זירקוניום: ייצור ברוסיה

זירקוניום בצורתו היסודית הוא מתכת לבנה כסופה, המאופיינת במאפיינים אופייניים כגון עמידות בפני קורוזיה ופלסטיות. בטבע, זה די נפוץ, אבל באותו זמן הוא מפוזר מאוד. לא נמצאו עד כה פיקדונות גדולים. אנשים הראשון נודע על האפשרות של קיומו של מתכת זו בשנת 1789. אז הכימאי מ 'Klaprot בטעות גילו את תחמוצת במהלך החקירה של מינרלים זירקון. בצורה טהורה, מתכת זו הושגה רק בשנת 1925. בעולם המודרני, זירקוניום, ייצור אשר נעשה שימוש נרחב, משמש במגוון תעשיות. כמובן, ארגונים מקומיים רבים מעורבים גם בייצור שלה.

תיאור כללי

מאפיינים חריגים הם מה שנקבע בעיקר על ידי הערך התעשייתי של מתכת נדירה יחסית, כגון זירקוניום. הייצור שלה מועיל עבור הכלכלה הלאומית בשל:

1. רמה גבוהה של עמידות כימית. חומצה הידרוכלורית על מתכת זו מייצרת שום פעולה, ועם גופרית זה מגיב רק בריכוז שלה לא פחות מ 50% וטמפרטורה מעל +100 מעלות.

2. היכולת לשרוף באוויר כמעט ללא עשן. עצמית זיקוניק הצתה (מפוזר דק) יכול כבר בטמפרטורה של 250 ° C.

3. אינרציה ביולוגית. זירקוניום אין שום השפעה מזיקה על גוף האדם או בעלי חיים. יתרונות, בניגוד לאמונה הרווחת, הוא, למרבה הצער, גם אף אחד לא יכול להביא.

מאוד דרש בענף הוא לא רק את המתכת עצמה עצמה, אבל תרכובות שלה. הזירקון מינרל, למשל, הוא הבחין על ידי קשיות גבוהה מאוד מבריק יהלום. לכן, הוא משמש לעתים כתחליף זול ליהלומים. עם זאת, בשנים האחרונות זירקון נעשה פחות ופחות תכשיטים. נכון לעכשיו, יהלומים חיקוי עשויים לעתים קרובות zirconia מעוקב (zirconia מעוקב).

היכן להשתמש

הייצור של זירקוניום כרגע הוא אחד התחומים החשובים ביותר של תעשיית מתכות. למרות שהיא משמשת בתחומים רבים של הכלכלה הלאומית (לדוגמה, לייצור של מכשירים רפואיים או התקנים פירוטכניים), היא משמשת לרוב כורים כוח מקורר מים בתחנות כוח גרעיניות.

חומרי גלם לייצור

החלק המסה של זירקוניום בקרום כדור הארץ בשל היעדר-דעתו, למרבה הצער, טרם הוקמה. לדברי מדענים, זה יכול להיות 170-250 גרם לטון. למעשה, מינרלים מאוד של זירקונים בטבע יש רבים. כרגע, מדענים יודעים על 40 סוגים שלהם. עם זאת, לרוב רק את חומרי הגלם הבאים משמשים לייצור של זירקוניום:

• Baddeleyite;

• אודיאליט;

• זירקוניה.

הפקדות גדולות של זירקונים על הפלנטה, כאמור, לא קיים. ברוסיה יש רק כמה פיקדונות קטנים של מינרלים דומים. הם גם ממוקש במדינות כמו ארה"ב, הודו, ברזיל ואוסטרליה. המינרלים הנפוצים ביותר של כל המשמש לייצור זירקוניום הוא, כמובן, זירקון (ZrSiO4). ברוב המקרים בטבע זה מלווה הפניום.

ייצור זירקוניום ברוסיה: תכונות

בפדרציה הרוסית, החברה היחידה המייצרת מתכת זו כרגע היא Chepetsky מכני הצמח, הממוקם Glazov (Udmurtia). החנויות הראשונות שלה נבנו בתחילת מלחמת העולם השנייה. ב- 1942 הגיע המפעל ליכולתו המלאה. באותו זמן, מחסניות הופקו כאן בעיקר. בשנת 1946, הארגון היה retrained לתוך מפעל לייצור של אורניום מתכתי. מאוחר יותר (בשנת 1957) זירקוניום, ולאחר מכן מוליך מתכות, סידן טיטניום החלה להיות מיוצר כאן. היום זה מפעל הוא חלק TVEL Corporation, אחד המנהיגים בעולם בייצור דלק גרעיני. השקעות בייצור של זירקוניום ב CME מ TVEL מדי שנה כמות מיליארדי רובל. כיום המפעל הזה מספק זירקוניום לשוק המקומי והעולם:

• מטילי;

• מוטות;

• צינורות;

• חוט;

• סדינים;

• אביזרים עבור TVS ו TVEL.

גם במפעל הצ'פצקי מכני, מזכרות עשויות מתכת זו.

עיבוד חומרי גלם והכנת פתרונות חומציים

זירקוניום, הייצור של תהליך טכנולוגי מורכב, מתכת די יקר. ייצור זה מתחיל עם ניקוי, נמסר מפיקדונות, עפרות. עיבוד חומרי הגלם כולל בדרך כלל את הפעולות הבאות:

• העשרה עם שיטת הכבידה;

• טיהור של ריכוז המתקבל על ידי הפרדה אלקטרוסטטית ומגנטית;

• פירוק של ריכוז ידי כלור, היתוך עם סודה קאוסטית או אשלגן fluorosylicate, sintering עם סיד;

• שטיפה במים להסרת תרכובות סיליקון;

• פירוק של שאריות עם חומצה גופרתית או הידרוכלורית לייצר סולפט או oxychloride.

הספקטרום fluorosilicate מטופל עם מים acidified עם חימום. לאחר קירור הפתרון שנוצר, אשלגן fluorozirconate הוא שוחרר.

חיבורים

השלב הבא בייצור של זירקוניום הוא הכנת תרכובות שלה מן פתרונות חומציים. ניתן להשתמש בטכנולוגיות הבאות:

• התגבשות של זירקוניום oxychloride ידי אידוי של פתרונות חומצה הידרוכלורית;

• משקעים הידראוליטיים של סולפטים;

• התגבשות של סולפט זירקוניום.

ניקיון מ הפניום

זירקוניום, הטכנולוגיה של ייצור ברוסיה (כמו, אכן, בכל מקום בעולם) שהוא מורכב למדי, מן הטומאה הזאת צריכה להיות מופרדים בהכרח. לניקוי המתכת מהפניום, ניתן להשתמש במרכיבים הבאים:

• התגבשות של K2ZrF6;

• מיצוי ממיסים;

• ירידה סלקטיבית של tetrachlorides (HfCl4 ו ZrCl4).

איך להשיג את המתכת עצמה

שיטות לייצור זירקוניום שונים. בתעשייה, מתכת ניתן להשתמש:

• בצורת אבקה או ספוג;

• קומפקטי חשיל;

• טוהר גבוה.

בשלב הראשון, אבקת זירקוניום מיוצר במפעלים. הייצור של זה הוא מסובך יחסית מבחינה טכנולוגית. זה נעשה על ידי השיטה של הפחתת מתכת תרמית. עבור כלורידים, מגנזיום או נתרן משמש, סידן הידריד עבור תחמוצות. אבקת זירקוניום אלקטרוליטי מתקבל מכלורי מתכת אלקלי. החומר מיוצר בדרך כלל דחוס. לאחר מכן הוא משמש לייצור זירקוניום חרקים תנורי קשת חשמלי. האחרון הוא נתון אלקטרון הקורה נמס בשלב הסופי. התוצאה היא זירקוניום טוהר גבוהה. הוא משמש בעיקר כורים גרעיניים.

דו תחמוצת זירקוניום: ייצור הטכנולוגיה והיקף השימוש

זהו אחד המרכיבים הפופולריים ביותר בתעשייה ואת הכלכלה הלאומית של זירקוניום. בטבע, זה מתרחש בצורה של מינרלים baddeleyite. זה אבקת גבישי לבן עם גוון אפור או צהבהב. זה יכול להיות מיוצר, למשל, על ידי שיטה של יודיד זיקוק. כחומר גלם, שבבי זירקוניום מתכת משמשים. דו תחמוצת זירקוניום משמש לייצור קרמיקה (כולל בתחום של prosthetics), גופי תאורה, refractories, בבנייה, וכן הלאה.

זירקון שומרת על הפדרציה הרוסית

הייצור של זירקוניום ברוסיה אפשרי, כמובן, רק בשל נוכחות של הפיקדונות שלה על שטחה של המדינה. עתודות עפרות של קבוצה זו הפדרציה הרוסית (לעומת אלה בעולם) הם גדולים למדי. נכון לעכשיו, ישנם 11 הפקדות כאלה ברוסיה. הגדול ביותר הוא מרכז, הממוקם באזור Tambov. השדות המבטיחים ביותר כרגע כוללים Beshpagir (Stavropol שטח), Kirsanov (אזור Tambov) ו Ordynskoye (נובוסיבירסק). הוא האמין כי עתודות זירקון זמין ברוסיה הוא די מספיק כדי לענות על הדרישות של התעשייה של המדינה. האתר הכי נוח מבחינה טכנולוגית הוא כיום הפיקדון המרכזי במזרח.

סטטיסטיקה

לפיכך, הליך זה עבור כל מדינה, כולל רוסיה, הוא מאוד חשוב - הייצור של זירקוניום. הטכנולוגיה של ייצור זה מורכב, אבל שחרורו הוא עניין בכל מקרה יותר מוצדק. כרגע, זירקוניום הוא המתכת הנדירה היחידה, אשר הייצור ואת הצריכה מסתכם מאות אלפי טון. רוסיה מדורגת במקום הרביעי בעולם במילואים שלה. מבחינה מבנית ואיכותית בסיס חומר הגלם של זירקוניום במדינה שלנו שונה מאוד מן החוץ אחד. יותר מ -50% של עתודות עפרות של קבוצה זו הפדרציה הרוסית קשורות גרניטים אלקליין, 35% עם zircon- רוטיל- ilmenite placers ו -14% עם camdeorites baddeleyite. בחו"ל, כמעט כל עתודות של מינרלים כאלה מרוכזים באזורי החוף הימיים.

במקום לסיים

לפיכך, מצאנו כיצד זירקוניום מיוצר ברוסיה. על השוק העולמי היום, למרבה הצער, יש די חדה הגירעון של מתכת זו. לכן, לסמוך על היבוא שלה של רוסיה אין צורך. וכתוצאה מכך, יש צורך לתת תשומת לב מרבית לפיתוח של הפיקדונות שלה. במקביל, על מנת לחזק את בסיס חומרי הגלם של זירקוניום ברוסיה, יש גם צורך לפתח את הטכנולוגיות היעילות ביותר לשימוש בחומרי גלם שחולצו.