Цирконий металл. Описание и свойства циркония. Цирконий (металл): лечебные свойства и применение

Цирконий: характеристики металла, лечебные свойства, применение при производстве ювелирных изделий

Цирконий металл. Описание и свойства циркония. Цирконий (металл): лечебные свойства и применение

Цирконий представляет собой металл серо-серебристого цвета. Этот химический элемент занимает сороковое место в таблице Менделеева (Zirconium). В чистом виде он не встречается в природе, его получают из различных концентратов руд. Популярность металла увеличивается с каждым годом, он широко востребован в металлургии, ядерной энергетике, ювелирном деле, медицине и т. д.

Общие сведения

Цирконий представлен в виде различных химических соединений — окислов или солей, которых ученым известно более сорока единиц. Еще в 1789 году химик Клапрот из камня гиацинта выделил циркониевый окисел. Долгое время получить металл в чистом виде не удавалось. И только в начале XX века это стало возможным.

Опытным путем цирконий получили способом «наращивания». При проведении этих манипуляций он откладывается на нить из вольфрама, которую предварительно раскаляют.

Стоимость металла, полученного таким образом, была очень высокой. Вскоре ученые разработали бюджетный промышленный вариант, именуемый методом Кроля.

Суть его состоит в том, что сначала осуществляется процедура хлорирования двуокиси циркония, а после этого вещество восстанавливают металлическим магнием.

Полученный металл переплавляют в прутья и отправляют конечному потребителю. Кроме этого метода, существуют и другие промышленные способы получения — щелочной и фторидный. Оказывается, цирконий обладает специфическими свойствами: имеет высокую активность, присущую металлам (представителем которых он и является), но ее проявления осуществляются не в открытой форме.

По внешнему виду цирконий очень напоминает сталь. Его важнейшим свойством в обычных условиях является устойчивость к коррозии. Кроме того, он хорошо поддается обработке путем прокатки, вальцовки, ковки.

Специальная окисная пленка, которую невозможно увидеть человеческим глазом, надежно защищает металл от воздействия водяных паров.

При увеличении температуры до 300ºС происходит ее медленное разрушение, а при 700ºС происходит полное окисление.

Помимо вышеописанных свойств, металлический цирконий имеет высокую жаростойкость, устойчив к воздействию щелочей, аммиака или кислот, хорошо удерживает радиацию. Совсем иными качествами обладает на воздухе циркониевый порошок, а также стружка — эти элементы и при комнатной температуре могут взрываться и самовозгораться.

Цирконий при взаимодействии с большим количеством металлов образует сплавы. Добавление его в малых дозах значительно повышает характеристики последних, увеличивая показатели прочности и устойчивости к появлению коррозии. Однако если добавлять другие металлы к цирконию, это только ухудшит его характеристики, поэтому такой способ не востребован.

Нахождение металла в природе

Залежи циркониевых руд есть по всей планете. Их можно встретить в виде различных солей, а также монокристаллов, масса которых нередко бывает более 1 кг. Богатые месторождения находятся в Индии, Бразилии, Западной Африке, ЮАР и пр. На территории Российской Федерации внушительные запасы металла располагаются в Сибири и на Урале.

В масштабах промышленности востребованы двуокись и силикат циркония, бадделеит, циркон. Последний является наиболее распространенным минералом на нашей планете. Люди знакомы с ним еще с давних времен.

В Средние века многие ювелиры производили изделия из «несовершенных алмазов», которые в то время именовались цирконами. После проведения огранки они становились мутными и переливались совсем не так, как натуральные алмазы.

Встречаются радиоактивные цирконы. Ношение изделий из них оказывает негативное влияние на здоровье человека. Безопасными принято считать камни небольших размеров, имеющие относительную прозрачность или слабый окрас.

Крупные, интенсивно окрашенные материалы, особенно непрозрачные или темно-зеленые, могут иметь высокий радиационный уровень. Такие камни запрещается хранить в домашних коллекциях, проводить их огранку, транспортировать в больших количествах.

Несмотря на высокую распространенность в природе, длительное время его популярность была значительно ниже по сравнению с редкими радиоактивными металлами. Это объясняется тем, что рудные залежи рассеянны и отсутствуют крупные месторождения.

Нередко в рудах соседом циркония является гафний, их свойства очень похожи. По отдельности каждый из металлов обладает хорошими свойствами, но в комплексе они непригодны для применения. Для разделения требуется многоуровневая очистка, которая значительно повышает стоимость производства циркония.

Физические и химические характеристики

Плотность циркония составляет 6506 кг/м3. Металл имеет температуру плавления 1855,3ºС, не обладает высокими показателями теплопроводности, всего 21 Вт/м*ºС, например, для титана это значение почти в два раза больше. Электросопротивление прямо пропорционально показателям азота и кислорода в составе.

Для чистого металла не характерны высокие механические свойства. Твердость циркония по шкале Виккерса составляет 70 единиц, прочность 175 МПа, что в 3 раза меньше показателей углеродистой стали. Элемент относится к пластичным металлам, модуль упругости — 96 МПа.

Все описанные свойства условны ввиду того, что их значения варьируются при увеличении количества примесей в составе. Например, при повышении содержания кислорода уменьшается пластичность металла до таких показателей, что проводить штамповку или ковку невозможно. При повышении количества водорода возрастает хрупкость.

Металл устойчив к воздействию воды, а также многих кислот и щелочей. Однако как и с механическими свойствами, устойчивость к коррозии зависит от присутствия алюминия и титана.

Металл не реагирует с 50% раствором соляной и серной кислот. При температуре 780ºС и более цирконий начинает активно поглощать кислород.

Медленнее происходят аналогичные процессы с азотом, но они протекают при температуре 600ºС.

В этом смысле наиболее активным газом является водород. Он проникает в металл уже при 145 градусах. Этот процесс сопровождается интенсивным выделением тепла настолько, что металл даже увеличивается в объеме.

Циркониевый порошок настолько опасен, что может воспламеняться под действием воздуха.

Однако, это обратимый процесс, полностью удалить водород можно на специализированном оборудовании при температуре не менее 800ºС.

Область применения

Ввиду своих свойств есть многие отрасли промышленности, где применяется цирконий. Некоторые из них:

  • В электротехнике сплав циркония и ниобия используется как сверхпроводник, он выдерживает высокие нагрузки. Кроме того, металлом покрываются электронные платы в радиоаппаратуре для поглощения выделяемых газов. Фильтры на рентгеновских трубках имеют высокие показатели монохромности.
  • Цирконий востребован в ядерной энергетике в качестве оболочек узлов термоядерных реакторов.
  • Металлургическая промышленность использует циркон в качестве легирующего вещества. Металл считается сильным окислителем, по своим характеристикам превосходит марганец и кремний. Увеличивает прочность материалов, при этом улучшается процесс резки. В изготовлении корундовой керамики используется в качестве основного компонента.
  • В машиностроении служит материалом для производства насосов, запорной арматуры, функционирующей под действием различных агрессивных сред.
  • Производство фейерверков и салютов. Это объясняется тем, что при горении отсутствует выделение дыма.
  • Применяется цирконий и химической промышленности, являясь материалом для кермета — специального металлокерамического покрытия, имеющего высокие показатели устойчивости к износу и действию кислот.
  • В оптике широко применяется фианит — обработанный цирконий с примесями скандия и прочих редкоземельных металлов. У фианитов большой угол преломления, что способствует их использованию в производстве линз. В ювелирном деле он является синтетическим аналогом бриллианта.
  • Цирконием наполняют трассирующие пули и осветительные ракеты в военном производстве.

Лечебные свойства и стоимость

В стоматологических клиниках при лечении различных переломов используют импланты на основе циркониевых сплавов. Если сравнивать их с титановыми или нержавеющими аналогами, они имеют ряд преимуществ:

  • биологическая совместимость — обусловлена отсутствием аллергии и отторжения;
  • прочность;
  • легкость;
  • устойчивость к коррозии;
  • пластичность.

Кроме того, в челюстно-лицевой хирургии применяются импланты и инструменты из циркония — сверла, зубные протезы, шовные нити, скобы, винты, зажимы для остановки крови, пластины. Металл и его сплавы не оказывают раздражающего эффекта при контакте с костями и тканями.

Используемый в ювелирных изделиях цирконий оказывает положительное воздействие на состояние организма. Учеными доказано, что при ношении металлических сережек после прокола ушей раны заживают гораздо быстрее. Кроме того, цирконий не вызывает загнивания.

Отмечено положительное действие на здоровье человека при регулярной носке циркониевых изделий, улучшение состояния у пациентов, страдающих проблемами опорно-двигательного аппарата. Кроме того, неплохие результаты дает ношение браслетов и поясов при заболеваниях кожных покровов. Среди них:

  • псориаз;
  • экзема;
  • дерматит.

Основным мировым поставщиком циркония является ЮАР и Австралия. Последнее время лидирующие позиции занимает именно Южно-Африканская Республика. Наибольшими потребителями являются страны Евросоюза, а также Китай и Япония. Основная масса металла представлена в виде ферросплавов.

В последние 10 лет спрос на цирконий увеличился на 5% в год, но производственные мощности за этот период возросли всего на 2%. В силу этого имеется постоянный дефицит металла, что является причиной роста цены на него. На рынке металлов РФ стоимость циркония варьируется в зависимости от чистоты металла и составляет от 450 до 7000 руб/кг.

Благодаря свойствам циркония его востребованность возрастает с каждым годом. Он имеет широкую сферу применения в промышленности, обладает лечебными свойствами, оказывая благотворное влияние на организм человека.

Источник: https://zolotogid.ru/stones/harakteristiki-tsirkoniya/

Цирконий (металл): лечебные свойства и применение

Цирконий металл. Описание и свойства циркония. Цирконий (металл): лечебные свойства и применение

Цирконий – это серо-стальной металл, имеющий желтоватый оттенок. Его получают переплавкой циркониевых отходов, а также рудного концентрата.

Цирконий: цены, ГОСТ, описание

Обозначение – ГОСТ 21907-76. Это пластичный и ковкий (практически как золото) коррозионностойкий, парамагнитный, жаростойкий металл.

Цирконий устойчив к действию морской и хлорированной воды, аммиака, щелочей, кислот, свои качества не теряет в условиях низких и высоких температур. В основном применяется в сплаве с другими металлами.

Это не только придает ему уникальные свойства, но и повышает технологичность. Стоимость – от 5500 рублей за килограмм в зависимости от марки и фирмы-изготовителя.

На сегодняшний момент цирконий относится к самоцветам. В Средневековье его называли братом алмаза, но присущая алмазам твердость в нем отсутствует.

Геология

Цирконий – металл, который в рудных месторождениях буквально рассыпан в различных уголках планеты. Он встречается в форме солей, аморфных окислов и монокристаллов, как в США (в Северной Каролине). В месторождениях Нигерии периодически находят кристаллы весом в килограмм. Самые богатые залежи находятся на территории Австралии, ЮАР, Индии и Северной Америки.

Цирконий (металл) часто встречается в руде вместе с гафнием, который больше всего близок к нему по свойствам. В России его природные запасы оцениваются в 10% от общемировых.

Этот металл в 1799 году был впервые выделен в форме двуокиси Клапротом (немецким химиком) из минерала циркона.

Выплавляется он из обогащенного рудного концентрата, в котором содержание диоксида циркония составляет 60-65%.

Цирконий (металл): применение

Сплавы рассматриваемого вещества используют в различных сферах промышленности: самолето- и ракетостроении, ядерной энергетике, литейном деле, приборостроении, военном производстве.

За счет повышенной стойкости к воздействию разных сред он отыскал применение в медицинском протезировании, создании хирургических инструментов. В данной сфере цирконий смог обогнать титан, поскольку его устойчивость является вечной.

Ювелирное дело

Цирконий (металл) в ювелирных изделиях используется издавна. Анодированный материал способен приобретать любой оттенок, тем самым предоставляя широкие возможности для воплощения смелых художественных замыслов.

Если хотите чего-либо необычного и оригинального, вам нужно обратить внимание на различные украшения из циркония. Такие изделия элегантны и интересны своей завершённостью.

Из-за этого на мировом рынке они оцениваются очень высоко.

Нужно отметить, что его прямого биологического воздействия на человеческий организм не обнаружено, хотя в определенных сферах очень важен цирконий. Металл, лечебные свойства которого описаны в этой статье, начал применяться в медицине из-за особых химических и физических свойств:

  • применяется для изготовления инструментов, так как совершенно нейтрален к воздействию кислот, щелочей, аммиака, воды;
  • стимулирует скорое заживление ран, при этом препятствуя образованию гноя и проникновению инфекций, поскольку оказывает противомикробное действие;
  • считается прекрасным антисептиком;
  • облегчает аллергические реакции, при этом сам не является аллергеном;
  • радиационное излучение не пропускает.

Пластичность данного металла дает возможность сохранить структуру костей при сложнейших переломах, они при этом быстрее срастаются. Для изготовления нитей для швов также начали использовать цирконий (металл).

Изделия с ним могут оказывать целебное воздействие при гипертонических болезнях, кожных недугах, артритах и артрозах, хотя от официальной медицины подтверждений этого еще не поступало.

Цирконий активно используется в ортопедическом протезировании и стоматологии. Большинство сплавов металлов вызывает побочные эффекты и аллергии в ротовой полости. Цирконий абсолютно устойчив к коррозии, а также нейтрален к различным средам. Сам он при этом на ткани организма не оказывает раздражающего действия.

Суточная норма

Необходимо отметить, что ежедневная норма данного макроэлемента точно не определена, поскольку наш организм может обходиться и без него. Каждый день с едой нам поступает по 0,05 мг данного металла, но он пассивен для того, чтобы вступать в химические реакции. Вещество самостоятельно не синтезируется, хотя может накапливаться в органах.

Избыток циркония в организме

Медики до сих пор не имеют данных о летальной дозе данного элемента для человеческого организма, хотя его передозировка может вызвать негативные последствия. Избыток вызывается при работе на соответствующих производствах, использовании средств индивидуальной гигиены или при проживании около источников, которые загрязняют окружающую среду.

Нужно отметить, что проявлениями передозировки являются следующие симптомы: фиброз легких, пневмония и раздражение покровов кожи. Цирконий – металл, который может накапливаться в органах, при этом оседая на тканях. Из продуктов получить такую большую дозу нереально.

Недостаток в организме

Недостаток такого макроэлемента, как цирконий (металл), свойства которого подробно описаны в этой статье, не приведет к каким-то нежелательным последствиям, поскольку его нет в составе клеток. При этом исследования ведутся до сих пор, и металл еще может открыть для нас множество своих качеств.

Источники

Цирконий – металл, который содержится в продуктах питания в минимальных количествах, поэтому вызвать какие-то негативные последствия не может. Ниже приведен список продуктов, с которыми мы можем получить этот элемент:

  • баранина;
  • овсянка, рис, пшеница;
  • мускатный орех, фисташки;
  • растительные масла;
  • бобовые;
  • жгучий красный перец.

Когда необходимо использовать?

Показания к использованию для лечения циркония еще не установлены, хотя в качестве отличного материала для медицинских инструментов и имплантатов он незаменим.

Указанный металл используют в химическом машиностроении в качестве стойкого к коррозии материала. Его присадки раскисляют сталь, а также удаляют из неё серу и азот. Порошкообразный цирконий используется в производстве боеприпасов и в пиротехнике. Сульфат циркония представляет собой дубитель, который активно применяется в кожевенной промышленности.

Источник: https://FB.ru/article/162998/tsirkoniy-metall-lechebnyie-svoystva-i-primenenie

Что известно про металлический цирконий?

Цирконий металл. Описание и свойства циркония. Цирконий (металл): лечебные свойства и применение

Цирконий — это минерал, образованный циркониевым кремнеземом, кристаллы которого являются частью драгоценных камней. Иногда они бывают бесцветными, а иногда меняются от золотистого до красного с коричневым, зеленым, синим и черным оттенками. Циркон — это природный камень, который используют в качестве дешевой замены алмазу.

Долгое время его называли «Матура бриллиант», по названию острова в Шри-Ланка. Он не очень устойчив к давлению, поэтому имеет проблемы при закрепке в ювелирных изделиях. Не нужно путать циркон с кубическим цирконием (диоксид циркония), который является искусственным и более прочным камнем.

Он используется для замены бриллиантов с более дешевой стоимостью, несмотря на его богатство и красоту.

Желтый циркон

Общие сведения и свойства циркония

Циркон — один из старейших драгоценных камней, насчитывающий 4,4 миллиарда лет. Он бывает разных цветов, в том числе широко популярный синий декабрьский камень. Химическая формула – ZrSiO 4, а название произошло от арабского слова Zarqun или «cinabre» – красный.

Zr — это 40-й элемент Таблицы Д.И.Менделеева с символом Zr, что означает, что он имеет 40 протонов в своем ядре. Он расположен в периоде 5 и группе 4, что определяет его свойства. Это ковкий металл сероватого цвета, может хорошо изгибаться и иметь форму. Он также пластичный, что означает, что его можно втягивать в провода.

Хотя Zr долгое время встречался в драгоценных камнях, но только в 1824 году несколько грамм успешно выделил
химик из Швеции Йонс Берцелиус, хотя они были не слишком чистыми.

Чистый элемент был выделен только в 1925 году, химиками Антоном Эдуардом ван Аркель и Яном Хендриком де Бур из Голландии при разложении тетраиодида Zr.

Теперь его выделяют путем взаимодействия Mg с тетрахлоридом циркония при нагревании.

Йенс Якоб Берцелиус впервые выделил чистый цирконий

Месторождения и добыча

Металлический Zr получают промышленным способом, сначала превращая циркон в хлорид циркония, а затем восстанавливая хлорид магнием. Мировые ресурсы циркония связаны с ресурсами циркона и бадделеита, хотя есть еще 30 признанных минеральных типов, которые в большей или меньшей степени содержат Zr.

Основным экономическим источником циркония является циркониевый силикатный минерал циркон (ZrSiO4), который обнаружен в месторождениях: Индия, США, Австралия, Южная Африка, Россия, Камбоджа, Шри-Ланка, Таиланд, Мьянма, Нигерия, Танзания, Бирма, Бразилия, Корея, Мадагаскар, Мозамбик, Вьетнам.

Выявленные мировые ресурсы циркона превышают 60 млн тонн.

Ведущими компаниями-производителями циркона были Iluka, Ричардс-Бей (Южная Африка) и Tronox Ltd. Китай был ведущей страной-потребителем, кроме провинции Хайнань является главным регионом по производству ZrSiO4 в Китае.

Россия, обладает десятью процентами мировых запасов ZrSiO4, занимая третье место после Австралии и Южной Африки.

Основные площадки добычи металла циркония:

  1. Ковдорский горно-обогатительный комбинат в Мурманске.
  2. Туганскоеместорождение циркон-ильменитовых песков, Томская область.
  3. Месторождение «Центральное» в Рассказовском районе Тамбовской области.
  4. Лукояновское месторождение, находящееся в 180 км к югу от Нижнего Новгорода.
  5. Катугинское, Читинская область.
  6. Улуг-Танзекское месторождение, Республика Тыва.
  7. Огромные запасы расположены в горном массиве Хибинские Тундры в центре Кольского полуострова.

Ожидается, что в течение прогнозируемого периода 2019-2024 годов на рынке циркония будет наблюдаться значительный рост в 6,25%. В связи с постоянным ростом числа литейных, огнеупорных предприятий и атомных электростанций в Азиатско-Тихоокеанском регионе.

Слиток циркония

Циркониевый минерал циркон и его особенности

Zircon представляет собой силикат циркония ZrSiO 4 и известен, как драгоценный минерал из-за высокой дисперсии и блеска субадамантина. До появления современной синтетики драгоценных камней бесцветный циркон использовался в качестве алмазного имитатора из-за своих алмазоподобных оптических свойств. Кубический цирконий — это не синтетический циркон, а оксид циркония (ZrO 2).

Почти весь циркон содержит следовые количества U, Th и Pb. Естественный радиоактивный распад урана и тория в цирконе повреждает кристаллическую решетку, иногда до такой степени, что кристаллы становятся практически аморфными, и приводит к атомному структурному состоянию, которое называется «метамикт».

Такое повреждение может сделать кристаллы темнее и мутнее, а также измерить оптические и физические свойства.

Gem zircon практически не встречается в пегматитах или бедных кварцем щелочных интрузивных породах, например, сиенитах. Драгоценные камни в Таиланде являются наиболее важным коммерческим источником, за которым следует добыча драгоценных камней в Мьянме и Шри-Ланке.

Циркон ювелирного качества обычно коричневого цвета, но известны природные голубые, апельсиновые, зеленые, желтые и бесцветные камни. Цвет является продуктом центров окраски и следовых количеств Fe.

Практически любой цвет радуги можно получить путем термической обработки коричневого циркона.

«Электрические» голубые камни являются наиболее ценными, высшее качество со стоимостью около $ 200/карат, за которыми следуют красный, оранжевый и желтый.

«Коммерческий» блюз значительно меньшей ценой около 35 долларов за карат для камней 2-3 карата. Камни смешанного оттенка стоят значительно меньше чистых цветов. Чистые камни размером более десяти каратов встречаются редко. Известно, что некоторые глубокие небесно-голубые обработанные камни выцветают при длительном воздействии солнечного света.

Лечебный циркониевый браслет

Лечебные свойства циркония

Zr и его соли обычно имеют низкую системную токсичность. Расчетное диетическое потребление составляет около 50 мкг.

Большинство проходит через кишечник без адсорбции, а то, что адсорбируется, имеет тенденцию накапливаться в скелете немного больше, чем в ткани.

Цирконий 95 является одним из радионуклидов, участвующих в атмосферных испытаниях ядерного оружия. Это один из долгоживущих радионуклидов и повышает риск развития рака в течение десятилетий и веков.

Тем не менее, сам Zr не представляет опасность для окружающей среды. В то время как водные растения имеют быстрое поглощение растворимого циркония, наземные растения имеют небольшую тенденцию к его адсорбции, и действительно, 70% протестированных растений вообще не обнаруживали присутствия циркония.

Целебные свойства циркона:

  1. Эффективный против рака.
  2. Успокаивающее средство для снятия боли.
  3. Восстанавливает больные клетки или клетки, пораженные вирусом.
  4. Останавливает острые кишечные инфекции.
  5. Сексуальный стимулятор.
  6. Регулирует возбудимость сердечной мышцы, разрыхляет клеточные мышцы, снижает сократимость сердечной мышцы, что провоцирует аритмию.
  7. Уменьшает судороги и волдыри.
  8. Облегчает болезненные менструации.
  9. Он снимает спазм дыхательных путей и снижает отделение слизи во время приступов астмы.
  10. Лучшее, надежное и безопасное средства от аллергии.
  11. Циркон будет эффективен при заболеваниях легких: бронхит, сильная простуда.

Серьги с цирконом

Цирконий в ювелирных украшениях

Zr широко применяется в ювелирных изделиях, как заменитель бриллианта. Кубический цирконий является диоксидом циркония в кубической кристаллической форме металла, который не встречается в природе, его получают с помощью синтеза.

Полученный камень твердый, имеет размер 8,5 по шкале минеральной твердости Монса, оптически безупречный и бесцветный.

 Однако он может быть цветным, что делает его популярным как драгоценный камень, а также как суррогат алмаза в ювелирных изделиях.

Кубический диоксид циркония имеет почти такие же свойства, что и алмаз, с точки зрения блеска, преломления и долговечности, и даже самый опытный ювелир может испытать трудности с определением циркониевых камней. Различают камни только при помощи теста на теплопроводность, кубический диоксид циркония является плохим проводником, в то время как алмаз — очень хороший.

Камень может стать частью самого изысканного украшения и в отличие от драгоценных алмазов, он идеально подходит для повседневного использования благодаря своей долговечности. Кристаллы кубического циркония получают путем плавления порошкообразного циркония и диоксида циркония вместе и нагревания их до 4,982oF.

Цену циркониевого проката можно уточнить в прайсе по Москве — от 2 000 до 4 000 руб./кг. Кубический цирконий покупают оптовыми партиями, от ста штук по цене от 2800 рублей за комплект.

Источник: https://1nerudnyi.ru/tsirkonij-metall-01/

Цирконий металл: описание и свойства, применение, характеристики

Цирконий металл. Описание и свойства циркония. Цирконий (металл): лечебные свойства и применение

Серебристо-серый металл, занимающий 40-е место в таблице Менделеева, в чистом виде в земной коре не встречается. Его получают из рудных концентратов.

С каждым годом цирконий металл все шире используется в различных отраслях – металлургии, энергетике, ядерной энергетике, медицине, ювелирной промышленности, в быту.

Описание и свойства циркония

В природе этот металл распространен в виде химических природных соединений – окислов или солей, которых известно более сорока. В 1789 г. немецкий химик Клапрот из камня гиацинта – драгоценной разновидности циркона, выделил окисел циркония. Долгое время ученым не удавалось получить чистый металл, и лишь в 20-х годах XX века опыты увенчались успехом.

Металлический цирконий был получен методом «наращивания», при котором он откладывался в чистом виде на вольфрамовой раскаленной нити. Цена металла цирконий, полученного таким способом, оказалось довольно высокой. Был разработан более дешевый промышленный способ – метод Кролля, при котором вначале происходит хлорирование двуокиси циркония, а затем восстановление металлическим магнием.

Полученную в результате циркониевую губку переплавляют в прутки и направляют потребителю. Кроме хлоридного способа, существуют и другие основные промышленные способы добычи циркония – щелочной и фторидный.

Оказалось, что металл цирконий свойства имеет очень интересные. Как типичный представитель своей группы металлов он обладает довольно высокой химической активностью, только проявляется она не в открытой форме.

Внешне компактный металлический цирконий очень напоминает сталь. В обычных условиях он имеет очень важное качество – не поддается коррозии.

В дополнение к этому прекрасно обрабатывается различными способами – прокаткой, вальцовкой, ковкой. Не видимая глазу окисная пленка на поверхности надежно защищает его от атмосферных газов, водяных паров.

Только при повышении температуры до 300° эта пленка постепенно разрушается, и при 700° металл полностью окисляется.

Под воздействием воды цирконий не поддается окислению, как многие металлы, а покрывается нерастворимой пленкой, предохраняющей его от коррозии.

Компактный цирконий металл фото отличается высокой жаростойкостью, устойчивостью к воздействию аммиака, кислот, щелочей, хорошо задерживает радиацию. Совсем по-другому проявляют себя на воздухе циркониевые стружка и порошок.

Эти вещества даже при комнатной температуре могут легко самовоспламениться и нередко взрываются.

Цирконий образует сплавы со многими металлами. Добавления его в небольшом количестве значительно улучшает их характеристики – увеличивает прочность, стойкость к коррозии. В то же время добавки других металлов к цирконию только ухудшают его свойства и поэтому применяются крайне редко.

Месторождения и добыча циркония

Рудные залежи циркония рассеяны в разных местах планеты. Он встречается в виде аморфных окислов, солей, а также больших монокристаллов, вес которых иногда бывает свыше одного килограмма. Богатые запасы руды расположены в Австралии, Северной Америке, Западной Африке, Индии, ЮАР, Бразилии. В России существенные запасы циркониевого сырья сосредоточены на Урале и в Сибири.

Наиболее значительное использование в промышленности имеют циркон, силикат циркония, двуокись циркония, бадделеит. Самым распространенным циркониевым минералом на планете является циркон.

Он знаком человечеству с древнейших времен. В Средние века ювелиры нередко изготавливали украшения из «несовершенных алмазов» – так называли в те времена цирконы.

После огранки они были более мутными, сияли и переливались не так, как натуральные алмазы.

Встречаются опасные радиоактивные цирконы, ношение украшений из которых очень плохо влияет на здоровье. Более безопасными считаются камни небольших размеров, слабо окрашенные и относительно прозрачные. Цирконы бывают различной окраски. Так, гиацинт может быть медово-желтого, красного, розового цвета, старлайт – небесно-голубого.

Крупных размеров интенсивно окрашенные цирконы, особенно зеленые и непрозрачные, могут вызвать повышенный уровень радиации. Такие камни запрещено хранить дома в коллекциях, подвергать огранке, перевозить в больших количествах.

Несмотря на то что по распространенности в природе среди металлов цирконий занимает 12-е место, он долгое время был менее популярен по сравнению даже с редкими радиоактивными.

Объясняется это тем, что месторождения его крайне рассеяны и не встречается крупных залежей.

Часто в руде цирконий соседствует с гафнием, который по свойствам близок к нему. Отдельно каждый из этих металлов имеет привлекательные характеристики, но совместное присутствие делает их непригодными для использования. Чтобы их разделить, используют многоступенчатую очистку, которая значительно удорожает производство пластичного циркония.

Применение циркония

Благодаря таким важным качествам, как устойчивость к коррозии, щелочам, кислотам цирконий широко применяется в разных отраслях. Так, в металлургии он используется для легирования сталей и улучшения качества сплавов. В порошкообразном виде применяется в пиротехнике и производстве боеприпасов – дистанционных бомб, трассирующих пуль, осветительных ракет.

Четвертая часть получаемого концентрата циркония потребляется в производстве эмали, глазури, бытовой и электротехнической керамики. Очищенный от гафния цирконий в виде сплавов используют в ядерных реакторах в качестве конструкционного материала.

Широкое распространение получил этот металл в медицине и быту. Тонкая циркониевая пластина задерживает излучение в рентгеновском отделении намного сильнее, чем свинцовые фартуки.

Для лечения переломов костей в клиниках травматологии применяют имплантаты из циркониевых сплавов.

По сравнению с титановыми и нержавеющими они обладают значительными преимуществами: биологической совместимостью (отсутствием аллергической реакции и отторжения), высокой коррозионной стойкостью, прочностью, пластичностью, легкостью.

В челюстно-лицевой хирургии используют циркониевые инструменты и имплантаты, такие как скобы, пластины, сверла, винты, зубные протезы, кровоостанавливающие зажимы, нити для наложения швов. Цирконий и его сплавы не вызывают раздражения при воздействии на кости и ткани.

Цирконий металл в ювелирных изделиях благотворно влияет на общее состояние организма человека. Установлено, что ношении циркониевых сережек после прокалывания уха способствует быстрому заживлению ранки и никогда не вызывает ее загнивания.

При регулярном ношении изделия из циркония оказывают положительное действие на здоровье. Хорошие результаты дает ношение циркониевых браслетов и поясов при таких заболеваниях кожи, как экземы у детей и взрослых, дерматиты, псориазы. Наступает значительное улучшение состояния у больных, имеющих проблемы в опорно-двигательном аппарате.

Цена циркония

Металл продается на килограмм. Поставляется в виде трубы, прутка, полосы, проволоки, листа и др. Стоимость зависит от фирмы-изготовителя и марки изделия.

Интересные факты

Средневековые ювелиры в королевской Испании использовали при создании украшений в единственном экземпляре (Испания, Запад Европы) так называемые «несовершенные алмазы» (испанский термин, на изображении представитель Испании стоит справа на переговорах с Россией — испанская форма одежды, короткий плащ, облегающие штаны до щиколоток и спрятанные под плащем т.н. испанские «круглые прорезные» штаны, ведутся переговоры о драгоценностях в огранке фасетами Испанской Короны, не ключник) – есть опаснейшие радиоактивные природные цирконы, часто аморфные и с нарушенной кристаллической решеткой, непрозрачные. Время переговоров — 1582 г. (РФ). Внимание !! Сегодня Россия огранила горный хрусталь (XXI в.).

Немногим визуально отличались эти «алмазы» от других драгоценных камней (сильный блеск радиоактивного мутного циркона играет злую шутку с потребителями этих камней) — мягче и может быть мутнее, что не позволяло ограненному камню сиять и переливаться внутри, как алмаз.

Были у этих камней и названия: матарские алмазы – по месту их добычи – местности Матаре (Маттураи) на острове Шри-Ланка. Жаргон или цейлонский жаргон — желтые, соломенно-желтые и дымчатые цирконы. Их также называют сиамскими алмазами.

Старлит или старлайт — циркон с природной или полученной после термохимической обработки небесно-голубой окраской.

Гиацинт — прозрачный медово-желтого, красно-коричневого, красно-бурого, красного, розового цветов циркон. Окраска этого камня напоминает гиацинт — цветок, выращенный, по древнегреческому мифу, Аполлоном из тела (или крови) прекрасного юноши Гиацинта, любимца Аполлона, убитого богом ветра Зефиром.

Показанные на гравюре средневековые мастера неграмотные — они не знали, что работают с минералом циркония – монокристаллами циркона (Плиний Старший, «Естественная история»).

Источники:

https://tvoi-uvelirr.ru/cirkonij-metall-opisanie-i-svojstva-cirkoniya/

http://www.jewellery.org.ua/stones/games303.htm

Источник: https://vseprokamni.ru/metal/cirkonij-dlja-bystrogo-zazhivlenija-ran.html

Виды, значение и применение циркония

Цирконий металл. Описание и свойства циркония. Цирконий (металл): лечебные свойства и применение

Цирконий свое название получил от минерала циркона, в составе которого он содержится. Его относят к рассеянным химэлементам, то есть не встречающимся в естественной среде. Как химический элемент был получен шведским химиком Берцелиусом в 1824 году.

Уникальные свойства циркония, удивительное сияние, сравнимое с блеском бриллиантов, поставили этот минерал в один ряд с самыми красивыми самоцветами. Ювелиры всего мира охотно используют его.

Свойства циркония

В чистом виде цирконий в природе не существует, он химически неустойчив. Сейчас его получают промышленным путем из оксидов.

Камень цирконий

Химические характеристики

Химические свойства циркония имеют много общего с гафнием. Застывший после выплавки металл на воздухе покрывается пленкой, образующейся в результате окисления поверхности циркония, и становится устойчивым к воздействию ряда кислот и щелочей.

Правда, нагреваясь, он утрачивает эту устойчивость, и с разной скоростью начинает взаимодействовать с царской водкой (смесью азотной и соляной кислотами), в отдельности с каждым из указанных веществ, с серной, ортофосфорной, щавелевой кислотами.

При нагревании выше 250 ⁰С поглощает водород с образованием гидридов, которые проявляют металлические свойства.

При взаимодействии с галогенами образуются галогениды циркония. При температуре более 500 ⁰С получаются оксиды (Zr6O, Zr3O, ZrO2), по этой причине плавление циркония осуществляется в условиях вакуума или в инертном газе аргоне.

Физические свойства циркония

Цирконий — вещество пластичное, допускающее механическую обработку, он легко плавится в безвоздушной атмосфере (в условиях вакуума или при наличии инертных газов).

В следующей таблице показаны физические свойства циркония:

Температура плавления1855 °С
Температура кипенияоколо 4350 °С
Теплопроводность23,86 Вт/(м x К)
Модуль упругости95–97 ГПа
Температура рекристаллизации750 °С 
Жесткость по Виккерсу600–1700 МПа
Относительное удлинение при t 20 °С),0.25
Относительное сжатие (20 °С).0.45

Минералы с содержанием циркония

По глубине залежей ученые пришли к выводу, что цирконий — почти ровесник Земли. Он образовался 3–4 млрд лет назад, и его соединения распространены в литосфере.

Химически неустойчивый металл цирконий под действием определенных условий соединился с другими элементами — силикатами, широко распространенными в структуре земли, или с кислородом, образовав многочисленные устойчивые вещества — соли и оксиды.

Серьги с цирконием

Циркон (ZrSiO4) — это камень, в котором содержатся атомы химического элемента циркония, или циркониевая соль ортокремниевой кислоты. В природе встречаются такие цирконии:

  • Прозрачные. Ювелиры используют в изготовлении украшений.
  • Полупрозрачные.
  • Непрозрачные.

Прозрачность и оттенок камня во многом зависят от примесей, содержащихся в нем. Цирконий — это драгоценный камень, блеском своим напоминающий бриллиант. Некоторые полупрозрачные камни также находят применение в ювелирной отрасли. А в основном они, а также непрозрачные, используются в промышленности в качестве руды.

Бадделеит (ZrO2) — оксид циркония. Применяется в качестве добавки при изготовлении керамики и огнеупорных строительных материалов. Впервые был обнаружен на Шри-Ланке. В России добывается в Мурманской области. Этот сравнительно недорогой минерал служит сырьем для выращивания искусственных алмазов — фианитов. Синтетические алмазы получают двумя способами:

  1. Уплотнение молекул происходит под действием высокого давления и температуры.
  2. Образуются при осаждении кристаллов из пара.

Искусственные алмазы нашли применение преимущественно в производстве режущих инструментов. Сейчас 97 % алмазов, применяемых в приборо- и станкостроении, — фианиты.

Ювелиры тоже проявили интерес к новому материалу, почти не отличающемуся от натуральных алмазов. Они стали применять фианиты в изготовлении относительно недорогих ювелирных украшений.

Эвдиалит (Na4(CaSeFeMn)2ZrSi6O17(OHCl)2) — минерал с более сложной химической структурой, содержащий десяток различных химических элементов. Еще его называют цирконосиликатом. На Кольском полуострове, где он добывается, получил название «лопарская кровь».

Кольцо с цирконием

Применяется в качестве руды для получения циркония или редкоземельных металлов. Ювелиры используют этот минерал в изготовлении кабошонов — шлифованных выпуклых камней, вставляемых в оправу при изготовлении браслетов, брошей, ожерелий, перстней и др.

Лечебные свойства

Малакон, одна из разновидностей циркония, обладает слабой радиационной активностью, помогает при головных болях, нормализует артериальное давление, снимает умственную усталость, дает возможность сосредоточиться, избавляет от костных воспалений. Считается, что малакон — это камень ученых. В природе встречаются камни от темно-коричневого до оливкового цвета. Есть и черный малакон.

Виды циркония

В зависимости от соединений, оказавшихся в кристаллической решетке отдельных минералов, циркон имеет разную окраску и оттенки.

Так, в природе встречаются камни красные, зеленые, коричневые, малиновые, оранжевые и др. Различные цвета придают содержащиеся примеси меди, алюминия, титана, цинка и железа. Почти во всех камнях присутствуют соединения гафния, соседствующего с цирконием в одной химической группе.

Известны следующие разновидности цирконов:

  • Матарский алмаз. Так называется бесцветный циркон, имеющий радужное бриллиантовое сияние. Это самый дорогой вид.
  • Золотисто-желтым цветом обладают сиамские цирконы.
  • Цирконы, прошедшие обработку обжиганием, приобретают небесную голубую окраску и очень нравятся романтичным людям. Их называют старлитами.
  • Малакон относится к метамиктным минералам. Под воздействием радиационных излучений приобретает несколько аморфное состояние, подобное стеклу. Черный малакон некоторые маги используют в своих ритуалах.

Амулеты и талисманы

Использование амулетов и талисманов восходит к глубокой древности. Издавна было замечено, что изделия из циркония обладают магической и целебной силой.

Можно предположить, что магические и целебные свойства цирконов связаны именно с радиационным излучением. Нельзя исключать того, что с помощью этих камней или магических шаров, изготовленных из разновидностей циркона, маги воздействовали на волю людей. Цирконий — это камень священников и правителей. Великий магистр одного из масонских орденов обязан носить на пальце перстень с цирконом.

Как отличить подделку от настоящего циркона?

Анализ драгоценных камней и металлов осуществляется в геммологическом центре. Наличие сертификата этой организации служит гарантией подлинности ювелирных материалов. Такой документ может быть у ювелиров, закупающих камни для своей работы. Но как понять, что приобретаемое изделие изготовлено из того материала, который назван в сертирификате, и оно соответствует заявленной цене?

Ни для кого не секрет, что некоторые недобросовестные ювелиры нередко фианиты выдают за натуральные алмазы и цирконы, а ограненные цирконы продают как бриллианты. Прозрачные цирконы — большая редкость, и они ненамного дешевле бриллиантов, поэтому их редко выдают за «короля камней». Зато фианит в этом отношении — отличный материал.

Это только на первый взгляд камни абсолютно идентичны. Если присмотреться внимательнее, в цирконе можно заметить вкрапления и пустоты.

В отличие от бриллианта и фианита, даже у самого прозрачного циркона блеск камней имеет желтовато-золотистый оттенок за счет этих образований. Именно поэтому в Персии его назвали золотистым.

Фианит имеет ровную структуру и ровный блеск. В отличие от него, у циркона небольшая плотность и, соответственно, более легкий вес.

Природные камни, содержащие цирконий, в большинстве своем радиоактивны. Например, зеленые цирконы и черные эвдиалиты нельзя носить на груди и на шее. Сережки из этих камней также могут представлять опасность для здоровья.

У прозрачного и золотистого циркона радиоактивность минимальна, однако прибор ее ощущает и может указать как на отличие от «нулевого» фианита.

Как ухаживать за цирконием?

В отличие от бриллиантов, царапающих даже стекло, циркон — камень мягкий. Поэтому украшения с ним необходимо оберегать от механических повреждений. Желательно их хранить отдельно от других украшений. Цирконы весьма чувствительны к бытовой химии. Мыть их можно только слабо мыльным раствором и протирать мягкими салфетками или фланелевой тканью.

Множество разновидностей циркониев позволят выбрать тот камень, который больше нравится. Только придется оберегать изделия с ним от агрессивной среды и соприкосновений с чем-то твердым.

Источник: https://DedPodaril.com/yuvelirka/kamni/vidy-znachenie-i-primenenie-cirkoniya.html

Мед-Центр Здоровье
Добавить комментарий