Обогащение руд и россыпей редких и благородных металлов - Полькин С.И.
Скачать (прямая ссылка):
Соединения циркония применяют при органическом синтезе в качестве катализаторов, в кожевенном производстве в качестве дубителя, для утяжеления и придания водонепроницаемости тканям, при изготовлении моющих средств, для термостойкости пластмасс и др. Цирконат свинца применяется в ультразвуковых генераторах.
В металлургии цирконий широко используется для легирования чугуна и стали, для повышения их ударной вязкости, прочности на разрыв, особенно при изготовлении броневых плит и т. п. Добавки циркония обеспечивают экономию вольфрама и молибдена при легировании металлов, повышают жаропрочность магниевых сплавов, повышают коррозионную стойкость и механические свойства сплавов меди, никеля.
Цирконий используется в радиотехнике (в радиолампах и других приборах), при изготовлении пиротехнических составов и пороха, в химическом машиностроении для изготовления деталей и покрытий, работающих в агрессивных средах.
Цирконий применяется в атомных реакторах в качестве защитной оболочки ядерного горючего после тщательной очистки его от гафния, который является вредной примесью.
Гафний может быть использован почти во всех областях, где применяется цирконий. Гафний менее распространен в природе, получение его связано с дополнительной очисткой, что резко повышает его стоимость, поэтому применение гафния взамен циркония экономически нецелесообразно.
Исключением является атомная техника, где гафний, обладающий большой способностью к поглощению нейтронов (почти в 6000 раз большей, чем у циркония), применяется в регулирующих и защитных устройствах ядерных реакторов.
Карбид гафния-тантала образует материал с наивысшей из всех известных материалов температурой плавления — около 4200 °С, может быть использован в качестве особо высокоогнеупорного материала.
181
§ 7.2. РУДЫ, МИНЕРАЛЫ ЦИРКОНИЯ И ГАФНИЯ
Минералы циркония. Известно около 40 циркониевых и цирко-нийсодержащих минералов. Условной границей для основных минералов циркония принято считать содержание ZrO2 от 8— 10% и выше. В настоящее время таких минералов известно 19; из них 7 относятся к группе простых и сложных оксидов (бад-делеит, циркелит, цирконолит, улигит, оливейрант, цирфесит и цирконал) и 12 минералов относятся к группе силикатов (циркон, эвдиалит, эльпидит, катаплеит, сейдит, ловенит, розенбу-шит, волерит, хиортдалит, вадеит, гаинит и ловозерит). В виде примесей цирконий входит в танталониобаты, титанаты, редкоземельные силикаты, пироксены, слюды и другие минералы.
Наличие диоксида гафния установлено лишь в восьми минералах. Наиболее высокое содержание (1 — 16%) HfO2) наблюдается в цирконе, в остальных минералах оно колеблется от 0,1 до 3%. Промышленными можно считать три минерала: циркон, бадделеит и эвдиалит (табл. 7.1).
Таблица 7.1. Основные минералы циркония
Минерал ^Формула Содержание, % Плотность, Твердость
ZrO2 HfO3 г/см8
Циркон Бадделеит Эвдиалит ZrSiO4 ZrO2 (Na, Ca)6X XZrSi6O17(O, ОН, Cl) 67,1 100 11-33 1—16 1—3 0,5—1 4—4,9 5,5-6 2,8—3 7—8 6-7 5-5,5
Важное промышленное значение имеет циркон, являющийся наиболее распространенным минералом. Эвдиалит в промышленности не используется ввиду низкого содержания в нем ZrO2 при высоком содержании железа (до 7,1% FeO) и титана (до 2,2% TiO2), затрудняющих технологический процесс выделения диоксида циркония.
Сырьем для переработки и получения циркония является бадделеит, содержащий до 100% ZrO2 и имеющий наиболее простой химический состав; иногда он содержит гафний, уран и торий, а также механические примеси (Fe2O3, SiO2, TiO и др.). Плавится бадделеит при температуре около 30000C
Кристаллическая структура его напоминает несколько искаженную структуру флюорита. Богатые месторождения вторичного бадделеита совместно с циркитом (или бразилитом, содержащим от 40 до 70% ZrO2) и цирконом известны в Бразилии.
Эвдиалит кроме элементов, указанных в формуле (см. табл. 7.1), содержит 0,3—2,9% Ce, La, V2O3; до 7,1% FeO; до Q,6% Fe2O3; до 3,1% MnO; до 2,2% TiO2; до 1,6% Nb2O5. Встречается эвдиалит в магматических щелочных породах и пегматитах с нефелином, полевыми шпатами, эгирином. При
182
выветривании на месте эвдиалита в виде бурой пористой массы накапливаются ZrO2 и Fe2O3, образуя богатые вторичные месторождения бадделеита. Магматические месторождения эвдиалита известны в СССР, Норвегии, Гренландии, Трансваале, Бразилии.
Циркон всегда содержит примеси в виде магнетита, оксидов кальция, алюминия, гафния (иногда до 4% и более). В ряде случаев содержатся редкие земли (Y2O3, Ce2O3), Nb, Та, TiO2 (до 7 и даже 12%), U3O8 (до 1,5% и более), изредка Sn, Be, P2O5 и др. Практически содержание ZrO в некоторых цирконах снижается до 60 и даже до 40%.
Кристаллическая структура циркона представляет типичную ионную решетку, состоящую из анионных групп SiO4 и катионов Zr4+, окруженных восемью ионами кислорода. Циркон в кислотах не растворяется. Химическая устойчивость минерала проявляется главным образом среди миаскитовых и сиенитовых пегматитов вместе с черной слюдой, нефелином, альбитом, апатитом, пирохлором, самарскитом и др.
