Общие сведения о металлургии циркония

Цирконий был открыт почти одновременно с титаном в 1789 г. Клапротом, выделившим двуокись циркония из минерала циркона. Металлический цирконий был получен в 1914 г.

Цирконий является аналогом титана и также относится к IV группе периодической системы. Порядковый номер циркония — 40; атомный вес — 91,22; уд. вес — 6,52; температура плавления 1830 ± 40°; температура кипения выше 2900°. Цирконий в компактном виде похож на сталь, чистый цирконий ковок, мягок и пластичен, хорошо поддается механической обработке давлением. Пластичность циркония сильно зависит от чистоты, примеси или поглощенные им газы, в частности, кислород, азот, водород делают цирконий хрупким. Кислоты почти не действуют на цирконий, он легко растворяется только в царской водке и в плавиковой кислоте. По антикоррозионной устойчивости цирконий превосходит титан.

Цирконий образует, подобно титану, высший окисел ZrO2, который также обладает амфотерными свойствами. Двуокись циркония является основным продуктом переработки цирконового сырья, а четыреххлористый цирконий служит одним из исходных соединений для получения металлического циркония. Хлорид циркония — белый кристаллический порошок, возгоняющийся при низкой температуре. Важную роль играет фтороцирконат калия, используемый в процессах производства металлического циркония.

Применение циркония основано на его физико-химических свойствах. Высокая температура плавления двуокиси циркония (2700—2900°) и минерала циркона — ZrSiO4 (2430°) обусловили их применение для изготовления огнеупорного кирпича, тиглей, труб и других изделий; двуокись циркония и циркон широко применяются при изготовлении фарфора, эмали и стекла. Металлический цирконий применяется как раскислитель при очистке стали от кислорода и азота и как легирующий элемент, входящий в состав нержавеющих, жароупорных и других высокосортных сталей. Практическое значение имеют также сплавы цветных металлов с цирконием, например, меди, магния, свинца. Металлический цирконий в виде порошка широко используется в качестве воспламенителя в военной и электровакуумной технике. Ковкий чистый цирконий применяется как конструкционный материал в общем машиностроении и в установках по производству атомной энергии.

Из двадцати известных минералов циркония наибольшее значение имеют:

Бадделеит — почти чистая окись циркония ZrC>2; в наиболее чистых образцах содержится 98% ZrO2.

Циркон — ортосиликат циркония ZrSiO4 (67,2% ZrO2, 32,8% SiO2) является наиболее распространенным минералом циркония.

В России циркон найден на Урале и в других районах страны.

Оба минерала содержат обычно примесь гафния, а также редкоземельные элементы — торий, уран и другие.

Циркониевые минералы обогащают главным образом методом мокрой гравитации в сочетании с магнитными и электростатическими методами. Циркон от кварца отделяют на концентрационных столах, от ильменита и гранита — магнитной сепарацией в слабых полях, от монацита — магнитной сепарацией в сильных полях, а от рутила — флотацией.

Примерный состав цирконовых концентратов приведен ниже: