Цирконий

Цирконий – серебристо-белый металл. Химический знак – Zr . Относительная атомная масса 91,224. Заряд ядра +40. В природе имеет пять стабильных изотопов.

Цирконий – пластичный, твердый, тугоплавкий металл, хорошо поддающийся обработке. Температура плавления 1855°С, температура кипения около 3580 – 3700°С. Присутствие в цирконии примесей, например таких, как азот, водород, кислород и углерод придает ему хрупкость. Цирконий парамагнитен. Химически он очень стойкий элемент.

В основном цирконий имеет степень окисления +4. При температуре от 200 до 400°С он покрывается оксидной пленкой, а при температуре более 800°С – реагирует с кислородом воздуха.

Цирконий взаимодействует с водородом (при температуре 300°С ), азотом (при температуре от 700 до 800°С), углеродом (при температуре более 900°С), образуя соответственно следующие соединения: твердый раствор и гидриды; нитрид; карбид. Высшие галогениды циркония образуются при его взаимодействии с фтором (при комнатной температуре), а также с бромом, йодом и хлором – при температуре более 200°С.

При температуре до 300°С цикорий хорошо противостоит воздействию воды и ее пара. Он не вступает в реакцию с серной и соляной кислотами при их концентрации до 50%, а также с растворами щелочей. При температуре свыше 100°С, как отмечают специалисты компании «Метсплав», этот металл реагирует с царской водкой и азотной кислотой. Горячая серная (концентрация более 50%) и плавиковая кислоты растворяют цирконий.

История. Минерал гиацинт, содержащий цирконий, издавна использовали как драгоценный камень. В конце XVIII в. он получил новое название – циркон. В 1789 г. была выделена двуокись циркония. В виде порошка этот элемент был получен в 1824 г., однако он содержал много примесей. Чистый металл был получен лишь в 1925 г.

Распространение в природе. Насчитывается примерно 40 минералов, содержащих цирконий. Наиболее распространенными из них являются циркон и бадделеит. Основные месторождения циркония сосредоточены в Австралии, ЮАР, Украине, США, Индии, России и Бразилии. Крупнейшие месторождения России – Катугинское (Читинская область) и Улуг-Танзекское (Республика Тыва).

Получение. Для обогащения циркониевых руд применяют гравитационные методы. Концентрат очищают с помощью магнитной и электростатической сепарации. Затем его разлагают, используя следующие способы: хлоридный; фторидный; щелочной.

Далее соединения циркония извлекают из кислых растворов, получая в зависимости от способа оксихлорид или сульфат циркония. Двуокись циркония получают путем их прокаливания. Затем соединения циркония отделяют от примеси гафния. Металлотермическим восстановлением ZrCl₄, K₂ZrF₆ и ZrO₂ получают цирконий в виде губки или порошка.

Из расплава смеси солей галогенидов циркония и хлоридов щелочных металлов получают электролитический порошкообразный цирконий. Плавлением в вакуумных дуговых печах порошка или губки получают компактный ковкий цирконий. Чтобы получить очень чистый металл, применяют электроннолучевую плавку слитков, которые были изготовлены в дуговых печах, или прутков после йодидной очистки.

Сегодня вторичная переработка лома цветных металлов для получения циркония является одним из динамично развивающихся направлений переработки отходов. В наиболее развитых странах, где уделяется повышенное внимание охране окружающей среды и экономии ресурсов, количество получаемого циркония из его лома неуклонно увеличивается. В последнее время проблеме переработки отходов в России также придается серьезное значение.

Компания «Метсплав» обладает современным оборудованием для приема и переработки лома цветных металлов. При получении лома проводится определение его состава, взвешивание, сортировка, радиационный и химический анализ. Также существует возможность вывоза лома с территории предприятия.