Zirconio (Zr) Proprietà e applicazioni
Background
L’elemento zirconio non è stato identificato fino al 1789 quando Klaproth ha analizzato un campione di gergo da Ceylon. Non fu fino al 1824 quando fu isolato per la prima volta da Berzelius, che riscaldò un fluoruro di potassio e zirconio di potassio in un tubo di ferro. Tuttavia, ci sono voluti altri 90 anni per preparare un campione relativamente puro.
Occorrenza
Lo zirconio è stato identificato nelle stelle di tipo S, nel sole e nelle meteoriti., Campioni prelevati dalla superficie della luna sono stati trovati anche per contenere alti livelli di zirconio rispetto alle rocce terrestri.
Lo zirconio si trova principalmente nello zircone, (ZrSiO4, silicato di zirconio), con depositi commerciali più importanti in Florida, Carolina del Sud, Australia e Brasile. È stato anche identificato in oltre 30 altri minerali.
La zirconia (ZrO2) appare naturalmente come Baddeleyite nei depositi in Brasile. La baddeleyite contiene circa l ‘ 1% di afnio, che è difficile da separare a causa della sua somiglianza chimica.,
Produzione
Lo zirconio è prodotto dalla riduzione del cloruro usando il Kroll e altri processi.
Proprietà chiave
Lo zirconio è un metallo brillante da grigio a bianco. Può infiammarsi spontaneamente in aria sotto forma di polvere fine, specialmente a temperature elevate. I campioni più grandi non soffrono di questo problema.
Come accennato in precedenza, i depositi di zirconio sono generalmente contaminati da afnio, che non può essere facilmente separato. Di conseguenza, i campioni commerciali dello zirconio contengono tipicamente 1-3% hafniuim.,
Lo zirconio ha una sezione trasversale a basso assorbimento di neutroni ed è resistente all’ambiente corrosivo con reattori nucleari.
Lo zirconio ha un’eccellente resistenza agli acidi, agli alcali, all’acqua di mare e ad altri agenti più comuni.
Applicazioni
Lo zirconio è utilizzato nei reattori nucleari grazie alla sua sezione trasversale a basso assorbimento di neutroni e alla resistenza all’ambiente corrosivo riscontrato all’interno dei reattori nucleari. È utile in questa applicazione in quanto i neutroni possono passare attraverso una parete interna di zirconio senza perdita di concentrazione apprezzabile., Pertanto, le applicazioni tipiche includono il rivestimento per celle a combustibile. Per questi motivi, le applicazioni di generazione di energia nucleare rappresentano oltre il 90% della produzione commerciale di zirconio, con zirconio di tipo reattore essenzialmente privo di afnio.
Grazie alla sua resistenza chimica, viene utilizzato negli impianti chimici.,
Altre applicazioni inlcude:
• getter in tubi a vuoto
• In apparecchi chirurgici
• Un elemento di lega per acciai e altre leghe di magnesio
• Photoflash lampadine
• Esplosivi primer
• Rayon filiere
• Lampada filamenti
Composti di zirconio hanno anche un numero di applicazioni, quali:
• Nb-Zr composti sono utilizzati in condizioni di bassa temperatura magneti superconduttori
• Zn-Zr composti sono magnetiche sotto i 35K
• Zr-O composti (ZrO2) sono utilizzati come pietre preziose, laboratorio di crogioli, forno rivestimenti per metallurgia, ceramica e vetro., Le applicazioni refrattarie consumano una grande percentuale di tutto lo zirconio prodotto.