Цирконий 95 чем опасен

Владимир Долгих, ветеран атомной энергетики и промышленности, журналист

Когда-то один литературный герой не без оснований утверждал, что Боливар не вынесет двоих. Напомню, что двое – это люди, а Боливар – коняшка. Выражение стало крылатым, и его употребляют, когда речь заходила об очень уж неподъёмном грузе. Что для лошади, что для автомобиля, а что и для целого региона.

Источник

Цирконий 95 чем опасен

Науке известно пять природных изотопов циркония: 90Zr (51,46%), 91Zr (11,23%), 92Zr (17,11%), 94Zr (17,4%), 96Zr (2,8%). Из искусственно полученных радиоактивных изотопов циркония важнейшим является 95Zr, период полураспада которого 65 суток. Он нашел применение в качестве изотопного индикатора.

Кроме того, стали, легированные цирконием, не теряют вязкости в широком интервале температур, они хорошо сопротивляются ударным нагрузкам. Повышается прочность легированных сталей. Добавка циркония к меди повышает ее прочность, почти не снижая электропроводность.

Сплав на основе магния с добавкой нескольких процентов цинка и всего нескольких десятых процента циркония вдвое прочнее чистого магния и не теряет прочности при 200 o C. Качество алюминиевых сплавов также значительно повышается при добавлении к ним циркония.

Цирконий почти не захватывает медленные (тепловые) нейтроны. Именно на этом его свойстве в сочетании с высокой стойкостью против коррозии и агрессивных сред, механической прочностью при повышенных температурах основано его и сплавов на его основе активное использование в конструировании энергетических атомных реакторов.

При производстве сталей присадки циркония служат для удаления из нее кислорода, азота, серы. Также цирконий используется в качестве легирующего компонента некоторых броневых, нержавеющих и жаропрочных сталей.

На таком известном свойстве циркония, как поглощение газов в нагретом состоянии, основано его применение при спекании порошков металлов, а также в электровакуумной технике. Так при температуре 300 o C цирконий поглощает водород, а при 400 o C и выше взаимодействует с кислородом и азотом.

В настоящее время в клиниках травматологии и челюстно-лицевой хирургии для лечения множественных переломов костей применяется метод фиксаторов (имплантантов), которые фиксируют обломки костей совершенно, исключая сдвиги, что способствует срастанию костных тканей и заживлению послеоперационной раны.

В практике производители имплантантов применяют для изготовления пластин и винтов нержавеющую сталь и титановые сплавы.

Использование медицинских имплантантов из циркониевых сплавов предоставляет ряд преимуществ: высокая коррозионная стойкость материала; отличная биологическая совместимость (отсутствие аллергических реакций и отторжения), благодаря которой, отпала необходимость в повторном хирургическом вмешательстве для извлечения имплантантов; высокие прочностные свойства циркониевых сплавов. Относительно невысокая плотность сплава позволяет облегчить конструкцию имплантанта; пластичность обеспечивает точную подгонку гибом имплантанта по контуру кости.

Перечень инструментов и имплантантов для челюстно-лицевой хирургии и нейрохирургии весьма широк: более двух десятков видов пластин и скоб, кортикальные винты для крепления, кровоостанавливающие зажимы, сверла и нити для наложения швов при операциях мозга!

Цирконий, как и его сплавы, не обладает раздражающим действием на окружающие мягкие ткани и кость, совместим с биологическими тканями, оказывает особое влияние на них. Медики установили, что ношение сережек из циркония заживление ранки мочки уха после прокалывания происходит на 2-3 дня раньше, чем при ношении сережек из золота (амальгамы золота – с ртутью, загнивание уха). Кроме того, люди, носящие бижутерию, изготовленную с применением циркония или цирконов, отмечали некоторое улучшение общего состояния в целом (в т.ч. плацебо).

Опыты дали незначительные положительные результаты при лечении циркониевыми браслетами, поясами и пластинами кожных заболеваний: дерматитах, нейродерматитах, детских экземах, при заболеваниях опорно-двигательного аппарата, отделов позвоночника, артритах и артрозах обменного генеза, переломах верхних и нижних конечностей и других заболеваниях. Положительный эффект наблюдается более чем у 90% пациентов.

Цирконий зарекомендовал себя как прекрасный материал для стоматологических имплантантов, при операциях на мозге, пластин для челюстно-лицевой хирургии.

У больных псориазом улучшение проявилось у 6% исследуемых. У пациентов страдающих заболеваниями опорно-двигательного аппарата улучшение наступало в 98% случаев! У гипертоников иногда слегка снижалось артериальное давление, уменьшились дозы принимаемых ими медикаментов.

Здоровая половина испытуемых не почувствовала каких-либо отрицательных влияний от ношения браслетов, но отметила улучшение общего состояния здоровья.

Таким образом, можно утверждать, что циркониевые браслеты и прочая бижутерия из этого металла, его сплавов и минералов не является панацеей от всех болезней, однако некоторый оздоровительный эффект на человеческий организм имеет (нужно учитывать радиоактивность).

Иван Грозный показывает сокровища Джерому Горсейю (не Испания). Художник А. Литовченко.

Голландские купцы посылали корабли на Кольский полуостров, где нет угля антрацита, поваренной соли галита и тем более ювелирных цирконов. Англичане препятствовали коммерции, вплоть до физической расправы и подкупа властей. По сообщению Симона ван Салингена, такой случай произошел в 1565 г., когда в Печенгской губе были убиты 13 человек, заключивших сделку. Голландцы добивались расследования убийства и посылали представителя в Москву, «но посадник новгородский был подкуплен английской и армянской («жидовской») компанией и друзьями убийц не пропускать его, чтобы таким образом жалоба на это убийство не дошла до Великого Князя (РФ), и чтобы не возникло бы для англичан какого-либо препятствия их торговле у Св. Николая, начатой за несколько лет перед тем». Все закончилось Архангельско-Северодвинской и Азовской военной операцией Петра I в XVII-XVIII в., расправой с проворовавшимися опальными стрельцами РФ и всевозможными пытками и казнями, прославленными в истории (РФ).

Цирконий имеет малое сечение захвата тепловых нейтронов. Поэтому металлический цирконий, не содержащий гафния, и его сплавы применяются в атомной энергетике для изготовления тепловыделяющих элементов, тепловыделяющих сборок и других конструкций ядерных реакторов. Так на американской атомной подводной лодке «Наутилус» был установлен реактор, полностью изготовленный из циркония. Позже выяснилось, что выгоднее делать из циркония оболочки топливных элементов (ТВЭЛов), а не стационарные детали активной зоны реактора.

Добавки циркония при легировании сталей увеличивают прочностные характеристики сплава. Так образцы сталей, не легированных цирконием разрушаются при нагрузке менее тонны, сталь того же состава, но с добавкой всего 0,1% циркония выдерживает нагрузку выше полутора тонн!

Двуокись циркония обладает интересным свойством: сильно нагретая, она излучает свет настолько интенсивно, что может быть использована в осветительной технике. На основе этого явления сконструировали лампу, в которой стержни накаливания были изготовлены из двуокиси циркония.

Дождевые плащи обязаны влагоотталкивающим свойствам солям циркония, которые входят в состав особой эмульсии для пропитки тканей. Соли циркония применяют для изготовления цветных (в палитрах CMYK и Pantone) типографских красок, специальных лаков, пластических масс. В качестве катализатора соединения циркония используют при производстве высокооктанового моторного топлива. Сернокислые соединения этого элемента славятся отличными дубильными свойствами.

Физические особенности природных цирконов.

Добывался минерал циркон, содержащий цирконий, на острове Цейлон, с которого впоследствии заезжие купцы контрабандой вывозили его в изобилии во многие страны (знаменитый «цветочек аленький» для купеческой дочки XVII-XVIII из русских народных сказок – бордовый циркон гиацинт).

Такую популярность кристаллы получили благодаря разнообразной окраске, имитирующей другие камни: от прозрачно-бесцветного (имитатор горного хрусталя) и бледного желто-коричневого (имитатор цитрина), переходящего в серо-зеленый (имитатор демантоида) до кроваво-красного (имитатор рубина и красной испанской Альмаденской киновари, опаснейшего ядовитого наркотического камня Западной Европы). И

Металлический циркон (с очень большой долей примесей) получил Й.Я. Берцелиус в 1824 году путем восстановления фтор-цирконат калия металлическим натрием:

К2(ZrF6) + 4Na → Zr + 2KF + 2NaF

В результате был получен серебристо-серый металл, который был настолько хрупким, что не поддавался механической обработке (ковке на наковальне в кузне). Причиной всему было большое содержание примесей. Вследствие чего применение данный элемент не получил. Долго ученые разных стран пытались решить проблему чистоты металла. Лишь в 1914 году удалось получить относительно чистый цирконий, а металл, поддающийся обработке (ковке, вальцовке, прокатке) примерно так же, как медь, смогли выделить лишь в 1925 году. Они отошли от традиционного и всеми используемого метода электролиза, воспользовавшись новым методом «наращивания», который заключался в том, что летучее соединение (в их случае это был тетрайодид циркония ZrI4) подвергалось термическому распаду в вакууме, а на раскаленной нити вольфрама оседал чистый металл.

Нахождение в природе

Цирконий – малораспространенный элемент: содержание его в земной коре составляет 0,025% по массе. Среди металлов по распространенности он занимает двенадцатое место. Цирконий сильно распылен и сколько-нибудь значительные скопления его встречаются редко.

Минерал циркон. Кристаллы (

2 см) в мариуполите (кристаллический щит Украины).
Октябрьский м-в, Приазовье, юго-восток Украины. Фото © А. Евсеев.

Зачастую кристаллы имеют небольшие размеры (всего несколько миллиметров), но бывают и исключения массой в десятки и даже сотни грамм. На Мадагаскаре нередки находки весом в несколько килограмм. В Соединенных Штатах Америки в Смитсоновском институте хранятся несколько цирконов, привезенных с острова Шри-Ланка. Они различаются по цвету и массе: самый большой циркон – коричневый весит 118,1 карата; желто-коричневый 97,6; желтый 23,5, бесцветный 23,9. Там же можно увидеть большие кристаллы из Бирмы и Тайланда.

Зачастую цирконы содержат множество примесей: железо, алюминий, редкоземельные металлы, гафний, бериллий, уран и прочие. В связи с этим ученые выделяют несколько разновидностей циркона: малакон, цитролит, альвит, аршиновит и многие другие.

Области применения циркония и содержащих его минералов крайне разнообразны, они связаны с отраслями высоких технологий и в то же время с производством самых обычных потребительских товаров.

Ферроцирконий (сплав циркония с железом), содержащий до 20% Zr, применяется в металлургии как раскислитель и дегазатор для стали. Химики и металлурги выяснили, что добавка циркония к железным сплавам, оказывает такое же влияние, как и введение в них кремния: улучшается качество нержавеющих и жароупорных сталей, повышается механическая прочность и свариваемость сталей.

Медноциркониевые сплавы используются для изготовления токопроводящих деталей электротехнической аппаратуры, нагревающихся во время работы. Введение циркония практически не влияет на высокую электропроводимость меди, но значительно повышает прочность и термостойкость сплава.

Сплавы алюминия с цирконием (до 3% Zr) являются коррозионноустойчнвыми, они находят свое применение в сетках катодных электровакуумных ламп.

Наибольшее значение цирконий, очищенный от гафния, приобрел в качестве конструкционного материала в ядерных реакторах. Высокая коррозионная устойчивость в сочетании с механической прочностью, высокой температурой плавления и малым эффективным поперечным сечением поглощения тепловых нейтронов позволили в последнее время широко использовать цирконий для покрытия тепловыделительных элементов (ТВЭЛов).

Низкий и равномерный коэффициент термического расширения, высокая сопротивляемость коррозии, а также высокая механическая прочность и химическая стойкость обусловили применение циркония для изготовления высококачественной химической аппаратуры, медицинского оборудования, имплантантов и нитей для нейрохирургии.

Изоляторы в высокочастотном оборудовании, изготовленные из материалов, содержащих цирконий, значительно снижают потери энергии.

Он используется при получении термозащитных покрытий, высокоогнеупорных изделий, твердых электролитов, жаростойких эмалей, тугоплавких стекол, различных видов керамики, керамических пигментов, катализаторов, режущих инструментов и абразивных материалов, искусственных драгоценных камней. С бурным развитием современной электроники и компьютерной техники, а также различных средств связи, диоксид циркония начал применяться в волоконной оптике и производстве керамики, используемой в электронике.

Карбид циркония ZrC ввиду его большой твердости применяют в качестве шлифовального материала, а также для замены алмазов при резке стекла.

Главным сырьевым источником промышленного производства металлического циркония является минерал циркон ZrSiO4.

Основные методы получения металлического циркония можно разделить на три группы: 1) методы восстановления; 2) методы термической диссоциации и 3) электролитические методы.

Прежде всего, циркониевые руды проходят этап обогащения, для чего применяется гравитационный способ с очисткой концентрата электростатической и магнитной сепарацией. Металлический цирконий производят из его соединений, которые получают разложением концентрата. При этом возможны следующие варианты:

а) спекание с известью или карбонатом кальция с добавлением CaCl2 при температурах свыше 1100 o С:

ZrSiO4 + ЗСаО = CaZrO3 + Ca2SiO4

б) спекание с содой при температуре более 1000 o С или сплавление с едким натром (температура должна быть выше 500 o С):

ZrSiO4 + 2Na2CO3 = Na2ZrO3 + Na2SiO3 + 2CO2

в) спекание с фторосиликатом калия при температурах близких к 1000 o С:

ZrSiO4 + K2SiF6 = K2ZrF6 + 2SiO2

Получившийся фторцирконатный спек прогревают и омывают подкисленной водой, фторцирконат калия переходит в воду, при охлаждении раствора большая часть (75-90%) его выделяется.

г) хлорирование с углем при температуре около 1000 o С, при этом возможна предварительная карбидизация при температуре от 1700 до 1800 o С, предназначенная для удаления большей части кремния в виде легколетучего оксида (SiO). В результате получается хлорид циркония ZrCl4, который возгоняется и усиливается.

Из полученных кислых растворов выделяются соединения циркония по следующим методам:

а) гидролитическое осаждение основных сульфатов циркония хZrO2 * ySO3 * zH2O из сернокислых или солянокислых растворов;

б) кристаллизация оксихлорида циркония ZrOCl2 * 8H2O при выпаривании солянокислых растворов;

в) кристаллизация сульфата циркония Zr(SO4)2 при добавлении концентрированной серной кислоты или при выпаривании сернокислых растворов. В результате прокаливания сульфатов и хлоридов получают ZrO2.

Существует метод «наращивания», разработанный голландскими учеными ван Аркелем и де Буром. Он заключается в том, что летучее соединение (тетрайодид циркония ZrI4) подвергается термическому распаду в вакууме и на раскаленной нити вольфрама откладывается чистый металл.

К выше приведенным тепловым характеристикам циркония стоит добавить следующие: удельная теплоемкость в температурном коридоре 25-100 o С = 0,291 кДж/(кг∙К) или 0,0693 кал/(г∙ o С); коэффициент теплопроводности при 50 o С = 20,96 вт/(м∙К) или 0,050 кал/(см∙сек∙ o С); температурный коэффициент линейного расширения при температурах 20-400 o С = 6,9∙10-6. Температура перехода в состояние сверхпроводимости 0,7К.

И все же цирконий взаимодействует с кислотами, это происходит, если возможно образование анионных комплексов. Так при температуре выше 100 o C он взаимодействует со смесью азотной и плавиковой кислот и царской водкой:

3Zr + 4HNO3 + 18HF = 3H2(ZrF6) + 4NO + 8H2O

3Zr + 4HNO3 + 18HCl = 3H2(ZrCl6) + 4NO + 8H2O

Растворяется в плавиковой и горячей концентрированной (выше 50%) серной кислотах:

Zr + 6HF = H2(ZrF6) + 2H2

Совершенно иначе на воздухе ведет себя цирконий в виде стружки или порошка. В отличие от компактного металлического циркония эти пироморфные вещества легко самовоспламеняются на воздухе уже при комнатных температурах. Такой процесс является экзотермическим и происходит с большим выделением теплоты. Пылевидный цирконий в смеси с воздухом способен взрываться. Это – опасные грузы, транспортируемые по системе ДОПОГ опасные грузы (2004 г.).

Необычно взаимодействие циркония и с водой. Большинство металлов при контакте с водой подвергаются гальванической коррозии, которая заключается в переходе их катионов в воду. Цирконий же, как и при реакции на кислород, взаимодействуя с водой, покрывается защитной пленкой, которая не растворима. Таким образом, благодаря свойствам своей защитной пленки цирконий защищен от водной коррозии.

При нагревании цирконий начинает взаимодействовать с газами. Так при температурах выше 800 o C компактный цирконий начинает активно поглощать кислород:

С азотом цирконий начинает взаимодействовать при температурах 700-800 o C с образованием нитрида: ZrN.

При температуре выше 300 o C цирконий начинает поглощать водород, образуя твердый раствор и гидриды ZrH и ZrH2. При 1200-1300 o С в вакууме гидриды диссоциируют и весь водород может быть удален из металла.

С использованием материалов веб-сайта http://i-Think.ru/

ДОПОГ 1
Бомба, которая взрывается
Могут характеризоваться рядом свойств и эффектов, таких как: критической массой; разбросом осколков; интенсивный пожар/тепловой поток; яркая вспышка; громкий шум или дым.
Чувствительность к толчкам и/или ударам и/или теплу
Использовать укрытие, при этом держаться на безопасном расстоянии от окон
Оранжевый знак, изображение бомбы при взрыве

ДОПОГ 3
Легковоспламеняющиеся жидкости
Риск пожара. Риск взрыва. Емкости могут взрываться при нагревании (сверхопасны – легко горят)
Использовать укрытие. Избегать низких участков поверхности (ям, низин, траншей)
Красный ромб, номер ДОПОГ, черное или белое пламя

ДОПОГ 5.1
Вещества, которые окисляются
Риск бурной реакции, воспламенения или взрыва при контакте с горючими или легковоспламеняющимися веществами
Не допускать образования смеси груза с легковоспламеняющимися или горючими веществами (например опилками)
Желтый ромб, номер ДОПОГ, черное пламя над кругом

Интернет-магазин, продажа сувениров и аксессуаров, дружественный сайт
» Продажа сувениров, сумочек из кожи, бусы, четки, изделия из дерева, бронзы
» Пояса, сумочки, кожа, оригинальные и редкие аксессуары современной одежды
» Браслеты, серьги, кольца, «Ловец снов», подвески, сувениры ручной работы
» Продам черепа, хвосты, изделия из бисера, колье, открытки ручной работы

Ядовитые и радиоактивные опасные камни и минералы

Источник

• ← Циркониевый шторм что такое
• Цирконий в бижутерии что это →