lange tijd aangezien voor een zachte diamant.

De ontdekking en extractie van zirkonium wordt voornamelijk toegeschreven aan twee chemici, de Duitse chemicus Martin Heinrich Klaproth en de Zweedse chemicus Jöns Jacob Berzelius), deze twee chemici hebben buitengewone bijdragen geleverd aan de ontdekking en zuivering van zirkonium.

In 1789 bewees de Duitse chemicus Martin dat zirkoon geen diamant was, waardoor de misverstanden van mensen over zirkoon werden opgehelderd. Door zirkoon te verhitten met de reactieve verbinding natriumhydroxide ontdekte hij dat de twee stoffen reageerden en een oxide vormden. Martin geloofde dat dit oxide een nieuw element bevatte. Hij noemde het nieuwe oxide zirkoniumoxide en het nieuwe element zirkonium.

Martin was niet in staat zuiver zirkonium te extraheren omdat het chemisch vergelijkbaar was met hafnium, dat vaak samen met zirkonium voorkomt in zirkoniumertsen. Pas 35 jaar later, in 1824, produceerde de Zweedse chemicus Bechlias voor het eerst puur zirkonium. In die tijd werkten ook verschillende andere scheikundigen aan dit werk, maar geen enkele slaagde erin. Bacilias slaagde erin puur zirkonium te extraheren door een mengsel van kalium en kaliumfluozirconaat in een ijzeren buis te verwarmen. De zuiverheid van het bij het experiment verkregen zwarte zirkoniumpoeder bereikte 93%. De zuiverheid van het zirkonium dat door de zuivering van Bechilias werd geproduceerd, kon niet worden verbeterd. Pas bijna 100 jaar later werd zeer zuiver zirkonium geproduceerd. Tegenwoordig wordt het meeste zirkonium gewonnen uit zirkoon (ZrSiO4) en zirkoniumdioxide (ZrO2). Het extractieproces wordt het "Kroll-proces" genoemd.

De naam zirkonium komt van zirkoon, dat afkomstig is van het Perzische woord voor "goud" (zargun). Er wordt gezegd dat deze naam te danken is aan de opvallende kleur van sommige zirkonia-sieraden. Er zijn zelfs veel kleuren zirkoon. Rood, bruin, groen en geel komen vaker voor. Kleurloze zirkoon komt ook vaker voor bij mensen.

Sinds de oudheid wordt zirkonium als edelsteen gebruikt vanwege de rijke en kleurrijke kleuren, die een decoratieve rol spelen in het menselijk leven. Naarmate het begrip van mensen over zirkonium zich blijft verdiepen, worden de toepassingen ervan steeds wijdverspreider. Misschien zijn de meeste mensen niet bekend met zirkonium, maar het is in elk aspect van ons leven doorgedrongen. Zirkonium is bijvoorbeeld onmisbaar in verschillende omliggende gebouwen, keramiek, messen, decoraties enz. die essentieel zijn in het leven, en zelfs op militair en kernenergiegebied.

Zirkoniumproducten zijn rijk aan variëteit en in verschillende vormen. De oorspronkelijke minerale vorm is zirkoonzand. Na behandeling met natronloog, wassen met water enz. kunnen primaire producten zoals zirkoniumsilicaat en zirkoniumoxychloride worden geproduceerd. Bij voortgezette calcinering, chlorering en reductie kunnen ook secundaire producten worden geproduceerd. Zirkonia, zirkoniumspons van industriële kwaliteit en andere producten; als de zuiverings- en scheidingstechnologie een bepaald niveau bereikt, kan een zirkoniumspons van kernenergiekwaliteit worden gemaakt.

Zirkonium heeft een breed scala aan toepassingen. Het wordt voornamelijk gebruikt in keramiek, vuurvaste materialen en andere gebieden in de vorm van zirkoniumsilicaat en zirkoniumoxide. Slechts 3%-4% van de zirkoniumertsen wordt verwerkt tot metallisch zirkonium (of zirkoniumspons) en vervolgens verder verwerkt tot verschillende zirkoniummaterialen. Omdat metallisch zirkonium een ​​kleine thermische neutronenabsorptiedoorsnede heeft, heeft metallisch zirkonium uitstekende nucleaire eigenschappen. Zirkonium van nucleaire kwaliteit gebruikt deze eigenschap om te worden gebruikt als structurele materialen en uraniumsplijtstofelementen voor nucleair aangedreven vliegdekschepen, kernonderzeeërs en civiele energieopwekkingsreactoren. Omhulsels enz. Zirkonium van nucleaire kwaliteit kan worden beschouwd als een belangrijk strategisch metaal voor het land en hangt nauw samen met de ontwikkeling van de nucleaire industrie.

Als actief metaal vormt zirkonium bij kamertemperatuur een oxidefilm. Deze oxidefilm geeft zirkonium en zijn legeringen een uitstekende corrosieweerstand. Tegelijkertijd heeft zirkonium goede mechanische en warmteoverdrachtseigenschappen, gekoppeld aan aanzienlijke kostenvoordelen, waardoor het een uitstekend corrosiebestendig structuurmateriaal is in de hedendaagse petrochemische industrie.

Het zirkonium dat wordt gebruikt in chemisch zuur- en alkalibestendige apparatuur, de militaire industrie en de elektronica-industrie wordt zirkonium van industriële kwaliteit genoemd. In termen van verwerkingsgemak, technologisch niveau en wetenschappelijke en technologische inhoud staan ​​zirkoniummetaal en zijn legeringsproducten aan de top van de industriële keten.

Zirkoniumsilicaat

Zirkoniumsilicaat is een belangrijke variëteit in traditionele zirkoniumproducten. Het product gebruikt zirkoonzand als grondstof en kan na malen, calcineren en verpoederen geproduceerd worden. Het is een hoogwaardig en goedkoop dekkend middel voor keramische glazuren. Het wordt voornamelijk gebruikt in gekleurde glazuren voor bouwkeramiek, dagelijks keramiek en elektrisch porselein. Productie, het wordt ook veel gebruikt in geavanceerde vuurvaste materialen, precisiegietwerk, geëmulgeerd glas en andere industrieën.

Zirkoniumcarbonaat

Het wordt voornamelijk gebruikt als additieven en waterdichtmakende middelen, vlamvertragers, zonnebrandmiddelen en oppervlakteadditieven voor vezels en papier in cosmetica. Het kan ook worden gebruikt om katalytische materialen van zirkonium-ceriumcomposiet te bereiden. Het is een belangrijke grondstof in de textiel-, papier-, coating- en cosmetica-industrie. De afgelopen jaren blijft het gebruik groeien.

Zirkoniumoxychloride

Het is de belangrijkste grondstof voor de productie van andere zirkoniumproducten zoals zirkoniumdioxide, zirkoniumcarbonaat, zirkoniumsulfaat, samengesteld zirkoniumoxide en de scheiding van zirkonium en hafnium om metaalzirkonium en hafnium te bereiden. Het kan ook worden gebruikt in textiel, leer, rubberadditieven, middelen voor de behandeling van metalen oppervlakken, droogmiddelen voor verf. De afgelopen jaren is de jaarlijkse productie van vuurvaste materialen, keramiek, katalysatoren, brandvertragers en andere producten in mijn land meer dan 90,{{1} } ton. Zirkoonzand is de belangrijkste grondstof van zirkoniumoxychloride.

Gesmolten zirkonia

Het wordt gesmolten zirkonium en gesmolten zirkonia genoemd en wordt voornamelijk gebruikt voor de productie van glazuren en vuurvaste materialen. Vanwege het hoge gehalte aan onzuiverheden in gesmolten zirkonium zijn de toepassingen ervan beperkt.

Zirkoniumsulfaat

Het is een belangrijke grondstof voor leerlooimiddelen, wolbehandelingsmiddelen en oxidatiemiddelen voor verfoppervlakken. Het kan worden gebruikt als katalysatordragers, aminozuren en eiwitten, neerslagmiddelen en deodorants. Het is ook een tussengrondstof voor de bereiding van zirkoniumchemicaliën en metaalzirkonium en hafnium.

Zirkoniumdioxide

Zirkoniumdioxide volledig keramiek is een niet-giftige, geurloze witte vaste stof met voldoende stabiliteit tegen alkalische oplossingen en veel zure oplossingen. Het is geschikt voor precisiekeramiek, elektronisch keramiek, optische lenzen, glasadditieven, geëlektrolyseerde zirkoniumstenen, keramische pigmenten, enz. Porseleinemail, kunstmatige edelstenen, vuurvaste materialen, slijpen en polijsten en andere industrieën en producten.

Samengesteld zirkonia

Ook bekend als semi-stabiel en stabiel zirkoniumoxide, is het een niet-giftig, geurloos wit poeder met stabiele chemische eigenschappen en een regelbaar specifiek oppervlak. Het is de basisgrondstof voor de productie van diverse speciale keramiek, geavanceerde vuurvaste materialen, optische communicatieapparatuur en nieuwe energiematerialen.

Structureel keramiek van zirkonia

Het is gemaakt van composiet zirkoniumoxide als grondstof en omvat zirkoniumoxide-slijpmedia en structurele onderdelen van zirkoniumoxide. De structurele onderdelen van zirkoniumoxide omvatten voornamelijk speciale keramische kleppen van zirkoniumoxide, glasvezelconnectoren, keramische messen, horlogeaccessoires en keramische haarscharen. tabletten, textielporselein, enz.

Zirkonium van nucleaire kwaliteit

Het wordt voornamelijk gebruikt als constructiemateriaal voor nucleair aangedreven vliegdekschepen, kernonderzeeërs en civiele energieopwekkingsreactoren, en als bekleding voor uraniumsplijtstofelementen. Het is een belangrijk strategisch metaal.

Zirkonium van industriële kwaliteit

Zirkonium van industriële kwaliteit wordt voornamelijk gebruikt bij de productie van chemisch zuur- en alkalibestendige apparatuur, de militaire industrie, de elektronica-industrie, materialen voor pijpleidingkleppen, speciale legeringsmaterialen met hoge sterkte en hoge temperaturen, en getters in de elektrische vacuüm- en verlichtingslampenindustrie.

Zirkonium van vuurwapenkwaliteit

Gebruikt als sponszirkoniumverbrandingsmiddel voor vuurwapens, en ook geschikt voor legeringsadditieven en metallurgische deoxidatiemiddelen, de chemische industrie, civiel flitsvuurwerk, enz.

Momenteel zijn China en Europa de belangrijkste consumentenmarkten voor zirkonium, waarbij de Chinese vraag naar zirkonium maar liefst 52% bedraagt. De Chinese kernenergie is een fase van snelle ontwikkeling ingegaan, waardoor er vraag is ontstaan ​​naar zirkonium van nucleaire kwaliteit. Tegelijkertijd is China een belangrijke producent en exporteur van keramiek ter wereld, en is zirkoniumsilicaat de directe en belangrijkste grondstof van de keramische industrie. Met de snelle ontwikkeling van de Chinese keramische industrie de afgelopen jaren is ook de vraag naar zirkonium enorm gestegen.

Zirkonium is niet schadelijk voor de menselijke gezondheid. Zirkonia-keramiek en diverse sieraden worden veel gebruikt in het dagelijks leven. De Staatsadministratie voor Industrie en Handel heeft echter onthuld dat zirkonium in keramische tegels kanker kan veroorzaken.

In de relevante aankondiging van de Algemene Administratie van Kwaliteitstoezicht, Inspectie en Quarantaine werd aangekondigd dat drie producten van twee merken niet voldeden aan de "limiet voor radioactieve nucliden", wat grote opschudding in de samenleving veroorzaakte en een enorme reactie in de samenleving en paniek veroorzaakte. over de "tegelkankerverwekkende theorie".

Het is mogelijk dat radioactieve elementen kwaadaardige tumoren veroorzaken. Ze veroorzaken over het algemeen cellaesies en leiden tot bloedkankers zoals leukemie, lymfoom en huidkanker. Wat betreft de theorie dat overmatige radioactiviteit in keramische tegels kwaadaardige tumoren veroorzaakt, zei directeur Chen van de afdeling Hematologie van het Eerste Aangesloten Ziekenhuis van de Guangzhou Universiteit voor Traditionele Chinese Geneeskunde dat hij in zijn klinische ervaring en binnenlandse casusliteratuur dergelijke gevallen niet is tegengekomen en gerelateerde records. Als het echter om leven en gezondheid gaat, is het beter om voorzichtig te zijn. Daarom raden deskundigen aan dat consumenten niet blindelings naar witheid streven bij de aankoop van keramische tegels.

Het uiterlijk van zirkoon en diamant lijkt erg op elkaar, maar de prijs van zirkoon en diamant is heel anders. Sommige gewetenloze handelaren gebruiken zirkoon om zich voor te doen als diamant om consumenten te misleiden en enorme winsten te maken.

Kleurloze en transparante zirkoon is na zorgvuldige afweging een goede vervanger voor diamanten. De brekingsindex van zirkoon ligt dicht bij 2 en de spreiding ervan is vergelijkbaar met die van diamant. Daarom schittert zirkoon qua uiterlijk ook met gekleurd licht, net als diamanten. Vóór de komst van kunstmatige diamanten was zirkoon de beste vervanger voor diamanten. Momenteel is zirkoon de leider geworden op het gebied van edelstenen uit het midden- tot lage segment, maar zirkoon is goedkoper dan diamant. Het is noodzakelijk dat consumenten het verschil tussen zirkoon en diamant begrijpen.

De belangrijkste identificatiekenmerken van zirkoon zijn onder meer een hoge brekingsindex, sterke glans, hoge dubbele breking, hoge dichtheid, hoge dispersie en typische spectrale kenmerken, enz., Wat resulteert in een heel speciaal optisch fenomeen. Wanneer je het met een vergrootglas bekijkt, kun je vanaf het bovenoppervlak zien dat er duidelijke dubbele schaduwen op het onderoppervlak en de ribbels zijn. Omdat diamanten ‘homogeen’ zijn, zal er nooit sprake zijn van een dubbelschaduwfenomeen, waardoor zirkoon te onderscheiden is van echte diamanten.

Diamant is een homogeen lichaam, volledig zwart onder gekruiste polarisatoren en heeft een hoge hardheid; terwijl zirkoon er vier helder en vier donker uitziet onder gekruiste polarisatoren. Diamanten zijn lipofiel en balpennen kunnen gemakkelijk ononderbroken sporen achterlaten op het oppervlak van diamanten. Uiteraard kunnen deze sporen gemakkelijk worden weggeveegd. Zirkoon is niet lipofiel en balpennen kunnen geen ononderbroken sporen achterlaten op het oppervlak. Sporen van duidelijkheid.

Momenteel hebben van de ruim veertig soorten zirkonium- en hafniumafzettingen die zijn ontdekt, slechts ongeveer tien een industriële mijnbouwwaarde, en worden slechts twee soorten, zirkoon en baddeleyiet, gebruikt voor industriële productie.

Volgens statistieken van de United States Geological Survey (USGS) uit 2015 bedragen de mondiale zirkoniumreserves 78 miljoen ton en bedragen de bewezen zirkoonvoorraden meer dan 60 miljoen ton (berekend als ZrO2). Onder hen hebben Australië en Zuid-Afrika het grootste aandeel in de mondiale zirkoniumreserves, goed voor respectievelijk 65,38% en 17,95%. Andere landen met relatief overvloedige zirkoniumreserves zijn India, Mozambique en Indonesië. De zirkoniumreserves van mijn land zijn relatief schaars en vertegenwoordigen slechts 0,6% van de reserves in de wereld.

Volgens gegevens die in 2015 door de United States Geological Survey zijn vrijgegeven, bedroeg de mondiale productie van zirkoniumerts in 2014 1,54 miljoen ton, een daling op jaarbasis van 30,000 ton. Australië staat op de eerste plaats ter wereld met een productie van 900.000 ton, goed voor 58,44% van het mondiale totaal. Gevolgd door Zuid-Afrika, met een productie van 170.000 ton, goed voor 11,03%. De totale productie van de twee landen is goed voor 69,47% van het mondiale totaal, wat voor andere landen moeilijk te evenaren is. China staat op de derde plaats met een productie van 140.000 ton, goed voor 9,74% van het mondiale totaal.

De oorsprong van zirkoniummineralen is voornamelijk geconcentreerd in Zuid-Australië, West-Australië en New South Wales in Australië, inclusief het Eucla Basin, Geraldton, Murray Basin en Perth Basin. ) en de Tiwi-eilanden zijn tegenwoordig de actievere zirkoniummijngebieden in Australië. De Richards Bay Deposit-regio in Zuid-Afrika, Florida in de Verenigde Staten, Mozambique in Afrika en Indonesië, Vietnam en India in Azië produceren allemaal een bepaalde hoeveelheid zirkonium.

Belangrijke zirkoniumproducenten zijn onder meer het Australische Iluka Company, het Zuid-Afrikaanse Richards Bay Minerals en het Zuid-Afrikaanse Exxaro Resources Ltd. China is de belangrijkste consument van zirkonium.

De Chinese zirkoniumproductiegebieden worden voornamelijk gedistribueerd in Wenchang en Wanning in Hainan en Zhanjiang in Guangdong. In China heeft alleen het zirkoonzandconcentraat uit Wenchang, Hainan de beste kwaliteit, terwijl Wanning en Zhanjiang vooral gewoon zirkoonzand produceren.

HG/T 4694-2014 Industrieel zirkoniumoxychloride met hoge zuiverheid

HG/T 3786-2014 Industrieel zirkoniumsulfaat

HG/T 3785-2014 Industrieel zirkoniumcarbonaat

JC/T 2247-2014 Zirkoniumsilicaat maalmediakogels

JC/T 817-2014 Synthetisch zirkoniakristal van edelsteenkwaliteit

GB/T 30568-2014 Zirkonium en smeedstukken van zirkoniumlegeringen

JB/T 9223-2013 Zirkoniumzand en -poeder voor gieten

YS/T 913-2013 Taarten en ringen van zirkonium en zirkoniumlegeringen

HG/T 4545-2013 Recyclingmethode voor productieafval van zirkoniumoxychloride

YB/T 4075-2013 Zirkonium-maatspuitmond

GB/T 21183-2007 Platen, strips en folies van zirkonium en zirkoniumlegeringen

GB/T 26563-2011 Gesmolten zirkonia

GB/T 26931-2011 Schroot van zirkonium en zirkoniumlegeringen

GB/T 26283-2010 Naadloze buizen van zirkonium en zirkoniumlegeringen

GB/T 8767-2010 Ingots van zirkonium en zirkoniumlegeringen

GB/T 8769-2010 Staven en draden van zirkonium en zirkoniumlegeringen

GBZ/T 160.26-2004 Bepaling van giftige stoffen in de lucht op de werkplek Zirkonium en zijn verbindingen

HG/T 2773-2012 Zirkoniumdioxide

HG/T 3785-2005 Industrieel zirkoniumcarbonaat

HG/T 3786-2005 Industrieel zirkoniumsulfaat

JC/T 1094-2009 Zirkoniumsilicaat voor keramiek

YS/T 402-1994 Zirkoniumdioxide

YS/T 858-2013 Zirkoniumconcentraat

YS/T 887-2013 Lasdraad van zirkonium en zirkoniumlegeringen

Zeer zuiver zirkoniumdoel

Zuiver zirkoniumstaafje