Характеристики циркония, применение камня, лечебные свойства

Что за химический элемент?

Цирконий входит в состав циркона. Некоторые минералоги считают, что свое имя он получил от своего «родителя». А другая группа ученых утверждает, что понятие цирконий восходит к арабскому языку. Его можно перевести как «киноварь» или серебряный цвет.

Цирконий считается рассеянным химическим элементом, так как отдельно он не встречается в естественной среде. В природе геологи его находят как силикат либо оксид. Существование циркония было доказано в начале XVIII века Берцелиусом – химиком из Швеции. Атомный номер циркония – 40. Химический элемент в таблице обозначен символом Zr (латинское название Zirconium).Киноварь как металл был получен в начале XX столетия в лабораторных условиях из циркона. Он представляет собой прутья серебристо-белого цвета.

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.

Свойства металла

Цирконий, полученный искусственным путем – это серебристо-белый металл. Внешний вид киновари схож со сталью. Металл обладает уникальными свойствами, которых нет ни у одного природного образования.

Физические

Киноварь обладает такими физическими свойствами:

• теплопроводностью — 23,86 Вт/(м x К);
• температурой кипения примерно 4350 °С;
• модулем упругости – 95–97 Гпа;
• жесткостью – около 600–1700 Мпа;
• способностью выдерживать нагревание до 2600 ˚С без деформирования;
• плотностью 6,5-10 г на см3.

А еще металл серебряного цвета обладает пластичностью, он способен плавится в вакууме и в инертных газах.

Химические

Самое главное химическое свойство циркония – высокая устойчивость к коррозии даже при нахождении в кислотах и щелочах. Но эта способность снижается при воздействии высоких температур. Еще металл серебряного цвета может образовывать сплавы с другими химическими элементами.

Биологические

Киноварь имеет и биологические свойства. Она оказывает огромное положительное влияние на человеческий организм. Хорошая жизнедеятельность некоторых органов зависит от циркония, ведь он является биоэлементом и входит в структуру их клеток. Эти данные были получены отечественными физиологами совсем недавно во время проведения дополнительных исследований химического элемента. Все положительные качества циркония изучаются постепенно, практически ежегодно становятся известны новые факты о металле серебряного цвета.

Во многих ведущих клиниках, специализирующихся на челюстно-лицевой хирургии и травматологии, применяется новейший метод. Он заключается в применении специальных фиксаторов при множественных переломах костей. Эти приспособления скрепляют обломки, исключают сдвиги частей кости. Это способствует более быстрому срастанию тканей, следовательно, скорейшему заживлению переломов. Данные фиксаторы изготовляют из циркония. Так же сплавы из титана, нержавеющей стали, киновари используют при создании различных винтов, скоб, пластин, креплений, которые применяют в хирургии и даже при операциях на головном и спинном мозге.

Имплантанты из сплавов киновари имеют множество преимуществ перед другими материалами:

• способность не ржаветь даже в агрессивной, кислотной среде;
• высокую биологическую совместимость с любыми тканями человеческого организма;
• отсутствие аллергических реакций при взаимодействии клеток с циркониевыми предметами;
• отличную прочность фиксаторов, несмотря на то, что их конструкция зачастую простая.

Сплавы благодаря своей уникальной структуре имеют невысокую плотность, поэтому изделия из них имеют облегченную массу. Это качество так же ценно при изготовлении фиксаторов. Ко всему вышеперечисленному можно добавить то, что пластичность металла серебряного цвета позволяет создавать приспособления, полностью соответствующие контуру поврежденной кости.

Киноварь не раздражает окружающие ее мягкие и косные ткани, а наоборот оказывает благотворное влияние на них. Медиками было установлено, что циркониевые сережки (вдетые сразу после проведения миниоперации) способствуют быстрому заживлению ранок на мочках уха после прокалывания. Процесс идет намного быстрее, чем при ношении изделий из золота.

Если постоянно носить украшения из металла серебряного цвета, то в скором времени отмечается улучшение общего физического состояния. А метеозависимые люди перестают остро реагировать на перепады температуры и магнитные бури. Уже опытным путем врачами установлено, что циркониевые изделия обладают такими лечебными свойствами:

• браслеты снимают раздражения при кожных заболеваниях и стабилизируют артериальное давление;
• пояса помогают при лечении заболеваний опорно-двигательного аппарата;
• пластины, которые накладывают на суставы, снимают боль при артрозах и артритах.

Даже при зубном протезировании опытные стоматологи рекомендуют выбирать материалы из киновари.

Но не стоит забывать, что циркониевые изделия не являются панацеей от всех болезней. Обязательно надо выполнять все назначения лечащего врача и принимать лекарства. А киноварь усилит действие препаратов традиционной медицины.

Месторождения

Первая тройка стран по запасам сырья – Австралия, ЮАР, Россия. Крупными массивами породы располагают Бразилия, США, Индия.

На долю России приходится десятая часть глобальных запасов:

• Большинство сосредоточено на Европейской части (Мурманская, Тамбовская, Нижегородская области).
• За Уралом это Томская, Читинская области.
• Неисчерпаемый резерв представляют сиениты Хибин на Кольском полуострове.

В США и на Мадагаскаре находят образцы циркона ювелирных либо коллекционных кондиций. В Хибинах – эвдиалиты.

Способы производства

Сырьем для промышленного производства металла серебряного цвета стал минерал циркон. Вначале полезное ископаемое проходит этап обогащения при помощи гравитационного способа, совмещенного с очищением руды сепарацией (электростатической и магнитной). Этот процесс заключается в спекании концентрата с известью, карбонатом кальция, содой при высоких температурах. Затем удаление из спека соединений кремния. Дальнейшее разложение соляной или серной кислотой, получение циркония из кислых растворов.

Существуют и другие способы получения киновари из цирконовых руд, но они нерентабельны из-за высокой себестоимости.

Главные особенности

Если рассматривать естественные природные условия, то цирконий возможно встретить исключительно в виде оксида или силиката. Среди всех самыми популярными являются ивделиты и водолиты. Цирконий и гафний имеют практически идентичную кристаллическую решетку. Больше всего циркониевого минерала в литосфере. В одной тонне земли содержится примерно 200 г этого элемента.

Если рассматривать морскую воду и анализировать ее состав, там можно встретить и соединения с цирконием. Но там его намного меньше, чем в грунте. Среди лидеров по количеству месторождений драгоценного камня выделяют:

• Австралию;
• Америку;
• Бразилию;
• Индию.

Больше всего добывают камня в Америке. Получали металл благодаря наращиванию, за счет чего из окислов образовывался цирконий.

Методы получения

Циркониевые полоски устанавливают на раскалённой нити вольфрама. Под влиянием высокой температуры выше 1800 С эта полоска прилипает к нагревателю, а остальные вещества сгорают. Через некоторое время этот метод перестал использоваться, поскольку специалисты пришли к выводу, что он неэкономичный, поэтому разработали способ Кроля. Во время его использования предварительно хлорируют диоксид циркония, после чего восстанавливают его магнием. Существуют еще некоторые способы получить этот драгоценный камень. Также его получают из оксида щелочным и вторичным путем.

Применение циркония

Металл серебряного цвета используется в разных производственных отраслях.

1. Электротехника. Из сплава циркония с ниобием изготовляют сверхпрочные проводники, способные выдерживать огромную нагрузку. Так же киноварью покрывают электронные платы.
2. Ядерная энергетика. Цирконием покрывают запчасти, из которых впоследствии собирают механизмы для термоядерных реакторов.
3. Металлургия. Из металла изготовляют части сталелитейных печей, способные выдерживать температуры в тысячу единиц.
4. Машиностроение. Цирконий становится материалом для создания насосов и арматур, которые работают в агрессивных, кислотных средах.
5. Пиротехника. Салюты и фейерверки с применением киновари выделяют значительное количество световой энергии практически без дыма.
6. Химическая промышленность. Цирконий становится сырьем для металлокерамических покрытий, обладающих высокой износостойкостью и невосприимчивостью к кислотам.
7. Оптика. Новейшие линзы изготовляют из фианита – материала, состоящего из обработанного по специальной технологии циркония с добавлением редкоземельных металлов.
8. Военная промышленность. Киноварь применяют как наполнитель для осветительных ракет и трассирующих пуль.

Металл серебряного цвета применяется в медицине, о чем подробно было рассказано выше. А так же при изготовлении эксклюзивной посуды, которая стоит достаточно дорого. Но она обладает прекрасными гигиеническими свойствами. Всемирно известные модельеры создают авторские ткани, обладающие влагоотталкивающим свойством. Оказывается, его обеспечивают соли циркония, входящие в состав эмульсии, которой пропитывают материал. Киноварь применяют при изготовлении некоторых типографских красок и специальных лаков.

Цирконий нашел свое применение и в промышленном масштабном производстве, и в небольших мастерских, в которых мастера создают авторские вещи.

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.

Минералы с содержанием циркония

Минералоги знакомы с полезными ископаемыми, содержащими киноварь:

1. Бадделеитом (оксидом циркония). Его применяют как добавку во время изготовления огнеупорной керамики. Так же минерал становится материалом для создания искусственных алмазов.

2. Эвдиалитом (цирконосиликатом). Эта руда подходит для производства редкоземельных металлов и циркония.

В природе пока не обнаружено еще минералов, имеющих в своем составе цирконий. Совсем недавно было установлено, что морская вода так же содержит соединения циркония. Но ученые пока не научились выделять металл из жидкости.

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.

Стоимость за грамм

Австралийский Союз и Южно-Африканская Республика уже давно являются основными поставщиками циркония на мировой рынок. Спрос на металл постоянно увеличивается. А количество поставляемого материала остается примерно на одном уровне. Поэтому его стоимость постоянно увеличивается.

На данный момент цена грамма киновари составляет около 100-200 рублей.

Цирконий знаком человеческому обществу уже столетие, но он до сих пор не открыл людям все свои тайны. Неясно, почему химический элемент получил свое имя, каково полное влияние металла на живой организм. Наверно известны не все серы, в которых можно применять удивительный металл серебряного цвета.

Статистические данные

Таким образом, процедура эта для любого государства, в том числе и для России, очень важная — производство циркония. Технология изготовления его сложна, но выпуск его — дело в любом случае более чем оправданное. На данный момент цирконий является единственным редким металлом, объемы производства и потребления которого исчисляются сотнями тысяч тонн. Россия по его запасам занимает четвертое место в мире. Структурно и качественно сырьевая база циркония в нашей стране сильно отличается от зарубежной. Более 50 % запасов руд этой группы в РФ связано с щелочными гранитами, 35 % — с циркон-рутил-ильменитовыми россыпями и 14 % — с бадделеитовыми камафоритами. За рубежом же почти все запасы подобных минералов сконцентрированы в прибрежно-морских зонах.

Влияние на человека

Цирконий не синтезируется биологическими организмами, но может поступать вовнутрь из воздуха либо с пищей.

Биологическое воздействие

Металл нашел применение медициной в следующих качествах:

• Антисептик – стимуляция заживления ран, защита от проникновения инфекций, гноения.
• Антиаллерген – сглаживает проявления аллергии.
• Защита от радиации.

Целители утверждают: серьги из металла в составе исцеляют кожу, гипертонию, артрозы, артриты.

Недостаток/избыток

«Отравиться» цирконием из продуктов питания невозможно: он содержится в микродозах.

Опасным может быть воздействие пыли металла на работников металлургических и добывающих предприятий.

Симптомы интоксикации:

• Раздражение кожных покровов.
• Пневмония.
• Болезни легких.

Металл аккумулируется мягкими тканями. Курс лечения предусматривает мероприятия по интоксикации организма.

Питание

Цирконием насыщены баранина, орехи (мускат, фисташки), бобовые. Он есть в перце чили, растительных маслах, крупах (овсяной, рисе, пшенной).

Ежесуточно человеку требуется 350 – 750 мкг элемента, в зависимости от возраста и массы тела.