Каталог
  

Где применяется цирконий


Цирконий - Применение циркония и его соединений

01 марта 2011 Оглавление:

1. Цирконий

2. История и происхождение названия3. Физико-химические свойства4. Применение циркония и его соединений

5. Биологическая роль и физиологическое действие

В промышленности цирконий стал применяться с 30-х годов XX века. Из-за высокой стоимости его применение ограничено. Единственным предприятием, специализирующемся на производстве циркония в России, является Чепецкий механический завод.

Металлический цирконий и его сплавы

Ядерная энергетика

Цирконий имеет очень малое сечение захвата тепловых нейтронов и высокую температуру плавления. Поэтому металлический цирконий, не содержащий гафния, и его сплавы применяются в атомной энергетике для изготовления тепловыделяющих элементов, тепловыделяющих сборок и других конструкций ядерных реакторов.

Легирование

В металлургии применяется в качестве лигатуры. Хороший раскислитель и деазотатор, по эффективности превосходит Mn, Si, Ti. Легирование сталей цирконием повышает их механические свойства и обрабатываемость. Делает также более прочными и жаростойкими сплавы меди при незначительной потере электропроводности.

Пиротехника

Цирконий обладает замечательной способностью сгорать в кислороде воздуха практически без выделения дыма и с высокой скоростью. При этом развивается самая высокая температура для металлических горючих. За счет высокой температуры образующаяся двуокись циркония излучает значительное количество света, что используется очень широко в пиротехнике, производстве химических источников света, применяемых в различных областях деятельности человека. Для применения в этой сфере представляет интерес не только металлический цирконий, но и его сплавы с церием, дающие значительно больший световой поток. Порошкообразный цирконий применяют в смеси с окислителями как бездымное средство в сигнальных огнях пиротехники и в запалах, заменяя гремучую ртуть и азид свинца.

Сверхпроводник

Сверхпроводящий сплав 75 % Nb и 25 % Zr выдерживает нагрузку до 100 000 А/см².

Конструкционный материал

В виде конструкционного материала идет на изготовление кислотостойких химических реакторов, арматуры, насосов. Цирконий применяют как заменитель благородных металлов. В атомной энергетике цирконий является основным материалом оболочек твэлов.

Медицина

Цирконий обладает высокой стойкостью к воздействию биологических сред, даже более высокой, чем титан, и отличной биосовместимостью, благодаря чему применяется для создания костных, суставных и зубных протезов, а также хирургического инструмента.

Быт

Цирконий применяется для изготовления разнообразной посуды, обладающей отличными гигиеническими свойствами благодаря высокой химической стойкости.

Соединения

Диоксид циркония. Область применения — производство огнеупоров-бакоров. Применяется в качестве заменителя шамота, так как в 3—4 раза увеличивает кампанию в печах для варки стекла и алюминия. Огнеупоры на основе стабилизированной двуокиси применяются в металлургической промышленности для желобов, стаканов при непрерывной разливке сталей, тиглей для плавки редкоземельных элементов. Также применяется в керметах — керамикометаллических покрытиях, которые обладают высокой твёрдостью и устойчивостью ко многим химическим реагентам, выдерживают кратковременные нагревания до 2750 °C. Двуокись — глушитель эмалей, придает им белый и непрозрачный цвет. На основе кубической модификации двуокиси циркония, стабилизированной скандием, иттрием, редкими землями, получают материал — фианит, фианит применяется в качестве оптического материала с большим коэффициентом преломления, в медицине, в качестве синтетического ювелирного камня, при получении синтетических волокон и в производстве некоторых видов проволоки. При нагревании диоксид циркония проводит ток, что иногда используется для получения нагревательных элементов, устойчивых на воздухе при очень высокой температуре. Нагретый цирконий способен проводить ионы кислорода как твердый электролит. Это свойство используется в промышленных анализаторах кислорода.

Диборид циркония ZrB2 — кермет. В различных смесях с нитридом тантала и карбидом кремния является материалом для производства резцов.

Карбид циркония Бериллид циркония

Гидрид циркония применяется в атомной технике как весьма эффективный замедлитель нейтронов. Также гидрид циркония служит для покрытия цирконием в виде тонких плёнок с помощью термического разложения его на различных поверхностях.

Нитрид циркония материал для керамических покрытий, температура плавления около 2990 °C , гидролизуется в царской водке. Нашёл применение в качестве покрытий в стоматологии и ювелирном деле.

Просмотров: 5734

4108.ru

Где применяется цирконий?

Где используется цирконий, Вы узнаете из этой статьи.

Что такое цирконий?

Цирконий являет собой прозрачный камень с радужным, почти алмазным блеском и относится к группе тугоплавких металлов. Он широко используется в ювелирной промышленности. Его уникальные свойства сделали цирконий незаменимым элементом  в ядерных установках и пиротехнике.

Камень был широко известен еще в Средневековье как солидный полудрагоценный камень. Сегодня же область применения камня достаточно разнообразна.

Где применяют цирконий?

Двуокись циркония при нагревании истощает интенсивный цвет, поэтому ее применяют в осветительных приборах. Цирконий полезен и в металлургии – из него изготавливают огнеупоры. Данные конструкции очень долгосрочные и плавку проводить можно намного больше раз без нанесения вреда печке.

Применяют элемент в печестроительстве. Кирпич из циркония является самым распространенным огнеупорным материалом, который со временем полностью вытеснил своего предшественника – шамот. Печки из циркониевого кирпича позволяют на протяжении 10 месяцев выплавлять алюминий без потерь и ущерба.  К тому же элемент используется в стекольном, фарфоровом и керамическом деле.

Цирконий считается лучшим окислителем. Он даже обогнал марганец и титан в данном деле. Сталь с примесями данного элемента способна выдерживать нагрузку в 1800 кг вместо 900 кг без ее примеси.

Использование циркония в цветной металлургии повышает в разы теплоустойчивость полученного сплава, его коррозионные свойства и устойчивость к кислотным растворам.

Камень также используется в ядерной физике – из него изготовляют реакторы. Дело в том, что цирконий тормозит цепную реакцию, благодаря которой атомный реактор работает дольше и безопаснее.

Надеемся, что из этой статьи Вы узнали, где используется цирконий.

kratkoe.com

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 1

Применение циркония, так же как и титана, в последнее время сильно развивается, несмотря на сложность переработки его руд. Сплавы циркония с кобальтом и никелем обладают кислотоупорными свойствами. Цирконий является одним из лучших материалов для ядерных реакторов.  [1]

Применение циркония для изготовления эксплуатирующихся при высоких температурах деталей ( или их отдельных частей) ртутных газоразрядных приборов обеспечивает связывание следов кислорода в газовом наполнении и устраняет образование черных налетов на внутренней поверхности их оболочек, которое обусловлено окислением ртути.  [2]

Применение циркония в металлургии обусловлено тем, что он является одним из энергичнейших раскислителей стали. Кроме того, связывая в прочные соединения азот и серу, цирконий, нейтрализует их вредное влияние на сталь. В сочетании с другими легирующими присадками цирконий повышает вязкость, прочность, износостойкость и свариваемость стали. Различают два основных типа месторождений циркония: коренные и россыпи. Важнейшее значение имеют современные и древние прибрежно-морские россыпи, которые обычно представляют собой комплексные руды циркония и титана, реже содержащие также торий, уран и другие ценные элементы. Наиболее крупные месторождения циркония находятся в США, Индии, Бразилии и Австралии. Запасы циркониевых руд в СССР обеспечивают потребность отечественной промышленности в цирконии и его сплавах. Кроме того, циркониевый концентрат может содержать торий и уран, суммарно в эквиваленте не более 0 1 % тория.  [3]

Применению циркония в первое время препятствовали его высокая стоимость и недостаточная / коррозионная стойкость в воде и водяном паре, особенно при температурах выше 400 С.  [4]

Известно также применение циркония для производства стали, которая содержит 0 35 % Zr, 3 % Ni и отличается повышенной прочностью и хорошей свариваемостью; благодаря этим свойствам циркониевые стали получили широкое применение в судостроении. Было, кроме того, установлено, то добавки 0 08 - 0 1 % Zr увеличивают сопротивление сжатию, ударную вязкость и пластичность конструкционных сталей, а присадки 11 - 10 % Zr - износоустойчивость быстрорежущей стали.  [5]

Известно также применение циркония для производства стали, которая содержит 0 35 % Zr, 3 % Ni и отличается повышенной прочностью и хорошей свариваемостью; благодаря этим свойствам циркониевые стали получили широкое применение в судостроении. Было кроме того установлено, что добавки 0 08 - 0 1 % Zr увеличивают сопротивление сжатию, ударную вязкость и пластичность конструкционных сталей, а присадка 1 - 10 % Zr - износоустойчивость быстрорежущей стали.  [6]

В области применения циркония в химическом оборудовании накоплен пока небольшой опыт, не позволяющий в полной мере оценить преимущества и недостатки этого металла. Пока нет оснований ожидать, что при использовании циркония в этой отрасли промышленности придется столкнуться с более серьезными проблемами, чем при использовании широко распространенных материалов ( таких как титан или нержавеющая сталь), стойкость которых связана с формированием поверхностных защитных пленок.  [7]

Наиболее широкой областью применения циркония в настоящее время являются атомные реакторы, где он выступает в качестве основного конструкционного материала. Это обусловлено малым поперечным сечением поглощения тепловых нейтронов циркония, сочетающимся с высокой коррозионной стойкостью, высокой пластичностью и хорошей его обрабатываемостью.  [8]

Сделан вывод о возможности и определены условия применения циркония и титана вместо тантала для ковденсаторов узла синтеза йодистого метила.  [9]

Как уже было сказано, главной областью применения циркония является ядерная техника.  [10]

У фирмы нет пока заводского опыта по применению циркония, но в Амстердамской лаборатории недавно начаты работы по сварке и испытанию этого металла. Ожидается полезное использование его во многих областях химической промышленности. С конструктивной точки зрения желательно детали сваривать аргоно-дуговым способом без добавочного сложного и дорогого сварочного оборудования.  [11]

Химическое машиностроение является также одной из главных областей применения циркония, где используется его исключительно высокая коррозионная стойкость как к минеральным и органическим кислотам, так и к концентрированным растворам щелочей.  [12]

Необходимость разделения циркония и гафния возникла в связи с применением циркония в качестве конструкционного материала в ядерной технике. Примесь гафния, эффективное сечение захвата нейтронов у которого составляет 160 барн, делает материал непригодным в реакторо-строении.  [13]

Таким образом, в наши дни определились совершенно новые направления в применении циркония, а гафний - этот придаток к цирконию, с присутствием которого в прежних областях применения циркония не нужно было считаться, приобрел неожиданно большое значение, с одной стороны, как яд для цир-кония-в ядерных установках, а, с другой, - как самостоятельный конструкционный материал.  [14]

Она разрабатывалась преимущественно в научных целях, так как в любой из известных тогда областей применения циркония и его соединений постоянное присутствие примеси гафния совершенно не сказывалось. Самостоятельное же использование гафния и его соединений ничего особенно нового не сулило.  [15]

Страницы:      1    2    3

www.ngpedia.ru

Цирконий

ЦИРКОНИЙ, Zr (лат. Zirсоnium * а. zirсоnium; н. Zirkonium; ф. zirсоnium; и. cirсоnio), — химический элемент IV группы периодической системы Менделеева, атомный номер 40, атомная масса 91,22. В природе 5 стабильных изотопов: 90Zr (51,45%), 91Zr (11,22%), 92Zr (17,15%), 94Zr (17,38%) и 96Zr (2,80%); известно 10 искусственных изотопов циркония с массовыми числами от 84 до 98.

Свойства циркония

Первоначально цирконий в виде оксида (ZrO2) был выделен в 1789 немецким химиком М. Г. Клапротом при исследовании минерала циркона ZrSiO4, отсюда и названием элемента. Порошкообразный цирконий в 1824 получил шведский учёный Й. Я. Берцелиус, металлический пластичный цирконий в 1925 — нидерландские исследователи А. ван Аркел и И. де Бур (при термической диссоциации йодида циркония).

Компактный цирконий — блестящий серебристо-белый металл. До температуры 863°С для циркония характерна гексагональная плотноупакованная кристаллическая решётка (а = 0,3228 нм, с = 0,512 нм) — а-Zr; при более высокой — кубическая объёмноцентрированная (а = 0,361 нм) — (Я-Zr); плотность а-Zr 6500 кг/м3, t плавления 1855°С, t кипения около 4337°С; теплопроводность 20,96 Вт/м•К. Молярная теплоёмкость 25,98 Дж/моль•К, удельное электрическое сопротивление 40,5•10-4 Ом•м; температурный коэффициент линейного расширения 6,3•10-6К-1; парамагнитен. Чистый металлический цирконий пластичен.

Химические свойства циркония

Характерная степень окисления циркония +4, реже +3, +2, +1. При нормальных условиях цирконий устойчив к действию неорганических кислот и щелочей; реагирует с кислородом, галогенами; поглощает водород и азот. При нагревании взаимодействует с царской водкой, фтористоводородной и серной кислотами.

Цирконий в природе

Среднее содержание циркония в земной коре 1,7• 10-2% (по массе), причём различные горные породы содержат примерно равные количества этого элемента; магматические (ультраосновные 3•10-3, основные 1•10-2, кислые 2•10-2) и осадочные 2•10-2%. Известно около 27 минералов циркония; промышленное значение имеют циркон и бадделеит. Основным типом промышленных месторождений являются прибрежно-морские и элювиально-делювиальные россыпи, а также щелочные и гранитные пегматиты.

Получение и применение

Цирконий получают в результате спекания рудного концентрата циркона с К2SiF6, выщелачивания спека и последующего восстановления ZrF4 магнием или натрием до Zr-губки либо хлорированием концентрата при температуре 900-1000°С в присутствии кокса и затем металлотермического восстановления ZrCl4 до Zr. Компактный ковкий цирконий получают плавлением в вакуумных дуговых печах Zr-губки.

Сплавы на основе циркония (очищенного от гафния) в качестве конструкционного материала используют при строительстве ядерных реакторов, в ракетостроении, химическом машиностроении и др. Из сплавов циркония и ниобия изготовляют обмотки сверхпроводящих магнитов. Радиоактивный изотоп 95Zr (Т1/2 65,3 суток) используют в научно-исследовательских целях.

www.mining-enc.ru


Смотрите также