6 cose che devi sapere sullo zirconio

Lo zirconio è un elemento metallico con l'elemento simbolo Zr. Si trova nel gruppo IV-B della tavola periodica degli elementi. Il suo numero atomico è 40, la sua densità è 6,49 g/cm³, il suo punto di fusione è 1852 gradi e il suo punto di ebollizione è 4377 gradi. Lo zirconio è un metallo di transizione bianco-argento che viene spesso chiamato "metallo raro" a causa del suo complesso processo di produzione e della difficoltà di estrazione. In effetti, il contenuto di zirconio nella crosta terrestre è di circa lo 0,025%, classificandosi al 19° posto, quasi uguale al cromo, e più dei metalli comuni rame, piombo, nichel e zinco, ma la sua distribuzione è molto dispersa. Lo zirconio forma facilmente sulla sua superficie all'aria una pellicola di ossido, lucida e simile nell'aspetto all'acciaio. Lo zirconio ha resistenza alla corrosione, ma è solubile in acido fluoridrico e acqua regia; ad alte temperature può reagire con molti elementi per formare composti in soluzione solida. La resistenza alla corrosione dello zirconio è migliore di quella del titanio ed è vicina al tantalio e al niobio. Data la buona plasticità dello zirconio, viene spesso trasformato in piastre, fili, ecc. Lo zirconio può assorbire una grande quantità di ossigeno, idrogeno, azoto e altri gas quando riscaldato e può essere utilizzato come materiale di stoccaggio dell'idrogeno. Essendo una risorsa relativamente scarsa, lo zirconio è ampiamente utilizzato nell'elettronica, nella ceramica, nel vetro, nei prodotti petrolchimici, nei materiali da costruzione, nella medicina, nel tessile e nelle necessità quotidiane. Australia e Sud Africa sono i luoghi in cui si concentrano le risorse di zirconio, mentre Cina ed Europa sono le principali regioni consumatrici di zirconio.

Lo zirconio prende il nome dallo zircone, che è stato utilizzato come gioiello dagli esseri umani per secoli. Lo zircone è menzionato anche nella Bibbia come una delle 12 pietre preziose indossate dai sommi sacerdoti d'Israele.

Lo zircone è disponibile in una varietà di bellissimi colori, dall'arancione al rosso, e lo zircone incolore mostrerà una brillantezza abbagliante dopo essere stato tagliato. È per questo motivo che per molto tempo lo zircone è stato scambiato per un diamante morbido.

La scoperta e l'estrazione dello zirconio è attribuita principalmente a due chimici, il chimico tedesco Martin Heinrich Klaproth e il chimico svedese Jöns Jacob Berzelius), questi due chimici hanno dato un contributo straordinario alla scoperta e alla purificazione dello zirconio.

Nel 1789 il chimico tedesco Martin dimostrò che lo zircone non era un diamante, chiarendo i malintesi della gente sullo zircone. Riscaldando lo zircone con il composto reattivo idrossido di sodio, scoprì che le due sostanze reagivano per formare un ossido. Martin credeva che questo ossido contenesse un nuovo elemento. Ha chiamato il nuovo ossido ossido di zirconio e il nuovo elemento zirconio.

Martin non è stato in grado di estrarre lo zirconio puro perché era chimicamente simile all'afnio, che spesso si trova insieme allo zirconio nei minerali di zirconio. Fu solo 35 anni dopo, nel 1824, che il chimico svedese Bechlias produsse per la prima volta zirconio puro. A quel tempo, anche molti altri chimici stavano lavorando a questo lavoro, ma nessuno ci riuscì. Bacilias riuscì a estrarre lo zirconio puro riscaldando una miscela di potassio e fluozirconato di potassio in un tubo di ferro. La purezza dello zirconio in polvere nera ottenuto nell'esperimento ha raggiunto il 93%. Non è stato possibile migliorare la purezza dello zirconio prodotto dalla purificazione di Bechilias. Fu solo quasi 100 anni dopo che fu prodotto lo zirconio di elevata purezza. Oggi la maggior parte dello zirconio viene estratto dallo zircone (ZrSiO4) e dal biossido di zirconio (ZrO2). Il processo di estrazione è chiamato "processo Kroll".

Il nome zirconio deriva da zircone, che deriva dalla parola persiana per "oro" (zargun). Si dice che questo nome sia dovuto al colore accattivante di alcuni gioielli in zirconi. In effetti, ci sono molti colori di zircone. Rosso, marrone, verde e giallo sono più comuni. Lo zircone incolore è anche più comune tra gli esseri umani.

Sin dai tempi antichi, lo zirconio è stato utilizzato come pietra preziosa per i suoi colori ricchi e colorati, svolgendo un ruolo decorativo nella vita umana. Poiché la comprensione dello zirconio da parte delle persone continua ad approfondirsi, le sue applicazioni stanno diventando sempre più diffuse. Forse la maggior parte delle persone non ha familiarità con lo zirconio, ma è penetrato in ogni aspetto della nostra vita. Ad esempio, lo zirconio è indispensabile in vari edifici circostanti, ceramiche, coltelli, decorazioni, ecc. che sono essenziali nella vita, e anche nel campo militare e dell'energia nucleare.

I prodotti in zirconio sono ricchi di varietà e in varie forme. La forma minerale iniziale è la sabbia di zircone. Dopo il trattamento con soda caustica, lavaggio con acqua, ecc., si possono produrre prodotti primari come il silicato di zirconio e l'ossicloruro di zirconio. Con la continua calcinazione, clorazione e riduzione è possibile produrre anche prodotti secondari. Zirconia, spugna di zirconio di grado industriale e altri prodotti; se la tecnologia di purificazione e separazione raggiunge un certo livello, è possibile realizzare una spugna di zirconio di grado energetico nucleare.

Lo zirconio ha una vasta gamma di applicazioni. Viene utilizzato principalmente in ceramica, materiali refrattari e altri campi sotto forma di silicato di zirconio e ossido di zirconio. Solo il 3%-4% dei minerali di zirconio viene trasformato in zirconio metallico (o spugna di zirconio) e quindi ulteriormente trasformato in vari materiali di zirconio. Poiché lo zirconio metallico ha una piccola sezione trasversale di assorbimento dei neutroni termici, lo zirconio metallico ha eccellenti proprietà nucleari. Lo zirconio di grado nucleare utilizza questa caratteristica per essere utilizzato come materiali strutturali ed elementi di combustibile all'uranio per portaerei a propulsione nucleare, sottomarini nucleari e reattori civili per la produzione di energia. Involucri ecc. Lo zirconio di grado nucleare può essere considerato un importante metallo strategico per il paese ed è strettamente correlato allo sviluppo dell'industria nucleare.

Essendo un metallo attivo, lo zirconio forma una pellicola di ossido a temperatura ambiente. Questo film di ossido conferisce allo zirconio e alle sue leghe un'eccellente resistenza alla corrosione. Allo stesso tempo, lo zirconio presenta buone proprietà meccaniche e di trasferimento del calore, abbinate a notevoli vantaggi in termini di costi, che lo rendono un eccellente materiale strutturale resistente alla corrosione nell'odierna industria petrolchimica.

Lo zirconio utilizzato nelle apparecchiature chimiche resistenti agli acidi e agli alcali, nell'industria militare e nell'industria elettronica è chiamato zirconio di grado industriale. In termini di facilità di lavorazione, livello tecnologico e contenuto scientifico e tecnologico, lo zirconio metallico e i suoi prodotti in lega sono ai vertici della catena industriale.

Silicato di zirconio

Il silicato di zirconio è una varietà importante nei tradizionali prodotti in zirconio. Il prodotto utilizza sabbia di zirconio come materia prima e può essere prodotto dopo macinazione, calcinazione e polverizzazione. È un opacizzante per smalti ceramici di alta qualità ed economico. Viene utilizzato principalmente negli smalti colorati per ceramica da costruzione, ceramica quotidiana e porcellana elettrica. Nella produzione, è ampiamente utilizzato anche nei materiali refrattari avanzati, nella fusione di precisione, nel vetro emulsionato e in altri settori.

Carbonato di zirconio

Viene utilizzato principalmente come additivi e agenti impermeabilizzanti, ritardanti di fiamma, filtri solari e additivi superficiali per fibre e carta nei cosmetici. Può anche essere utilizzato per preparare materiali catalitici compositi zirconio-cerio. È un'importante materia prima nell'industria tessile, della fabbricazione della carta, dei rivestimenti e dei cosmetici. Negli ultimi anni, l'utilizzo continua a crescere.

Ossicloruro di zirconio

È la principale materia prima per la produzione di altri prodotti di zirconio come il biossido di zirconio, il carbonato di zirconio, il solfato di zirconio, l'ossido di zirconio composito e la separazione di zirconio e afnio per preparare zirconio metallico e afnio. Può essere utilizzato anche in prodotti tessili, cuoio, additivi per gomma, agenti per il trattamento delle superfici metalliche, essiccanti per vernici. Negli ultimi anni, la produzione annuale del mio paese di materiali refrattari, ceramiche, catalizzatori, ritardanti di fiamma e altri prodotti ha superato i 90,{{1} } tonnellate. La sabbia di zirconio è la principale materia prima dell'ossicloruro di zirconio.

Zirconia fusa

Denominato zirconio fuso e zirconio fuso, viene utilizzato principalmente per produrre smalti e materiali refrattari. A causa dell'elevato contenuto di impurità nello zirconio fuso, i suoi usi sono limitati.

Solfato di zirconio

È un'importante materia prima per gli agenti concianti della pelle, gli agenti per il trattamento della lana e gli ossidanti superficiali delle vernici. Può essere utilizzato come trasportatore di catalizzatori, amminoacidi e proteine, precipitanti e deodoranti. È anche una materia prima intermedia per la preparazione di prodotti chimici allo zirconio e zirconio metallico e afnio.

Biossido di zirconio

La ceramica integrale al biossido di zirconio è un solido bianco non tossico e inodore con sufficiente stabilità alle soluzioni alcaline e a molte soluzioni acide. È adatto per ceramica di precisione, ceramica elettronica, lenti ottiche, additivi per vetro, mattoni di zirconio elettrolizzato, pigmenti ceramici, ecc. Smalto porcellanato, pietre preziose artificiali, materiali refrattari, molatura e lucidatura e altre industrie e prodotti.

Zirconio composito

Conosciuta anche come zirconia semistabile e stabile, è una polvere bianca non tossica e inodore con proprietà chimiche stabili e area superficiale specifica controllabile. È la materia prima di base per la produzione di varie ceramiche speciali, materiali refrattari avanzati, dispositivi di comunicazione ottica e nuovi materiali energetici.

Ceramiche strutturali in zirconio

Realizzato in zirconio composito come materia prima, comprende mezzi di macinazione in zirconio e parti strutturali in zirconio. Le parti strutturali in zirconio comprendono principalmente valvole in ceramica speciale in zirconio, connettori in fibra ottica, coltelli in ceramica, accessori per orologi e forbici per capelli in ceramica. compresse, porcellana tessile, ecc.

Zirconio di grado nucleare

Viene utilizzato principalmente come materiale strutturale per portaerei a propulsione nucleare, sottomarini nucleari e reattori civili per la produzione di energia e come rivestimento per elementi di combustibile all'uranio. È un importante metallo strategico.

Zirconio di grado industriale

Lo zirconio di grado industriale è utilizzato principalmente nella produzione di apparecchiature resistenti agli acidi chimici e agli alcali, nell'industria militare, nell'industria elettronica, nei materiali per valvole di condotte, nei materiali speciali in lega ad alta resistenza e alta temperatura e nei getter nei settori del vuoto elettrico e delle lampadine di illuminazione.

Zirconio per armi da fuoco

Utilizzato come agente di combustione in spugna di zirconio per armi da fuoco e adatto anche per additivi per leghe e disossidanti metallurgici, industria chimica, fuochi d'artificio civili, ecc.

Attualmente, la Cina e l’Europa sono i principali mercati di consumo dello zirconio, con una domanda cinese di zirconio pari al 52%. L'energia nucleare cinese è entrata in una fase di rapido sviluppo, creando domanda di zirconio di grado nucleare. Allo stesso tempo, la Cina è un importante produttore ed esportatore di ceramica nel mondo e il silicato di zirconio è la materia prima diretta e principale dell'industria della ceramica. Con il rapido sviluppo dell’industria ceramica cinese negli ultimi anni, anche la domanda di zirconio è aumentata.

Lo zirconio non è dannoso per la salute umana. La ceramica con zirconio e vari gioielli sono ampiamente utilizzati nella vita quotidiana. Tuttavia, l'Amministrazione statale per l'industria e il commercio ha rivelato che lo zirconio nelle piastrelle di ceramica può provocare il cancro.

L'annuncio pertinente emesso dall'Amministrazione generale per la supervisione della qualità, l'ispezione e la quarantena ha annunciato che tre prodotti di due marchi non hanno rispettato il "limite di nuclidi radioattivi", cosa che ha causato un enorme scalpore nella società e ha causato un'enorme risposta nella società e nel panico sulla "teoria cancerogena delle piastrelle".

È possibile che gli elementi radioattivi causino tumori maligni. Generalmente inducono lesioni cellulari e portano a tumori del sangue come la leucemia, il linfoma e il cancro della pelle. Per quanto riguarda la teoria secondo cui un'eccessiva radioattività nelle piastrelle di ceramica causa tumori maligni, il direttore Chen del Dipartimento di Ematologia del Primo Ospedale Affiliato dell'Università di Medicina Tradizionale Cinese di Guangzhou ha affermato che nella sua esperienza clinica e nella letteratura nazionale, non ha riscontrato casi del genere e record relativi. Tuttavia, quando si tratta di vita e salute, è meglio essere prudenti. Pertanto, gli esperti raccomandano che i consumatori non perseguano ciecamente il bianco quando acquistano piastrelle di ceramica.

L'aspetto dello zircone e del diamante è molto simile, ma il prezzo dello zircone e del diamante è molto diverso. Alcuni commercianti senza scrupoli usano gli zirconi spacciandoli per diamanti per ingannare i consumatori e realizzare enormi profitti.

Lo zircone incolore e trasparente è un buon sostituto dei diamanti dopo un'attenta considerazione. L'indice di rifrazione dello zircone è vicino a 2 e la sua dispersione è simile a quella del diamante. Pertanto, in apparenza, lo zircone brilla anche di luce colorata, proprio come i diamanti. Prima dell’avvento dei diamanti artificiali, lo zircone era il miglior sostituto dei diamanti. Attualmente, lo zircone è diventato il leader nelle pietre preziose di fascia medio-bassa, ma è più economico del diamante. È necessario che i consumatori comprendano la differenza tra zircone e diamante.

Le principali caratteristiche identificative dello zircone includono un elevato indice di rifrazione, una forte lucentezza, un'elevata birifrangenza, un'alta densità, un'elevata dispersione e caratteristiche spettrali tipiche, ecc., che si traducono in un fenomeno ottico molto speciale. Se osservato con una lente d'ingrandimento, quando lo zircone è finito, si può vedere dalla sua superficie superiore che ci sono evidenti doppie ombre sulla superficie inferiore e sulle creste. Poiché i diamanti sono "omogenei", non si verificherà mai il fenomeno della doppia ombra, quindi lo zircone può essere distinto dai diamanti veri.

Il diamante è un corpo omogeneo, completamente nero sotto polarizzatori incrociati e dotato di elevata durezza; mentre lo zircone appare quattro luminosi e quattro scuri sotto i polarizzatori incrociati. I diamanti sono lipofili e le penne a sfera possono facilmente lasciare tracce ininterrotte sulla superficie dei diamanti. Naturalmente queste tracce possono essere facilmente cancellate. Lo zirconio non è lipofilo e le penne a sfera non possono lasciare tracce ininterrotte sulla sua superficie. Tracce di chiarezza.

Attualmente, tra gli oltre 40 tipi di depositi di zirconio e afnio scoperti, solo circa 10 hanno valore minerario industriale e solo due tipi, zircone e baddeleyite, vengono utilizzati per la produzione industriale.

Secondo le statistiche dello United States Geological Survey (USGS) del 2015, le riserve globali di zirconio ammontano a 78 milioni di tonnellate e le risorse accertate di zirconio superano i 60 milioni di tonnellate (calcolate come ZrO2). Tra queste, Australia e Sudafrica hanno la quota maggiore di riserve globali di zirconio, rappresentando rispettivamente il 65,38% e il 17,95%. Altri paesi con riserve di zirconio relativamente abbondanti includono India, Mozambico e Indonesia. Le riserve di risorse di zirconio del mio paese sono relativamente scarse, rappresentando solo lo 0,6% delle riserve mondiali.

Secondo i dati rilasciati dallo United States Geological Survey nel 2015, la produzione globale di minerale di zirconio nel 2014 è stata di 1,54 milioni di tonnellate, con una diminuzione su base annua di 30,000 tonnellate. L'Australia è al primo posto nel mondo con una produzione di 900,000 tonnellate, pari al 58,44% del totale globale. Segue il Sudafrica, con una produzione di 170,000 tonnellate, pari all'11,03%. La produzione totale dei due paesi rappresenta il 69,47% del totale globale, un dato difficilmente eguagliabile per altri paesi. La Cina è al terzo posto con una produzione di 140,000 tonnellate, pari al 9,74% del totale globale.

Le origini dei minerali di zirconio sono concentrate principalmente nell'Australia meridionale, nell'Australia occidentale e nel Nuovo Galles del Sud in Australia, inclusi il bacino di Eucla, Geraldton, il bacino di Murray e il bacino di Perth. ) e le Isole Tiwi sono oggi le aree minerarie di zirconio più attive in Australia. La regione del deposito di Richards Bay in Sud Africa, la Florida negli Stati Uniti, il Mozambico in Africa e l'Indonesia, il Vietnam e l'India in Asia producono tutti una certa quantità di zirconio.

Importanti produttori di zirconio includono l'australiana Iluka Company, la sudafricana Richards Bay Minerals e la sudafricana Exxaro Resources Ltd. La Cina è il principale consumatore di zirconio.

Le aree di produzione dello zirconio in Cina sono distribuite principalmente a Wenchang e Wanning nell'Hainan e Zhanjiang nel Guangdong. In Cina, solo il concentrato di sabbia di zircone di Wenchang, Hainan è della migliore qualità, mentre Wanning e Zhanjiang producono principalmente sabbia di zircone ordinaria.

HG/T 4694-2014 Ossicloruro di zirconio industriale ad elevata purezza

HG/T 3786-2014 Solfato di zirconio industriale

HG/T 3785-2014 Carbonato di zirconio industriale

JC/T 2247-2014 Sfere di macinazione in silicato di zirconio

JC/T 817-2014 Cristallo di zirconia cubica sintetica di qualità gemma

GB/T 30568-2014 Forgiati in zirconio e leghe di zirconio

JB/T 9223-2013 Sabbia e polvere di zirconio per fusione

YS/T 913-2013 Torte e anelli in zirconio e leghe di zirconio

HG/T 4545-2013 Metodo di riciclaggio degli scarti di produzione dell'ossicloruro di zirconio

YB/T 4075-2013 Ugello dimensionatore in zirconio

GB/T 21183-2007 Piastre, strisce e fogli di zirconio e lega di zirconio

GB/T 26563-2011 Zirconia fusa

GB/T 26931-2011 Rottami di zirconio e leghe di zirconio

GB/T 26283-2010 Tubi senza saldatura in zirconio e leghe di zirconio

GB/T 8767-2010 Lingotti di zirconio e leghe di zirconio

GB/T 8769-2010 Bacchette e fili in zirconio e leghe di zirconio

GBZ/T 160.26-2004 Determinazione delle sostanze tossiche nell'aria del posto di lavoro Zirconio e suoi composti

HG/T 2773-2012 Biossido di zirconio

HG/T 3785-2005 Carbonato di zirconio industriale

HG/T 3786-2005 Solfato di zirconio industriale

JC/T 1094-2009 Silicato di zirconio per ceramica

YS/T 402-1994 Biossido di zirconio

YS/T 858-2013 Concentrato di zirconio

YS/T 887-2013 Filo per saldatura allo zirconio e leghe di zirconio

Bersaglio in zirconio ad elevata purezza

Asta di zirconio puro