Lo zirconio (zirconio) è un elemento chimico, il suo simbolo chimico Zr, il suo numero atomico è 40, un metallo ad alto punto di fusione, grigio chiaro.  Densità 6,49 g/cc.

I. metodo di preparazione

1. Tostare lo zircone obliquo in tetracloruro di zirconio.  Lo zirconio viene co-riscaldato con carbonio, convertito in carburo di zirconio, e clorurato in tetracloruro di zirconio, che viene poi ridotto con magnesio per produrre metallo di zirconio.  Il metodo migliore nell'industria è la produzione di elettrolisi del sale fuso con ZrCl4 o K2ZrF6 come materie prime.

Lo zirconio viene riscaldato con carbonio in un forno elettrico per ottenere carburo di zirconio, e poi carburo di zirconio clorurato a 500ºC per ottenere tetracloruro di zirconio grezzo.  Per separare l'afnio da esso, il tetracloruro di zirconio grezzo viene dapprima disciolto in acqua e l'afnio viene separato dalla soluzione acquosa.  Attualmente, il metodo rappresentativo di estrazione e separazione del solvente è isoesanone come solvente.  Utilizzando questo metodo, si può ottenere ossido di afnio. L'ossido di afnio viene riscaldato a 900ºC in presenza di carbonio, e quindi clorurato per formare tetracloruro di zirconio. Il tetracloruro di zirconio viene purificato mediante metodo di purificazione a sublimazione.  La riduzione del magnesio viene utilizzata a circa 850ºC. Il cloruro di magnesio sottoprodotto può essere rimosso mediante distillazione sotto vuoto a circa 900ºC, dando come risultato zirconio spugnoso.

2. Distribuzione dei contenuti

Lo zirconio è il diciannovesimo più abbondante della crosta terrestre, quasi uguale al cromo.  In natura ci sono minerali industriali che portano zirconio, principalmente zircone e plagiozircone.  Le risorse di zirconio nel mondo si trovano principalmente nei depositi di placer costieri, e solo una piccola parte di essi si trova nella sabbia di deposito e nel minerale primario.  Del mondo si stima che 40 milioni di tonnellate di riserve di sabbia di zircone, il 85% si trova in Australia, Sud Africa, Stati Uniti, India e l'ex Unione Sovietica.  Le riserve cinesi di minerale di zirconio sono la nona al mondo, con riserve totali superiori a 2 milioni di tonnellate, concentrate principalmente in Guangdong, Hainan, Guangxi e Sichuan, mentre Yunnan è principalmente minerale di roccia, altri come Hunan, Hubei, Anhui, Fujian, Jiangxi, Liaoning, ecc., hanno anche alcune risorse di zirconio.

Tre. Utilizzare

1. Uso industriale

getter

Lo zirconio, come il litio e il titanio, assorbe fortemente azoto, idrogeno e ossigeno.  Lo zirconio assorbe violentemente azoto a temperature superiori a 90 ºC;  a 200 gradi Celsius, 100 grammi di zirconio metallico possono assorbire 817 litri di idrogeno, più di 800,000 volte tanto quanto il ferro.  Questa proprietà dello zirconio è stata ampiamente utilizzata. Ad esempio, nell'industria del vuoto elettrico, la polvere di zirconio è ampiamente applicata sulla superficie dell'anodo e su altre parti riscaldate dei componenti e degli strumenti del vuoto elettrico per assorbire il gas residuo nei tubi del vuoto e realizzare tubi del vuoto ad alto vuoto e altri strumenti del vuoto elettrico, in modo da migliorare la loro qualità e prolungare il tempo di servizio.

metallurgia

Lo zirconio può essere utilizzato anche come "vitamina" nell'industria metallurgica, svolgendo il suo ruolo di forte deossidazione, azoto, zolfo.  L'aggiunta di un solo millesimo di zirconio all'acciaio ne aumenta sorprendentemente la durezza e la resistenza;  l'acciaio corazzato, l'acciaio inossidabile e l'acciaio resistente al calore contenente zirconio sono materiali importanti per la fabbricazione di veicoli corazzati, serbatoi, cannoni, piastre antiproiettile e altre armi di difesa.  Quando al rame viene aggiunto zirconio, il filo di rame non viene indebolito, ma il suo punto di fusione aumenta notevolmente, rendendolo adatto per i fili ad alta tensione.  Le leghe zinco-magnesio contenenti zirconio, resistenti alla luce e alle alte temperature, sono due volte più resistenti delle leghe di magnesio comuni e possono essere utilizzate nella fabbricazione di componenti per motori a getto.

Inoltre, la polvere di zirconio è caratterizzata da un basso punto di accensione e da una velocità di combustione rapida, che può essere utilizzata come innesco per detonatori, detonatori avanzati che possono esplodere anche sotto acqua.  Polvere di zirconio più ossidante.  È come aggiungere combustibile ad un fuoco, bruciandolo in su in luce accecante, buon materiale per i proiettili e le svasature del tracciante.

Lega di zirconio

Lega di zirconio una lega non ferrosa costituita da zirconio come matrice con altri elementi aggiunti.  Gli elementi principali in lega sono stagno, niobio, ferro e così via.  Lega di zirconio in ~ 400ºC 300 di acqua e vapore ad alta temperatura e pressione ha una buona resistenza alla corrosione, proprietà meccaniche moderate, bassa sezione trasversale di assorbimento termico atomico dei neutroni, ha buona compatibilità con il combustibile nucleare, ed è spesso utilizzato come materiale di struttura centrale del reattore nucleare raffreddato ad acqua.  Inoltre, lo zirconio ha un'eccellente resistenza alla corrosione per una varietà di acidi, basi e sali, e ha una forte affinità con i gas come ossigeno e azoto. Pertanto, la lega di zirconio viene anche usata nella produzione di componenti resistenti alla corrosione e componenti di macchinari farmaceutici, ed è ampiamente usata come sterilizzatore del tipo non evapotranspiration nelle industrie del vuoto elettrico e dei bulbi leggeri.

Le leghe di zirconio prodotte su scala industriale sono la serie di stagno di zirconio e la serie di niobio di zirconio.  La lega di prima qualità Zr-2, Zr-4, il tipico rappresentante di quest'ultima è Zr-2.5Nb.  Nelle leghe di stagno di zirconio, gli elementi leganti di stagno, ferro, cromo e nichel possono migliorare la resistenza del materiale, la resistenza alla corrosione e la conducibilità termica della pellicola resistente alla corrosione, e ridurre la sensibilità dello stato superficiale alla corrosione.  Solitamente Zr-2 viene usato in reattori ad acqua bollente e Zr-4 viene usato in reattori ad acqua pressurizzata.  Nella lega di zirconio - niobio, la resistenza alla corrosione della lega è la migliore quando l'aggiunta di niobio raggiunge il limite di soluzione della struttura a cristalli di zirconio alla temperatura di servizio.  La lega di zirconio ha una transizione isocristallina. La struttura cristallina è cubica ad alta temperatura centrata sul corpo e densamente impaccata esagonale a bassa temperatura.  La lega di zirconio ha una buona plasticità, che può essere realizzata in tubo, piastra, barra e filo mediante lavorazione plastica.  La sua saldabilità è buona, può essere utilizzata per la lavorazione della saldatura.

Grazie alla sua piccola sezione trasversale di cattura dei neutroni termici e alle eccezionali prestazioni nucleari, lo zirconio è un materiale indispensabile per lo sviluppo dell'industria dell'energia atomica e può essere utilizzato come materiale strutturale per il nucleo del reattore.  La polvere di zirconio brucia facilmente nell'aria e può essere utilizzata come detonatore e polvere senza fumo.  Lo zirconio può essere utilizzato come additivo per disossidare e desolforare acciaio di alta qualità, ed è anche il blocco di costruzione di acciaio per armature, acciaio al cannone, acciaio inossidabile e acciaio resistente al calore.  Lo zirconio è un importante elemento legante della lega di magnesio, che può migliorare la resistenza alla trazione e la lavorabilità della lega di magnesio.  Lo zirconio è anche un modificatore della lega alluminio-magnesio, che può raffinare la grana.  Il biossido di zirconio e lo zircone sono i composti più preziosi dei refrattari.  Il biossido di zirconio è il materiale principale delle nuove ceramiche, che non possono essere utilizzate come materiale riscaldante per resistere all'ossidazione ad alta temperatura.  Il biossido di zirconio può essere utilizzato come additivo per smalto e vetro resistenti agli acidi. Può migliorare significativamente l'elasticità, la stabilità chimica e la resistenza al calore del vetro.  Zircon ha un forte riflesso luminoso e una buona stabilità termica. Può essere utilizzato come protezione solare in ceramica e vetro.  Lo zirconio può assorbire una grande quantità di ossigeno, idrogeno, ammoniaca e altri gas quando viene riscaldato, è un getter ideale, come il tubo per elettroni con polvere di zirconio come agente degassante, con piastra di zirconio a filo di zirconio come supporto della griglia, supporto anodico, ecc.

Il ferro in polvere miscelato con nitrato di zirconio può essere utilizzato come glitter.  Lo zirconio viene utilizzato quasi esclusivamente come rivestimento per i componenti di combustibile all'uranio nei reattori nucleari.  Viene inoltre utilizzato nella produzione di lampade flash per la fotografia, e di recipienti e tubi resistenti alla corrosione, in particolare acido cloridrico e acido solforico.  Sostanze chimiche di zirconio possono essere usate come agenti di reticolazione per polimeri.

2. Applicazioni militari

Dal punto di vista militare, l'acciaio, fino a quando l'aggiunta di un millesimo di zirconio, la durezza e la resistenza saranno sorprendentemente migliorate.  L'acciaio per armatura contenente zirconio, l'acciaio per forgiatura cannone, l'acciaio inossidabile e l'acciaio resistente al calore sono materiali importanti nella fabbricazione di veicoli armati, serbatoi, artiglieria e piastre antiproiettile.

Dal punto di vista dell'energia atomica e dell'energia nucleare, lo zirconio ha eccezionali proprietà energetiche nucleari ed è un materiale indispensabile per lo sviluppo dell'industria dell'energia atomica. Le grandi centrali nucleari cinesi utilizzano generalmente materiali in zirconio. Se l'energia nucleare viene utilizzata per generare elettricità, in un anno si consumano da 20 a 25 tonnellate di zirconio metallico per milione di kilowatt di capacità di produzione di energia.  Un sottomarino nucleare da 30,000 cavalli può utilizzare da 20 a 30 tonnellate di lega di zirconio per camicia di combustibile nucleare e tubo a pressione.

Lo zirconio è un metallo raro, con una sorprendente resistenza alla corrosione, un punto di fusione estremamente elevato, durezza e resistenza ultra-elevate e altre caratteristiche, è ampiamente utilizzato nei campi aerospaziale, militare, di reazione nucleare, di energia atomica.  "God Six" sull'uso della resistenza alla corrosione, dell'elevata resistenza dei prodotti in titanio, della sua resistenza alla corrosione è molto inferiore allo zirconio, del suo punto di fusione di circa 1600 gradi, e il punto di fusione dello zirconio è superiore a 1800 gradi, il punto di fusione del biossido di zirconio è superiore a 2700 gradi, così lo zirconio come i materiali aerospaziali, le sue prestazioni in tutti gli aspetti sono notevolmente superiori al titanio.

IV. Conservazione e trasporto

Lo stoccaggio è spesso inumidito e passivato con non meno del 25% di acqua.  Conservare in un magazzino fresco e ventilato.  Tenere lontano da fuoco e calore.  Il pacchetto è sigillato.  Deve essere conservato separatamente dagli acidi ed evitare la conservazione in miscela.  Sono adottati impianti di illuminazione e ventilazione a prova di esplosione.  Non utilizzare apparecchiature meccaniche e attrezzi soggetti a scintille.  L'area di stoccaggio deve essere dotata di materiali idonei a contenere le perdite.  Nel processo di trasporto per prevenire la pioggia, shock.  Maneggiare con cura per evitare collisioni, rotolamento e danni meccanici.