Цирконий что это такое камень или металл? -
E-polirovka.ru

3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Цирконий что это такое камень или металл?

Что такое цирконий, это камень или металл — простое пояснение путаницы в названиях

Цирконий – это металл, элемент в таблице Менделеева и вещество, из которого делают фианиты. Применяют в медицине, ювелирном деле, промышленности. Его часто путают с цирконом из-за созвучности названий, но это совершенно разные материалы.

Что такое цирконий

Цирконием называют элемент zirconium (Zr). В таблице Менделеева указан его атомный вес 91,22 и номер 40. Входит в состав продуктов питания, камней, руд.

Соединение циркония с кислородом – это металл серебристо-серого цвета. Напоминает нержавеющую сталь, белое золото. До очистки нередко содержит радиоактивные примеси. После удаления должен соответствовать ГОСТу 21907-76. Он непрозрачный, ковкий, вязкий, устойчив к коррозии, не намагничивается, но притягивается сильным полем.

Цирконий в украшениях используется в виде металлических вставок и оправ, для изготовления сережек.

Его также применяют для синтеза фианитов. Это прозрачные камни с бриллиантовой чистотой и сиянием. Темно-серые, графитовые или черные искусственные самоцветы называют черным цирконием.

Фианиты также бывают:

  • желтыми;
  • оранжевыми;
  • голубыми;
  • красными;
  • синими;
  • зелеными;
  • розовыми;
  • пурпурными;
  • золотистыми с коричневым оттенком.

Циркон отличается от металла тем, что это природный драгоценный камень группы силикатов. В его составе есть элемент Zr, отчего минерал используется для извлечения циркония. По окрасу бывает бесцветным (матарский алмаз), золотистым (сиамский), голубым (старлит) и бурым (малакон).

В дополнение смотрите видеообзор в продолжение описания металла:

История происхождения циркония

Похожие на название циркония натуральные самоцветы цирконы используются давно. Их называли несовершенными алмазами, а темно-красные – гиацинтами. По легенде, это отвердевшие капли крови Гиацинта, убитого богом Зефиром. В русской сказке аленьким цветочком назван цветок, выточенный из бордового циркона.

В Средневековье их называли самоцветами-убийцами. Было подмечено: владелец начинал болеть при носке темно окрашенных крупных камней, затем умирал. Это случалось из-за использования радиоактивных минералов. Такие цирконы и сейчас нельзя применять.

История синтеза циркониевого металла:

  • 1789 г. – М. Клапрот впервые выделил окисел циркона из порошка минерала;
  • 1824 г. – Й. Берцелиус образовал свободный цирконий;
  • 1925 г. – А. Аркель очистил элемент от радиоактивных примесей.

Исследователи причисляют диоксид циркония к металлу с усовершенствованными свойствами. Он подходит для изготовления пластин для костей, коронок, других медицинских конструкций. Изделия безопасны, не противопоказаны для прохождения МРТ.

Смотрите видео о циркониевом металле:

Свойства и применение циркония

Циркониевые сплавы используются в химическом, машиностроительном и других производствах, в медицине. Порошок применяют для пиротехники, снарядов. Соединение с сульфатом используют для дубления кожи.

В ювелирном деле из циркониевого сплава или окиси делают оправы, вставки и самоцветы. Но это – не драгоценные камни или металл, а их имитация.

Физико-химические свойства

Чистый металл тверже стали, гибкий. Выдерживает давление в 65 кгс на 1 мм2. Чем больше газовых примесей, тем ниже прочность.

Формула записывается как ZrO2 (диоксид циркония). Он выдерживает до 750 °С, затем начинает рекристаллизовываться. Плавиться будет при + 1855 °С, а кипеть – при температуре более 4000 °С.

При естественной температуре циркониевый металл устойчив к коррозии:

  • водой;
  • хлором;
  • солью;
  • содой;
  • нашатырем.

У металла структура решетки похожа на шестиугольник с равными сторонами (гексагональная). Радиус атома равен 160 пикометра (10-12 м). В центре есть ядро с 51 нейтроном и 40 протонами. Вокруг него расположены пять орбит с 40 электронами.

У фианитов строение решетки напоминает равносторонний куб. Окрас зависит от примесей. Желтую и красную гамму дает соединение с церием. Благодаря титану получается золотистый самородок. В розовый окрашивает эрбий, а в пурпурный – неодим. Добавление хрома дает зеленый колер.

Лечебные свойства циркония

В медицине используют только циркониевые сплавы:

  • в стоматологии – штифты, коронки, импланты зуба;
  • в реконструктивной хирургии – стержни, фиксаторы, пластины, другие изделия для скрепления костей;
  • в хирургии – эндоскопические или обычные хирургические инструменты.

Циркониевые изделия биологически совместимы с тканями, не отторгаются, не окисляются, не вызывают нагноения или аллергии. Они ускоряют регенерацию поврежденных структур.

Циркониевые сережки рекомендуют носить после прокола ушей. Они быстрее заживут, не будут гноиться.

Подмечено, что браслет или пояс с металлическими вставками ускоряет выздоровление у пациентов с патологиями опорно-двигательного аппарата. Около 10 % людей отзываются об улучшении кожи при псориазе или других дерматологических болезнях.

Украшения из циркония

Для изготовления бижутерии используют диоксид циркония и кубический цирконий. Первый – это серебристо-стальной металл, а второй – синтезированный камень фианит. С ними делают кольца или перстни, кулоны, ожерелья, браслеты, серьги, колье, броши и диадемы.

Бывают циркониевые украшения:

  • без покрытия;
  • окрашенные;
  • анодированные;
  • цельные литые;
  • модели с элементами, скрепленными кожей, металлом, нитями;
  • изделия с фианитами;
  • изделия с поделочными самоцветами.

Украшения с цирконием носят с повседневной одеждой и вечерними нарядами. Дизайн подбирают под стиль образа. Изделия не подходят только к спортивной одежде.

Хранят украшения в отдельных тканевых мешочках. Циркониевые элементы чистят тканью в мыльной воде, промывают под краном, вытирают салфеткой. После сушки до блеска полируют фланелью.

Цирконий: камень в ювелирных изделиях, его свойства и происхождение

Что за камень?

Многие дамы обожают украшения с камнями. Но драгоценности с настоящими минералами стоят достаточно дорого, и купить их может далеко не каждый человек. Поэтому магазины предлагают большое количество изделий с синтетическими заменителями драгоценных камней. Цирконий является одним из них. Хотя по большому счету это не кристалл, а металл.

Цирконий содержится в минерале цирконе, от него же и получил свое имя. Циркон- это природный минерал, встречающийся в горных породах магматического происхождения. Некоторые ученые считают, что слово цирконий имеет арабские корни и переводится как киноварь или золотистый цвет. Как химический элемент цирконий был открыт в конце XIII века, как металл – получен в начале XX столетия. В природе цирконий встречается как оксид либо силикат. В чистом виде его получают в лабораторных условиях из циркона. Кубический цирконий представляет собой искусственный блестящий бесцветный кристалл, похожий на бриллиант. Чаще всего его называют фианит. За счет примесей получают киноварь разнообразных оттенков.

Применение в ювелирных изделиях

Прекрасное сияние кубического циркония, которое практически на отличается от блеска настоящих бриллиантов, дает возможность ювелирам использовать искусственный кристалл для изготовления драгоценностей. Они в разы дешевле тех, в которых присутствуют настоящие самоцветы. Но только профессионал отличит, что в изделии камень, созданный руками человека, а не природой. Украшение с фианитами всегда выглядят изысканно и элегантно.

  1. Синий камень в белом золоте украсит шею леди и станет последним штрихом в повседневном наряде. К тому же избавит от навязчивых мыслей.
  2. Коричневый минерал в серебре подойдет даме с любым цветом волос. Прибавит своей владелице знаний об устройстве окружающего мира.
  3. Украшения цветочной тематики подойдут к деловому стилю одежды. Придадут строгому образу бизнес-леди романтичности.
  4. Изделия из голубого кристалла идеальны для блондинок.
  5. Яркий наряд требует украшений с зелеными минералами. Такой комплект надевают с длинным платьем в пол.
  6. Сережки-гвоздики с бесцветными камнями стоит надевать молоденьким девушкам. Их ушки как раз подходят для таких изделий. Оберег поможет разобраться в том, настоящие ли чувства у ее поклонника или нет.
  7. Женщине, имеющей крупные черты лица, подойдут массивные украшения. Они усилят чувство интуиции.
  8. Представительницам лучшей половины человечества с овальным лицом надо остановить свой выбор на некрупных камушках. Они способны помогать своей хозяйке не меньше, чем большие.

Ювелирные магазины предлагают огромный выбор циркониевых изделий. Каждый человек, независимо от пола и возраста, сможет выбрать изделие по душе.

Свойства камня

Искусственный кристалл золотистого цвета обладает свойствами такими же, как натуральные самоцветы.

Магические

Несмотря на то, что кубический цирконий – молодой камень, экстрасенсы выявили, что он обладает магическими способностями. Он способен:

  1. Благотворно влиять на умственные способности школьников, студентов. Повышает сообразительность, тягу к знаниям, усердие при выполнении заданий.
  2. Усиливать харизму. Владелец минерала золотистого цвета получает власть над окружающими. Циркониевые украшения стоит носить ораторам, политикам, бизнесменам.

Красные экземпляры помогают тем, кто стремится найти свою половинку. Желтые – людям со слабым характером, которые не могут принять жизненно важные решения. Фиолетовые – дают способность разгадать послания потусторонних сил о будущих событиях. Коричневые – настраивают на волну позитива. Эта способность поможет строить долговременные планы и быстро решать все возникающие проблемы.

Эзотерики считают, что черный цирконий содержит много мощной биоэнергии. Именно она обостряет чувства человека, у него возникает дар ясновидения. Поэтому такие экземпляры так любят маги и колдуны. Для усиления своей магической мощи они надевают драгоценности с похожим на ночь минералом. Украшение подпитывает способности и силы ведунов. А иногда и дает силы проникнуть в потусторонний мир.

Читать еще:  Как правильно варить металл электродом?

Физические

Физические свойства минерала:

  • твердость по шкале Мооса — 8 баллов;
  • способен выдерживать температуру до 2600 ˚С без окисления, деформирования;
  • обладает высокой плотностью от 6,5 до 10 г на см³;
  • преломляет световые лучи;
  • имеет блеск, похожий на металлический или алмазный;
  • обладает способностью многогранно преломлять свет;
  • не проводит электрические импульсы.

Химические

Минерал золотистого цвета – это оксид циркония с примесями редкоземельных элементов. В лаборатории сами кристаллы появляются из расплавленных элементов, входящих в его состав.

Совместимость с другими камнями в украшениях

Кубический цирконий сочетается со многими драгоценными и полудрагоценными камнями:

  1. Аметистом. Женское кольцо выглядит великолепно. Оно усилит интуицию дамы и способность определять скрытый подтекст слов.
  2. Корундом. Изделие подойдет даме любого возраста. Оно подарит уверенность в своей красоте.
  3. Изумрудом. Набор не только украсит внешность, но и избавит от головных болей.
  4. Жемчугом. Ожерелье даст возможность избавляться от проблем в материальном плане.
  5. Белым агатом. Украшение поможет видеть мир в красочном цвете.
  6. Топазом. Драгоценности могут не только украсить, но и указать верный путь в сложной ситуации.

Как отличить от подделки?

Блеск как у бриллианта – отличительное свойство кристалла. Если в изделии у камня нет такого сияния, то это однозначно фальшивка. Крупный размер так же показатель подделки. Ведь настоящий кубический цирконий не может быть больше пары сантиметров.

Уход за камнем

На искусственный кристалл могут отрицательно воздействовать активные вещества бытовой химии. Поэтому придя домой, лучше снять украшение. Также неизвестно, как скажется на нем повышенная жара и прямые солнечные лучи. Поэтому на отдых к морю изделия лучше не брать.

Стоимость

Синтетические минералы обычно покупают оптом. Упаковка маленьких, камней стоит около 20-30 долларов. Примерная цена серебряного кольца с цирконием — 2500 рублей, золотые сережки – 8000.

Как выбрать украшение с кристаллами циркония?

Девушкам подойдут светлые украшения. Они пробудят во владельце лучшие чувства, направят юные силы в правильное русло. В то время как для взрослых представителей человеческого общества рекомендуются черные, красные, коричневые и зеленые оттенки. Темные кристаллы будут освобождать хозяев от негативных мыслей.

Интересные факты

Появление кубического циркония в конце XX столетия вызвало бум на ювелирном рынке. Именно тогда по миру разнеслось известие, что есть бриллианты, намного дешевле тех, которые существуют. Знающие люди поразились. Ведь не поступало известий о том, что открыты новые алмазные месторождения. На бирже возникла паника. Но вскоре выяснилось, что предлагаются не природные камни, а выращенные в лаборатории.

Самоцветы Сваровски иногда путают с цирконием. Но состав камней совершенно разный. Первый – это хрусталь. А второй — оксид циркония с примесями, превосходящий по блеску и сверканию.

Цирконий по внешнему виду, блеску не отличается от бриллиантов или кристаллов Сваровски. Но стоимость первых в разы меньше.

Виды, значение и применение циркония

Цирконий свое название получил от минерала циркона, в составе которого он содержится. Его относят к рассеянным химэлементам, то есть не встречающимся в естественной среде. Как химический элемент был получен шведским химиком Берцелиусом в 1824 году.

Уникальные свойства циркония, удивительное сияние, сравнимое с блеском бриллиантов, поставили этот минерал в один ряд с самыми красивыми самоцветами. Ювелиры всего мира охотно используют его.

Свойства циркония

В чистом виде цирконий в природе не существует, он химически неустойчив. Сейчас его получают промышленным путем из оксидов.

Химические характеристики

Химические свойства циркония имеют много общего с гафнием. Застывший после выплавки металл на воздухе покрывается пленкой, образующейся в результате окисления поверхности циркония, и становится устойчивым к воздействию ряда кислот и щелочей. Правда, нагреваясь, он утрачивает эту устойчивость, и с разной скоростью начинает взаимодействовать с царской водкой (смесью азотной и соляной кислотами), в отдельности с каждым из указанных веществ, с серной, ортофосфорной, щавелевой кислотами. При нагревании выше 250 ⁰С поглощает водород с образованием гидридов, которые проявляют металлические свойства.

При взаимодействии с галогенами образуются галогениды циркония. При температуре более 500 ⁰С получаются оксиды (Zr6O, Zr3O, ZrO2), по этой причине плавление циркония осуществляется в условиях вакуума или в инертном газе аргоне.

Физические свойства циркония

Цирконий — вещество пластичное, допускающее механическую обработку, он легко плавится в безвоздушной атмосфере (в условиях вакуума или при наличии инертных газов).

В следующей таблице показаны физические свойства циркония:

Температура плавления1855 °С
Температура кипенияоколо 4350 °С
Теплопроводность23,86 Вт/(м x К)
Модуль упругости95–97 ГПа
Температура рекристаллизации750 °С
Жесткость по Виккерсу600–1700 МПа
Относительное удлинение при t 20 °С),0.25
Относительное сжатие (20 °С).0.45

Минералы с содержанием циркония

По глубине залежей ученые пришли к выводу, что цирконий — почти ровесник Земли. Он образовался 3–4 млрд лет назад, и его соединения распространены в литосфере. Химически неустойчивый металл цирконий под действием определенных условий соединился с другими элементами — силикатами, широко распространенными в структуре земли, или с кислородом, образовав многочисленные устойчивые вещества — соли и оксиды.

Серьги с цирконием

Циркон (ZrSiO4) — это камень, в котором содержатся атомы химического элемента циркония, или циркониевая соль ортокремниевой кислоты. В природе встречаются такие цирконии:

  • Прозрачные. Ювелиры используют в изготовлении украшений.
  • Полупрозрачные.
  • Непрозрачные.

Прозрачность и оттенок камня во многом зависят от примесей, содержащихся в нем. Цирконий — это драгоценный камень, блеском своим напоминающий бриллиант. Некоторые полупрозрачные камни также находят применение в ювелирной отрасли. А в основном они, а также непрозрачные, используются в промышленности в качестве руды.

Бадделеит (ZrO2) — оксид циркония. Применяется в качестве добавки при изготовлении керамики и огнеупорных строительных материалов. Впервые был обнаружен на Шри-Ланке. В России добывается в Мурманской области. Этот сравнительно недорогой минерал служит сырьем для выращивания искусственных алмазов — фианитов. Синтетические алмазы получают двумя способами:

  1. Уплотнение молекул происходит под действием высокого давления и температуры.
  2. Образуются при осаждении кристаллов из пара.

Искусственные алмазы нашли применение преимущественно в производстве режущих инструментов. Сейчас 97 % алмазов, применяемых в приборо- и станкостроении, — фианиты.

Ювелиры тоже проявили интерес к новому материалу, почти не отличающемуся от натуральных алмазов. Они стали применять фианиты в изготовлении относительно недорогих ювелирных украшений.

Эвдиалит (Na4(CaSeFeMn)2ZrSi6O17(OHCl)2) — минерал с более сложной химической структурой, содержащий десяток различных химических элементов. Еще его называют цирконосиликатом. На Кольском полуострове, где он добывается, получил название «лопарская кровь».

Кольцо с цирконием

Применяется в качестве руды для получения циркония или редкоземельных металлов. Ювелиры используют этот минерал в изготовлении кабошонов — шлифованных выпуклых камней, вставляемых в оправу при изготовлении браслетов, брошей, ожерелий, перстней и др.

Лечебные свойства

Малакон, одна из разновидностей циркония, обладает слабой радиационной активностью, помогает при головных болях, нормализует артериальное давление, снимает умственную усталость, дает возможность сосредоточиться, избавляет от костных воспалений. Считается, что малакон — это камень ученых. В природе встречаются камни от темно-коричневого до оливкового цвета. Есть и черный малакон.

Виды циркония

В зависимости от соединений, оказавшихся в кристаллической решетке отдельных минералов, циркон имеет разную окраску и оттенки.

Так, в природе встречаются камни красные, зеленые, коричневые, малиновые, оранжевые и др. Различные цвета придают содержащиеся примеси меди, алюминия, титана, цинка и железа. Почти во всех камнях присутствуют соединения гафния, соседствующего с цирконием в одной химической группе.

Известны следующие разновидности цирконов:

  • Матарский алмаз. Так называется бесцветный циркон, имеющий радужное бриллиантовое сияние. Это самый дорогой вид.
  • Золотисто-желтым цветом обладают сиамские цирконы.
  • Цирконы, прошедшие обработку обжиганием, приобретают небесную голубую окраску и очень нравятся романтичным людям. Их называют старлитами.
  • Малакон относится к метамиктным минералам. Под воздействием радиационных излучений приобретает несколько аморфное состояние, подобное стеклу. Черный малакон некоторые маги используют в своих ритуалах.

Амулеты и талисманы

Использование амулетов и талисманов восходит к глубокой древности. Издавна было замечено, что изделия из циркония обладают магической и целебной силой.

Можно предположить, что магические и целебные свойства цирконов связаны именно с радиационным излучением. Нельзя исключать того, что с помощью этих камней или магических шаров, изготовленных из разновидностей циркона, маги воздействовали на волю людей. Цирконий — это камень священников и правителей. Великий магистр одного из масонских орденов обязан носить на пальце перстень с цирконом.

Читать еще:  Как просверлить ножовочное полотно по металлу?

Как отличить подделку от настоящего циркона?

Анализ драгоценных камней и металлов осуществляется в геммологическом центре. Наличие сертификата этой организации служит гарантией подлинности ювелирных материалов. Такой документ может быть у ювелиров, закупающих камни для своей работы. Но как понять, что приобретаемое изделие изготовлено из того материала, который назван в сертирификате, и оно соответствует заявленной цене?

Ни для кого не секрет, что некоторые недобросовестные ювелиры нередко фианиты выдают за натуральные алмазы и цирконы, а ограненные цирконы продают как бриллианты. Прозрачные цирконы — большая редкость, и они ненамного дешевле бриллиантов, поэтому их редко выдают за «короля камней». Зато фианит в этом отношении — отличный материал.

Это только на первый взгляд камни абсолютно идентичны. Если присмотреться внимательнее, в цирконе можно заметить вкрапления и пустоты. В отличие от бриллианта и фианита, даже у самого прозрачного циркона блеск камней имеет желтовато-золотистый оттенок за счет этих образований. Именно поэтому в Персии его назвали золотистым. Фианит имеет ровную структуру и ровный блеск. В отличие от него, у циркона небольшая плотность и, соответственно, более легкий вес.

Природные камни, содержащие цирконий, в большинстве своем радиоактивны. Например, зеленые цирконы и черные эвдиалиты нельзя носить на груди и на шее. Сережки из этих камней также могут представлять опасность для здоровья.

У прозрачного и золотистого циркона радиоактивность минимальна, однако прибор ее ощущает и может указать как на отличие от «нулевого» фианита.

Как ухаживать за цирконием?

В отличие от бриллиантов, царапающих даже стекло, циркон — камень мягкий. Поэтому украшения с ним необходимо оберегать от механических повреждений. Желательно их хранить отдельно от других украшений. Цирконы весьма чувствительны к бытовой химии. Мыть их можно только слабо мыльным раствором и протирать мягкими салфетками или фланелевой тканью.

Множество разновидностей циркониев позволят выбрать тот камень, который больше нравится. Только придется оберегать изделия с ним от агрессивной среды и соприкосновений с чем-то твердым.

Что известно про металлический цирконий?

Цирконий — это минерал, образованный циркониевым кремнеземом, кристаллы которого являются частью драгоценных камней. Иногда они бывают бесцветными, а иногда меняются от золотистого до красного с коричневым, зеленым, синим и черным оттенками. Циркон — это природный камень, который используют в качестве дешевой замены алмазу. Долгое время его называли «Матура бриллиант», по названию острова в Шри-Ланка. Он не очень устойчив к давлению, поэтому имеет проблемы при закрепке в ювелирных изделиях. Не нужно путать циркон с кубическим цирконием (диоксид циркония), который является искусственным и более прочным камнем. Он используется для замены бриллиантов с более дешевой стоимостью, несмотря на его богатство и красоту.

Желтый циркон

Общие сведения и свойства циркония

Циркон — один из старейших драгоценных камней, насчитывающий 4,4 миллиарда лет. Он бывает разных цветов, в том числе широко популярный синий декабрьский камень. Химическая формула – ZrSiO 4, а название произошло от арабского слова Zarqun или «cinabre» – красный.

Zr — это 40-й элемент Таблицы Д.И.Менделеева с символом Zr, что означает, что он имеет 40 протонов в своем ядре. Он расположен в периоде 5 и группе 4, что определяет его свойства. Это ковкий металл сероватого цвета, может хорошо изгибаться и иметь форму. Он также пластичный, что означает, что его можно втягивать в провода.

Хотя Zr долгое время встречался в драгоценных камнях, но только в 1824 году несколько грамм успешно выделил
химик из Швеции Йонс Берцелиус, хотя они были не слишком чистыми. Чистый элемент был выделен только в 1925 году, химиками Антоном Эдуардом ван Аркель и Яном Хендриком де Бур из Голландии при разложении тетраиодида Zr. Теперь его выделяют путем взаимодействия Mg с тетрахлоридом циркония при нагревании.

Йенс Якоб Берцелиус впервые выделил чистый цирконий

Месторождения и добыча

Металлический Zr получают промышленным способом, сначала превращая циркон в хлорид циркония, а затем восстанавливая хлорид магнием. Мировые ресурсы циркония связаны с ресурсами циркона и бадделеита, хотя есть еще 30 признанных минеральных типов, которые в большей или меньшей степени содержат Zr. Основным экономическим источником циркония является циркониевый силикатный минерал циркон (ZrSiO4), который обнаружен в месторождениях: Индия, США, Австралия, Южная Африка, Россия, Камбоджа, Шри-Ланка, Таиланд, Мьянма, Нигерия, Танзания, Бирма, Бразилия, Корея, Мадагаскар, Мозамбик, Вьетнам. Выявленные мировые ресурсы циркона превышают 60 млн тонн.

Ведущими компаниями-производителями циркона были Iluka, Ричардс-Бей (Южная Африка) и Tronox Ltd. Китай был ведущей страной-потребителем, кроме провинции Хайнань является главным регионом по производству ZrSiO4 в Китае.

Основные площадки добычи металла циркония:

  1. Ковдорский горно-обогатительный комбинат в Мурманске.
  2. Туганскоеместорождение циркон-ильменитовых песков, Томская область.
  3. Месторождение «Центральное» в Рассказовском районе Тамбовской области.
  4. Лукояновское месторождение, находящееся в 180 км к югу от Нижнего Новгорода.
  5. Катугинское, Читинская область.
  6. Улуг-Танзекское месторождение, Республика Тыва.
  7. Огромные запасы расположены в горном массиве Хибинские Тундры в центре Кольского полуострова.

Ожидается, что в течение прогнозируемого периода 2019-2024 годов на рынке циркония будет наблюдаться значительный рост в 6,25%. В связи с постоянным ростом числа литейных, огнеупорных предприятий и атомных электростанций в Азиатско-Тихоокеанском регионе.

Слиток циркония

Область применения

Zr не поглощает нейтроны, что делает его идеальным материалом для использования на атомных электростанциях. Практически более 90% циркония используется именно на АЭС. Ядерные реакторы технологически имеют более 100 000 метров труб из циркониевого сплава. С ниобием Zr является сверхпроводящим при низких температурах и используется для разработки сверхпроводящих магнитов.

Металлический Zr защищен тонким оксидным слоем, что делает его особенно коррозионностойким против кислот, щелочей и морской воды. По этой причине он широко используется в химической промышленности.

Оксид циркония (IV) применяется в сверхпрочной керамике для изготовления тиглей, выдерживающих тепловые удары, футеровки печей, литейного кирпича, абразивных материалов, а также в стекольной и керамической промышленности. Он настолько силен, что из него теоретически можно изготовить даже ножницы и ножи. Он также используется в косметике, антиперспирантах, упаковке пищевых продуктов и для изготовления микроволновых фильтров.

Циркон в смеси с ванадием или празеодимом образует новые характеристики — синие и желтые пигменты для глазурования керамики. Zr не имеет известной биологической роли и обладает низкой токсичностью.

Ювелирный кубический цирконий

Циркониевый минерал циркон и его особенности

Zircon представляет собой силикат циркония ZrSiO 4 и известен, как драгоценный минерал из-за высокой дисперсии и блеска субадамантина. До появления современной синтетики драгоценных камней бесцветный циркон использовался в качестве алмазного имитатора из-за своих алмазоподобных оптических свойств. Кубический цирконий — это не синтетический циркон, а оксид циркония (ZrO 2). Почти весь циркон содержит следовые количества U, Th и Pb. Естественный радиоактивный распад урана и тория в цирконе повреждает кристаллическую решетку, иногда до такой степени, что кристаллы становятся практически аморфными, и приводит к атомному структурному состоянию, которое называется «метамикт». Такое повреждение может сделать кристаллы темнее и мутнее, а также измерить оптические и физические свойства.

Gem zircon практически не встречается в пегматитах или бедных кварцем щелочных интрузивных породах, например, сиенитах. Драгоценные камни в Таиланде являются наиболее важным коммерческим источником, за которым следует добыча драгоценных камней в Мьянме и Шри-Ланке.

Циркон ювелирного качества обычно коричневого цвета, но известны природные голубые, апельсиновые, зеленые, желтые и бесцветные камни. Цвет является продуктом центров окраски и следовых количеств Fe. Практически любой цвет радуги можно получить путем термической обработки коричневого циркона. «Электрические» голубые камни являются наиболее ценными, высшее качество со стоимостью около $ 200/карат, за которыми следуют красный, оранжевый и желтый.

«Коммерческий» блюз значительно меньшей ценой около 35 долларов за карат для камней 2-3 карата. Камни смешанного оттенка стоят значительно меньше чистых цветов. Чистые камни размером более десяти каратов встречаются редко. Известно, что некоторые глубокие небесно-голубые обработанные камни выцветают при длительном воздействии солнечного света.

Лечебный циркониевый браслет

Лечебные свойства циркония

Zr и его соли обычно имеют низкую системную токсичность. Расчетное диетическое потребление составляет около 50 мкг. Большинство проходит через кишечник без адсорбции, а то, что адсорбируется, имеет тенденцию накапливаться в скелете немного больше, чем в ткани. Цирконий 95 является одним из радионуклидов, участвующих в атмосферных испытаниях ядерного оружия. Это один из долгоживущих радионуклидов и повышает риск развития рака в течение десятилетий и веков.

Тем не менее, сам Zr не представляет опасность для окружающей среды. В то время как водные растения имеют быстрое поглощение растворимого циркония, наземные растения имеют небольшую тенденцию к его адсорбции, и действительно, 70% протестированных растений вообще не обнаруживали присутствия циркония.

Читать еще:  Как правильно монтировать обрешетку под металлочерепицу?

Целебные свойства циркона:

  1. Эффективный против рака.
  2. Успокаивающее средство для снятия боли.
  3. Восстанавливает больные клетки или клетки, пораженные вирусом.
  4. Останавливает острые кишечные инфекции.
  5. Сексуальный стимулятор.
  6. Регулирует возбудимость сердечной мышцы, разрыхляет клеточные мышцы, снижает сократимость сердечной мышцы, что провоцирует аритмию.
  7. Уменьшает судороги и волдыри.
  8. Облегчает болезненные менструации.
  9. Он снимает спазм дыхательных путей и снижает отделение слизи во время приступов астмы.
  10. Лучшее, надежное и безопасное средства от аллергии.
  11. Циркон будет эффективен при заболеваниях легких: бронхит, сильная простуда.

Серьги с цирконом

Цирконий в ювелирных украшениях

Zr широко применяется в ювелирных изделиях, как заменитель бриллианта. Кубический цирконий является диоксидом циркония в кубической кристаллической форме металла, который не встречается в природе, его получают с помощью синтеза. Полученный камень твердый, имеет размер 8,5 по шкале минеральной твердости Монса, оптически безупречный и бесцветный. Однако он может быть цветным, что делает его популярным как драгоценный камень, а также как суррогат алмаза в ювелирных изделиях.

Кубический диоксид циркония имеет почти такие же свойства, что и алмаз, с точки зрения блеска, преломления и долговечности, и даже самый опытный ювелир может испытать трудности с определением циркониевых камней. Различают камни только при помощи теста на теплопроводность, кубический диоксид циркония является плохим проводником, в то время как алмаз — очень хороший.

Камень может стать частью самого изысканного украшения и в отличие от драгоценных алмазов, он идеально подходит для повседневного использования благодаря своей долговечности. Кристаллы кубического циркония получают путем плавления порошкообразного циркония и диоксида циркония вместе и нагревания их до 4,982oF.

Цену циркониевого проката можно уточнить в прайсе по Москве — от 2 000 до 4 000 руб./кг. Кубический цирконий покупают оптовыми партиями, от ста штук по цене от 2800 рублей за комплект.

Цирконий – полезные свойства и опасность металла

Этот металл универсален: его свойства используют металлурги, ядерщики, ювелиры, стоматологи, ортопеды. Запасы циркония на планете внушительны, их хватит всем.

  1. Что представляет собой
  2. Как был открыт
  3. Как представлен в природе
  4. Месторождения
  5. Технология получения
  6. Физико-химические характеристики
  7. Где используется
  8. Промышленность
  9. Фианиты
  10. Другие сферы
  11. Влияние на человека
  12. Биологическое воздействие
  13. Недостаток/избыток
  14. Питание
  15. Цена

Что представляет собой

Цирконий – это пластичный серебристо-белый металл.

Благородно-приглушенный блеск, толика матовости позволяют отличить его от других металлов.

Элемент периодической системы Менделеева №40. Международное обозначение Zr (Zirconium).

По составу это пять природных изотопов.

Как был открыт

История открытия металла охватывает полтора столетия:

  • Диоксид вещества первым получил немецкий химик Мартин Клапрот (1789 год). Исходником послужил минерал циркон.
  • Почти через сорок лет его шведский коллега Иенс Берцелиус получил свободный, но загрязненный примесями цирконий.
  • Образцы циркония как чистого металла удалось выделить к 1925 году голландцу Антону ван Аркелю.

Происхождение термина «циркон» толкуют две версии: от созвучных арабского либо фарси. Они означают, соответственно, «киноварь» и «золотистый».

Как представлен в природе

Цирконий не относится к редким металлам. Но крупных месторождений не образует, рассеявшись по массиву земной коры.

Тонна земной коры содержит 170-250 г вещества, литр воды – 0,00005 мг.

Главная форма нахождения в природе – четыре десятка минералов. Самые известные и распространенные: циркон, бадделеит, эвдиалит. Формула последнего содержит два десятка символов.

В структуре всех минералов циркона присутствует гафний. Он же «сопровождает» цирконий на месторождениях.

Месторождения

Первая тройка стран по запасам сырья – Австралия, ЮАР, Россия. Крупными массивами породы располагают Бразилия, США, Индия.

На долю России приходится десятая часть глобальных запасов:

  • Большинство сосредоточено на Европейской части (Мурманская, Тамбовская, Нижегородская области).
  • За Уралом это Томская, Читинская области.
  • Неисчерпаемый резерв представляют сиениты Хибин на Кольском полуострове.

В США и на Мадагаскаре находят образцы циркона ювелирных либо коллекционных кондиций. В Хибинах – эвдиалиты.

Технология получения

Промышленное производство нацелено на получение металлического циркония.

Кристаллы Циркония

Для этого циркониевую руду обогащают до отметки 61-65% по диоксиду в составе. Концентрат преобразуют хлоридным, фторидным либо щелочным методами.

Способ получения технологически чистого вещества (ZrO2) основан на щелочном процессе. Концентрат спекают, выщелачивают, очищают, гидролизуют.

Физико-химические характеристики

Физические и химические свойства вещества зависят от состава:

  • Освобожденный от примесей цирконий пластичен, легко обрабатывается при любой температуре (ковка, штамповка, прокат).
  • Даже малые доли газов (азот, водород, кислород, углерод) в составе делают пластичный металл хрупким. Например, наличие более 0,2% кислорода исключает прессовку.
  • При 200°C покрывается оксидной пленкой. Цвет металла меняется.

Примеси в составе ухудшают характеристики циркония.

Свойства атома
Название, символ, номерЦирко́ний / Zirconium (Zr), 40
Атомная масса
(молярная масса)
91,224(2) а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация[Kr] 4d2 5s2
Радиус атома160 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус145 пм
Радиус иона(+4e) 79 пм
Электроотрицательность1,33 (шкала Полинга)
Электродный потенциал
Степени окисления0, +1, +2, +3, +4
Энергия ионизации
(первый электрон)
659,7 (6,84) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)6,506 г/см³
Температура плавления2125 K
Температура кипения4650 K
Уд. теплота плавления19,2 кДж/моль
Уд. теплота испарения567 кДж/моль
Молярная теплоёмкость25,3 Дж/(K·моль)
Молярный объём14,1 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решёткигексагональная
Параметры решёткиa = 3,231, c = 5,148 Å
Отношение c/a1,593
Температура Дебая291 K
Прочие характеристики
Теплопроводность(300 K) 22,7 Вт/(м·К)
Номер CAS7440-67-7

Мелкодисперсный порошковый цирконий воспламеняется при «средней» температуре. Это единственный недостаток металла.

Где используется

Цирконий применяют самостоятельно, в сплавах и соединениях. Для многих сфер его применение избавляет от закупки дорогих благородных металлов.

Промышленность

Здесь нашли применение металл и сплавы:

  • Металлургия. Материал огнеупоров для плавильных процессов. Легирующая присадка: 0,8% циркония в составе улучшает механические и утилитарные свойства сталей. Повышается порог прочности, термостойкости медных сплавов.
  • Ядерная энергетика. Начинка реакторов на АЭС (например, оболочка тепловыводящих элементов – ТВЭЛов).
  • Сверхпроводник. Сплав циркония с ниобием (1:3).
  • Конструкционный материал. Арматура, насосы, химическое оборудование, устойчивое к кислотам.

Его добавляют к керамико-металлическим покрытиям для повышения их химической стойкости.

Фианиты

Кубическая модификация диоксида циркония плюс микродозы редкоземельных металлов – основа при производстве фианитов.

Фианит

Материал создан в Советском Союзе (1960-е годы), назван по месту изобретения – Физический институт Академии наук СССР (ФИАН).

Фианит применяется для практических и эстетических целей:

  • Линзы, другая оптика специального назначения.
  • Хирургический инструментарий.
  • Синтетические волокна, проволока.

Это финансово доступный заменитель натуральных бриллиантов в ювелирных изделиях. Создают камешки нужного цвета, размера, формы. Ювелиры оправляют фианиты золотом, платиной, серебром.

Другие сферы

Кроме «серьезных» отраслей, достоинства металла оценены в других сферах:

  • Пиротехника. Бездымный, яркий фейерверк невозможен без этого металла. Его используют производители химических источников света (осветительные бомбы/ракеты, факелы). Еще больше света дает циркониево-цериевый сплав.
  • Медицина. Оценена «нейтральность» вещества к биологическому воздействию. Из диоксида циркония делают хирургический инструментарий, протезы взамен утраченных костей, разрушенных суставов, зубов.

В стоматологии керамику на основе циркония ставят выше титановой: она служит пожизненно.

  • Товары широкого потребления. Из циркония, сплавов изготавливают посуду. Химико-биологическая стойкость, другие свойства металла обеспечивают соответствие изделий санитарным стандартам.

Добавка вещества в эмаль делает ее матово-белой.

Влияние на человека

Цирконий не синтезируется биологическими организмами, но может поступать вовнутрь из воздуха либо с пищей.

Биологическое воздействие

Металл нашел применение медициной в следующих качествах:

  • Антисептик – стимуляция заживления ран, защита от проникновения инфекций, гноения.
  • Антиаллерген – сглаживает проявления аллергии.
  • Защита от радиации.

Целители утверждают: серьги из металла в составе исцеляют кожу, гипертонию, артрозы, артриты.

Недостаток/избыток

«Отравиться» цирконием из продуктов питания невозможно: он содержится в микродозах.

Опасным может быть воздействие пыли металла на работников металлургических и добывающих предприятий.

  • Раздражение кожных покровов.
  • Пневмония.
  • Болезни легких.

Металл аккумулируется мягкими тканями. Курс лечения предусматривает мероприятия по интоксикации организма.

Питание

Цирконием насыщены баранина, орехи (мускат, фисташки), бобовые. Он есть в перце чили, растительных маслах, крупах (овсяной, рисе, пшенной).

Ежесуточно человеку требуется 350 – 750 мкг элемента, в зависимости от возраста и массы тела.

Стоимость продукции из циркония определяется видом (руб./кг):

  • Порошок – 7 500.
  • Пруток – 7 760 – 9 750.
  • Концентрат – 108 – 880.
  • Фольга – 114 – 2 560.

Разброс цены объясняется характеристиками товара (марка изделия, степень обработки, величина партии).

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector