Zirkonium (Zr) Eigenschaften & Anwendungen
Hintergrund
Das Element Zirkonium wurde erst 1789 identifiziert, als Klaproth eine Stichprobe von Jargon aus Ceylon analysierte. Erst 1824 wurde es erstmals von Berzelius isoliert, der ein Kalium-und Kalium-Zirkoniumfluorid in einem Eisenrohr erhitzte. Es dauerte jedoch weitere 90 Jahre, bis eine relativ reine Probe hergestellt wurde.
Vorkommen
Zirkonium wurde in Sternen vom S-Typ, der Sonne und Meteoriten identifiziert., Es wurde auch festgestellt, dass Proben, die von der Mondoberfläche entnommen wurden, im Vergleich zu terrestrischen Gesteinen einen hohen Zirkoniumgehalt enthalten.
Zirkonium findet sich hauptsächlich in Zirkon (ZrSiO4, Zirkoniumsilikat) mit den bemerkenswertesten kommerziellen Vorkommen in Florida, South Carolina, Australien und Brasilien. Es wurde auch in über 30 anderen Mineralien identifiziert.
Zirkonoxid (ZrO2) erscheint natürlich als Baddeleyit in Ablagerungen in Brasilien. Baddeleyit enthält ungefähr 1% Hafnium, das aufgrund seiner chemischen Ähnlichkeit schwer zu trennen ist.,
Produktion
Zirkonium wird durch die Reduktion des Chlorids unter Verwendung der Kroll und anderer Verfahren hergestellt.
Schlüsseleigenschaften
Zirkonium ist ein graues bis weißes glänzendes Metall. Es kann sich spontan an der Luft in feiner Pulverform entzünden, insbesondere bei hohen Temperaturen. Größere Proben leiden nicht unter diesem Problem.
Wie bereits erwähnt, sind Zirkoniumablagerungen im Allgemeinen mit Hafnium kontaminiert, das nicht leicht getrennt werden kann. Folglich enthalten kommerzielle Zirkoniumproben typischerweise 1 bis 3% Hafniuim.,
Zirkonium hat einen niedrigen Neutronenabsorptionsquerschnitt und ist beständig gegen die korrosive Umgebung mit Kernreaktoren.
Zirkonium hat eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen die häufigsten Säuren, Laugen, Meerwasser und andere Mittel.
Anwendungen
Zirkonium wird in Kernreaktoren aufgrund seines geringen Neutronenabsorptionsquerschnitts und seiner Beständigkeit gegen die korrosive Umgebung in Kernreaktoren verwendet. Es ist in dieser Anwendung nützlich, da es Neutronen durch eine Zirkoniuminnenwand ohne Verlust der nennenswerten Konzentration passieren kann., Somit umfassen typische Anwendungen die Verkleidung für Brennstoffzellen. Aus diesen Gründen machen Kernstromerzeugungsanwendungen mehr als 90% der kommerziellen Zirkoniumproduktion aus, wobei Zirkonium in Reaktorqualität im Wesentlichen hafniumfrei ist.
Aufgrund seiner chemischen Beständigkeit wird es in chemischen Anlagen eingesetzt.,
Weitere Anwendungen inlcude:
• Ein Getter in Vakuumröhren
• In chirurgischen Geräten
• Ein Legierungselement für Stähle und andere Legierungen wie Magnesium
• Photoflash-Lampen
• Explosive Primer
• Rayon-Spinndüsen
• Lampenfilamente
Zirkoniumverbindungen haben auch eine Reihe von Anwendungen wie:
• Nb-Zr-Verbindungen werden in supraleitenden Magneten mit niedriger Temperatur verwendet
• Zn-Zr-Verbindungen sind magnetisch unter 35K
• Zr-O-Verbindungen (ZrO2) werden als Edelsteine, Labortiegel, Ofenauskleidungen für Metallurgie, Keramik und Glas verwendet., Feuerfeste Anwendungen verbrauchen einen großen Teil des gesamten hergestellten Zirkoniums.