Цирконій: виробництво в росії
Цирконій в елементарному вигляді являє собою сріблясто-білий метал, що відрізняється такими характерними властивостями, як стійкість до корозії і пластичність. У природі він досить-таки поширений, але при цьому і дуже неуважний. Великих його покладів досі знайдено не було. Вперше про можливість існування цього металу люди дізналися в 1789 р Тоді хімік М. Клапрот під час дослідження мінералу циркону випадково відкрив його оксид. У чистому вигляді цей метал був отриманий тільки в 1925 р У сучасному світі цирконій, виробництво якого широко поширене, застосовується в самих різних сферах промисловості. Звичайно ж, займаються його випуском і багато вітчизняних підприємств.
Загальний опис
Незвичайні властивості - це те, чим насамперед визначається промислова цінність такого відносно рідкісного металу, як цирконій. Виробництво його вигідно для народного господарства завдяки:
Високого ступеня хімічної стійкості. Соляна кислота на цей метал не робить зовсім ніякого дії, а з сірчаної він реагує тільки при її концентрації не менше ніж в 50% і температурі понад +100 градусів.
Здібності горіти на повітрі практично без виділення диму. Самозайматися цирконій (мелкодісперсіонние) може вже при температурі в 250 С.
Біологічної інертності. Цирконій не робить абсолютно ніякого шкідливого впливу на організм людини або тварин. Користі, всупереч поширеній думці, він, на жаль, також ніякої принести не може.
Відео: Найнебезпечніше «Калібру»: Гіперзвукова ракета «Циркон»
Дуже затребуваними в промисловості є не тільки власне сам цей метал, але і його сполуки. Мінерал циркон, наприклад, відрізняється дуже високою твердістю і приємним алмазним блиском. Тому його іноді використовують в якості дешевого замінника діамантів. Правда, останнім часом в ювелірній справі циркон застосовується все рідше. В даний час імітацію діамантів частіше виготовляють з фіаніту (штучний діоксид цирконію).
де використовується
Виробництво цирконію на даний момент - одна з найважливіших сфер металургійної промисловості. Хоча використовується він у багатьох галузях народного господарства (наприклад, для виготовлення медичних інструментів або піротехнічних пристроїв), найчастіше його застосовують все ж в водоохолоджуючих енергетичних реакторах на АЕС.
Сировина для виробництва
Масова частка цирконію в земній корі через його неуважність, на жаль, до сих пір не встановлена. За оцінками вчених вона може становити 170-250 грам на тонну. Власне ж самих мінералів цирконів в природі існує безліч. На даний момент вченим відомо близько 40-ка їх різновидів. Однак найчастіше використовується все ж лише наступне сировину для виробництва цирконію:
баделеїт;
евдіаліт;
циркон.
Відео: РОСІЙСКA "ЦИРКОН" Паралізувати ПРО США | Русский Мілітарист №25. Гіперзвук рулить: про ракету "циркон"
Великих покладів цирконів на планеті, як уже згадувалося, не існує. У Росії є лише кілька невеликих родовищ подібних мінералів. Також вони видобуваються в таких країнах, як США, Індія, Бразилія і Австралія. Найпоширенішим мінералом з усіх використовуваних для отримання цирконію є, звичайно ж, циркон (ZrSiO4). У більшості випадків в природі йому супроводжує гафній.
Виробництво цирконію в Росії: особливості
У РФ випуском цього металу на даний момент займається одне єдине підприємство - Чепецький механічний завод, розташований в м Глазове (Удмуртія). Перші його цеху були побудовані на початку ВВВ. До 1942 року завод вийшов на повну проектну потужність. У той час тут випускалися в основному патрони. У 1946 р підприємство було перекваліфіковано в завод з виробництва металевого урану. Пізніше (в 1957 р) тут почали випускати цирконій, а потім надпровідні метали, кальцій і титан. Сьогодні це підприємство є частиною корпорації ТВЕЛ, одного зі світових лідерів з випуску ядерного палива. Інвестиції у виробництво цирконію на ЧМЗ з боку ТВЕЛ щорічно складають мільярди рублів. Сьогодні це підприємство постачає на вітчизняний і світовий ринки цирконієві:
злитки;
прутки;
труби;
дріт;
листи;
комплектуючі для ТВС і ТВЕЛ.
Також на Чепецькому механічному заводі виготовляють сувеніри з цього металу.
Обробка сировини і отримання кислих розчинів
Цирконій, виробництво якого - складний технологічний процес, метал досить-таки дорогий. Виготовлення його починається з очищення, доставленої з родовищ, руди. Обробка сировини зазвичай включає в себе наступні операції:
збагачення гравітаційним методом;
очистку отриманого концентрату електростатичного і магнітною сепарацією;
розкладання концентрату шляхом хлорування, сплави з їдким натром або фторосілікатним калієм, спіканням з вапном;
вилуговування водою з метою видалення сполук кремнію;
розкладання залишку сірчаної або соляної кислотою для отримання сульфату або оксихлорида.
Фторсілікатний спік обробляють підкисленою водою з нагріванням. Після охолодження отриманого розчину виділяється фторцірконата калію.
з`єднання
Наступним етапом виробництва цирконію є отримання його з`єднань з кислих розчинів. Для цього можна застосовувати такі технології:
кристалізація оксихлорида цирконію шляхом випарювання солянокислих розчинів;
гидролитическое осадження сульфатів;
кристалізація сульфату цирконію.
Очищення від гафнію
Цирконій, технологія виробництва в Росії (як, втім, і скрізь у світі) якого досить-таки складна, від цієї домішки повинен бути відділений обов`язково. Для очищення металу від гафнію можуть застосовуватися:
фракційна кристалізація K2ZrF6;
екстракція розчинниками;
виборче відновлення тетрахлориду (HfCl4 і ZrCl4).
Як отримують сам метал
Способи виробництва цирконію бувають різними. У промисловості може використовуватися метал:
у вигляді порошку або губки;
компактний ковкий;
високого ступеня чистоти.
На першому етапі на підприємствах отримують порошковий цирконій. Виробництво його технологічно відносно нескладне. Виготовляють його методом металотермічних відновлення. Для хлоридів при цьому використовують магній або натрій, а для оксидів - гідрид кальцію. Електролітичний порошковий цирконій отримують з хлоридів лужних металів. Виготовлений таким чином матеріал зазвичай спресовується. Далі його використовують для отримання в електродугових печах ковкого цирконію. Останній на заключному етапі піддається електронно-променевій плавці. В результаті виходить цирконій високого ступеня чистоти. Застосовують його в основному в ядерних реакторах.
Діоксид цирконію: технологія виробництва і сфера використання
Це одне з найбільш затребуваних в промисловості і народному господарстві з`єднань цирконію. У природі воно зустрічається у вигляді мінералу бадделеіта. Являє собою діоксид цирконію білий кристалічний порошок з сірим або жовтуватим відтінком. Виготовлятися він може, наприклад, за методикою йодідного рафінування. При цьому в якості сировини використовується звичайна металева цирконієва стружка. застосовується діоксид цирконію при виготовленні кераміки (в тому числі і в сфері протезування), освітлювальних приладів і вогнетривів, в печестроітельстве і т. д.
Запаси цирконів в РФ
Виробництво цирконію в Росії можливо, звичайно ж, тільки завдяки наявності на території країни його родовищ. Запаси руд цієї групи в РФ (в порівнянні з загальносвітовими) досить великі. На даний момент в Росії є 11 таких родовищ. Найбільшим розсипних є Центральне, що знаходиться в Тамбовській області. До найбільш перспективних родовищ на даний момент відносяться Бешпагірское (Ставропольський край), Кірсановського (Тамбовська область) і Ординське (Новосибірськ). Вважається, що наявних в Росії запасів цирконів цілком достатньо для задоволення запитів промисловості країни. Найбільш сприятливим в технологічному відношенні ділянкою є на даний момент Східний Центрального родовища.
Статистичні данні
Таким чином, процедура ця для будь-якої держави, в тому числі і для Росії, дуже важлива - виробництво цирконію. Технологія виготовлення його складна, але випуск його - справа в будь-якому випадку більш ніж виправдане. На даний момент цирконій є єдиним рідкісним металом, обсяги виробництва і споживання якого обчислюються сотнями тисяч тонн. Росія за його запасами займає четверте місце в світі. Структурно і якісно сировинна база цирконію в нашій країні сильно відрізняється від зарубіжної. Більше 50% запасів руд цієї групи в РФ пов`язане з лужними гранітами, 35% - з циркон-рутил-ільменітових розсипами і 14% - з бадделеїтові камафорітамі. За кордоном же майже всі запаси подібних мінералів сконцентровані в прибережно-морських зонах.
замість висновку
Таким чином, ми з`ясували, як виробляють цирконій в Росії. На загальносвітовому ринку сьогодні, на жаль, спостерігається досить-таки гострий дефіцит цього металу. Тому розраховувати на його імпорт Росії не доводиться. А отже, потрібно приділяти максимум уваги розвитку власних родовищ. При цьому з метою зміцнення сировинної бази цирконію в РФ коштує також зайнятися розробкою максимально ефективних технологій використання сировини, що видобувається.
