Цырконій: вытворчасць у Расіі

Цырконій ў элементарным выглядзе ўяўляе сабой серабрыста-белы метал, які адрозніваецца такімі характэрнымі ўласцівасцямі, як ўстойлівасць да карозіі і пластычнасць. У прыродзе ён даволі-такі распаўсюджаны, але пры гэтым і вельмі рассеяны. Буйных яго пакладаў дагэтуль знойдзена не было. Упершыню аб магчымасці існавання гэтага металу людзі даведаліся ў 1789 г. Тады хімік М. Клапрот падчас даследавання мінерала цыркону выпадкова адкрыў яго аксід. У чыстым выглядзе гэты метал быў атрыманы толькі ў 1925 г. У сучасным свеце цырконій, вытворчасць якога шырока распаўсюджана, ўжываецца ў самых розных сферах прамысловасці. Вядома ж, займаюцца яго выпускам і многія айчынныя прадпрыемствы.

агульнае апісанне

Незвычайныя ўласцівасці - гэта тое, чым перш за ўсё вызначаецца прамысловая каштоўнасць такога адносна рэдкага металу, як цырконій. Вытворчасць яго выгадна для народнай гаспадаркі дзякуючы:

1. Высокай ступені хімічнай стойкасці. Саляная кіслата на гэты метал не вырабляе цалкам ніякага дзеяння, а з сернай ён рэагуе толькі пры яе канцэнтрацыі не менш як у 50% і тэмпературы звыш +100 градусаў.

2. Здольнасці гарэць на паветры практычна без выдзялення дыму. Самазагарацца цырконій (мелкодисперсионный) можа ўжо пры тэмпературы ў 250 С.

3. Біялагічнай інэртнасці. Цырконій не аказвае абсалютна ніякага шкоднага ўздзеяння на арганізм чалавека або жывёл. Карысці, насуперак распаўсюджанаму меркаванню, ён, на жаль, таксама ніякая прынесці не можа.

Вельмі запатрабаванымі ў прамысловасці з'яўляецца не толькі ўласна сам гэты метал, але і яго злучэння. Мінерал цыркону, да прыкладу, адрозніваецца вельмі высокай цвёрдасцю і прыемным алмазным бляскам. Таму яго часам выкарыстоўваюць у якасці таннага заменніка брыльянтаў. Праўда, у апошні час у ювелірнай справе цыркон ўжываецца ўсё радзей. У цяперашні час імітацыю брыльянтаў часцей вырабляюць з фіянітаў (штучны дыяксід цырконія).

дзе выкарыстоўваецца

Вытворчасць цырконія на цяперашні момант - адна з найважнейшых сфер металургічнай прамысловасці. Хоць выкарыстоўваецца ён у многіх галінах народнай гаспадаркі (да прыкладу, для вырабу медыцынскіх інструментаў або піратэхнічных прылад), часцей за ўсё яго ўжываюць ўсё ж у водоохлаждаемым энергетычных рэактарах на АЭС.

Сыравіну для вытворчасці

Масавая доля цырконія ў зямной кары з-за яго безуважлівасці, на жаль, да гэтага часу не ўстаноўлена. Паводле ацэнак вучоных яна можа складаць 170-250 грам на тону. Уласна ж саміх мінералаў цырконія ў прыродзе існуе мноства. На дадзены момант навукоўцам вядома каля 40-ка іх разнавіднасцяў. Аднак часцей за ўсё выкарыстоўваецца ўсё ж толькі наступнае сыравіну для вытворчасці цырконія:

• бадделеит;

• эвдиалит;

• цыркон.

Буйных пакладаў цырконія на планеце, як ужо згадвалася, не існуе. У Расіі маецца толькі некалькі невялікіх радовішчаў падобных мінералаў. Таксама яны здабываюцца ў такіх краінах, як ЗША, Індыя, Бразілія і Аўстралія. Самым распаўсюджаным мінералам з усіх выкарыстоўваюцца для атрымання цырконія з'яўляецца, вядома ж, цыркону (ZrSiO4). У большасці выпадкаў у прыродзе яму спадарожнічае гафнія.

Вытворчасць цырконія ў Расіі: асаблівасці

У РФ выпускам гэтага металу на дадзены момант займаецца адно адзінае прадпрыемства - Чапецк механічны завод, размешчаны ў г. Глазова (Удмуртыя). Першыя яго цэха былі пабудаваныя ў пачатку Вялікай Айчыннай вайны. Да 1942 году завод выйшаў на поўную праектную магутнасць. У той час тут выпускаліся ў асноўным патроны. У 1946 г. прадпрыемства было перакваліфікавана ў завод па вытворчасці металічнага ўрану. Пазней (у 1957 г.) тут пачалі выпускаць цырконій, а затым звышправодныя металы, кальцый і тытан. Сёння гэта прадпрыемства з'яўляецца часткай карпарацыі цеплавыдзяляючых элементаў, аднаго з сусветных лідэраў па выпуску ядзернага паліва. Інвестыцыі ў вытворчасць цырконія на ЧМЗ з боку цеплавыдзяляючых элементаў штогод складаюць мільярды рублёў. Сёння гэта прадпрыемства пастаўляе на айчынны і сусветны рынкі цырконіевых:

• зліткі;

• пруткі;

• трубы;

• дрот;

• лісты;

• камплектуючыя для ТВС і цеплавыдзяляючых элементаў.

Таксама на Чапецк механічным заводзе вырабляюць сувеніры з гэтага металу.

Апрацоўка сыравіны і атрыманне кіслых раствораў

Цырконій, вытворчасць якога - складаны тэхналагічны працэс, метал даволі-такі дарагі. Выраб яго пачынаецца з ачысткі, дастаўленай з радовішчаў, руды. Апрацоўка сыравіны звычайна ўключае ў сябе наступныя аперацыі:

• ўзбагачэнне гравітацыйным метадам;

• ачыстку атрыманага канцэнтрату электрастатычнай і магнітнай сепарацыяй;

• разлажэнне канцэнтрату шляхам хларавання, сплавленных з з'едлівым натрыю або фторосиликатным каліем, спяканнем з вапнаю;

• вылугаванне вадой з мэтай выдалення злучэнняў крэмнію;

• разлажэнне астатку сернай або салянай кіслатой для атрымання сульфату або оксихлорида.

Фторсиликатный спёк апрацоўваюць падкісленай вадой з награваннем. Пасля астуджэння атрыманага раствора вылучаецца фторцирконат калію.

злучэння

Наступным этапам вытворчасці цырконія з'яўляецца атрыманне яго злучэнняў з кіслых раствораў. Для гэтага могуць прымяняцца наступныя тэхналогіі:

• крышталізацыя оксихлорида цырконія шляхам выпарвання солянокислых раствораў;

• гідралітычнай асаджэнне сульфатаў;

• крышталізацыя сульфату цырконія.

Ачыстка ад гафнія

Цырконій, тэхналогія вытворчасці ў Расіі (як, зрэшты, і ўсюды ў свеце) якога даволі-такі складаная, ад гэтай прымешкі павінен быць аддзелены абавязкова. Для ачысткі металу ад гафнія могуць прымяняцца:

• Фракцыйны крышталізацыя K2ZrF6;

• экстракцыя растваральнікамі;

• выбарчае аднаўленне тетрахлоридов (HfCl4 і ZrCl4).

Як атрымліваюць сам метал

Спосабы вытворчасці цырконія бываюць рознымі. У прамысловасці можа выкарыстоўвацца метал:

• у выглядзе парашка або губкі;

• кампактны кавання;

• высокай ступені чысціні.

На першым этапе на прадпрыемствах атрымліваюць парашковы цырконій. Вытворчасць яе тэхналагічна адносна нескладанае. Вырабляюць яго метадам металлотермического аднаўлення. Для хларыдаў пры гэтым выкарыстоўваюць магній або натрый, а для аксідаў - гидрид кальцыя. Электралітычнай парашковы цырконій атрымліваюць з хларыдаў шчолачных металаў. Выраблены такім чынам матэрыял звычайна спрасоўваецца. Далей яго выкарыстоўваюць для атрымання ў электрадугавых печах каванага цырконія. Апошні на заключным этапе падвяргаецца электронна-прамянёвай плаўленні. У выніку атрымліваецца цырконій высокай ступені чысціні. Ўжываюць яго ў асноўным у ядзерных рэактарах.

Дыяксід цырконія: тэхналогія вытворчасці і сфера выкарыстання

Гэта адно з самых запатрабаваных у прамысловасці і народнай гаспадарцы злучэнняў цырконія. У прыродзе яно сустракаецца ў выглядзе мінерала бадделеита. Ўяўляе сабой дыяксід цырконія белы крышталічны парашок з шэрым або жаўтлявым адценнем. Вырабляцца ён можа, да прыкладу, па методыцы йодидного рафінавання. Пры гэтым у якасці сыравіны выкарыстоўваецца звычайная металічная цырконіевых габлюшка. Ўжываецца дыяксід цырконія пры вырабе керамікі (у тым ліку і ў сферы пратэзавання), асвятляльных прыбораў і вогнеўпораў, у печестроительстве і т. Д.

Запасы цырконія ў РФ

Вытворчасць цырконія ў Расіі магчыма, вядома ж, толькі дзякуючы наяўнасці на тэрыторыі краіны яго радовішчаў. Запасы руд гэтай групы ў РФ (у параўнанні з агульнасусветнымі) досыць вялікія. На цяперашні момант у Расіі маецца 11 такіх радовішчаў. Самым буйным рассыпным з'яўляецца Цэнтральнае, якое знаходзіцца ў Тамбоўскай вобласці. Да найбольш перспектыўным радовішчаў на дадзены момант ставяцца Бешпагирское (Стаўрапольскі край), Кирсановское (Тамбоўская вобласць) і Ордынское (Новасібірск). Лічыцца, што наяўных у Расіі запасаў цырконія цалкам дастаткова для задавальнення запытаў прамысловасці краіны. Найбольш спрыяльным у тэхналагічным дачыненні участкам з'яўляецца на дадзены момант Усходні Цэнтральнага радовішча.

статыстычныя дадзеныя

Такім чынам, працэдура гэтая для любой дзяржавы, у тым ліку і для Расіі, вельмі важная - вытворчасць цырконія. Тэхналогія вырабу яго складаная, але выпуск яго - справа ў любым выпадку больш чым апраўданае. На дадзены момант цырконій з'яўляецца адзіным рэдкім металам, аб'ёмы вытворчасці і спажывання якога вылічаюцца сотнямі тысяч тон. Расія па яго запасах займае чацвёртае месца ў свеце. Структурна і якасна сыравінная база цырконія ў нашай краіне моцна адрозніваецца ад замежнай. Больш за 50% запасаў руд гэтай групы ў РФ звязана з шчолачнымі гранітамі, 35% - з цыркон-рутил-ильменитовыми россыпамі і 14% - з бадделеитовыми камафоритами. За мяжой жа амаль усе запасы падобных мінералаў сканцэнтраваныя ў прыбярэжнай-марскіх зонах.

замест заключэння

Такім чынам, мы высветлілі, як вырабляюць цырконій ў Расіі. На агульнасусветным рынку сёння, на жаль, назіраецца даволі-такі востры дэфіцыт гэтага металу. Таму разлічваць на яго імпарт Расеі не прыходзіцца. А такім чынам, трэба надаваць максімум увагі развіццю ўласных радовішчаў. Пры гэтым з мэтай умацавання сыравіннай базы цырконія ў РФ варта таксама заняцца распрацоўкай максімальна эфектыўных тэхналогій выкарыстання здабываецца сыравіны.