Цирконий.

Как выше, циркониевые руды и содержат не более 1-2% диоксида циркония, в основном десятые доли. Промышленность же использует только циркониевые концентраты, состоящие почти на 100% из одного циркона или. Значит, добытые руды, состоящие из минералов пустой породы и минералов, надо предварительно обработать, т. о. отделить пустые, породообразующие минералы от рудных минералов циркония. Эта, казалось бы, простая задача на практике вырастает в весьма сложную проблему, так как требуется перерабатывать массы руды или песков, применять сложные механические и физико-химические процессы. Совокупность этих процессов, приводящих к разделению породообразующих и рудных минералов, называется обогащением полезных ископаемых. Коренные и россыпные циркониевые руды обогащаются по-разному.

Коренные руды, представляющие собой твердые, крепкие скальные породы, добываемые из недр в виде крупных обломков, глыб и валунов, требуют предварительного дробления и измельчения до такой крупности зерен, при которой рудные циркониевые минералы высвобождались бы от сростков с породообразующими. Затем освобожденные от сростков породообразующие и рудные минералы разделяются на различных аппаратах но, магнитным или каким-либо другим свойствам: породообразующие минералы имеют обычно удельную массу 2- 3 г/см3, а циркон и другие циркониевые минералы — более 4 г/см3. На основании такой разницы в плотности их можно отделить друг от друга. Однако в концентрат тяжелых минералов с циркониевыми могут попадать магнетит, рутил, сульфиды, гранаты.

Погребенные прибрежно-морские с цирконом, ильменитом и рутилом, правда, более древнего происхождения (палеозойские и даже), известны и в центральной часта Азиатского континента. Многие из них детально разведаны, но пока не отрабатываются промышленностью.

Своеобразным, но мало распространенным видом циркониевого сырья являются битуминозные песчаники, обнаруженные в Канаде. По данным разведки, в этих песчаниках содержится около 2 млн. т циркона, причем достоверно установлен 1 млн. т этого минерала. Предполагается извлечение циркона из хвостов переработки нефтеносных песков и из золы, остающейся от сжигания битумного кокса. По мнению специалистов, обогащение этих продуктов позволит получать ежегодно 20 тыс. т концентрата.

Итак, мы закончили обзор месторождений циркона. А теперь посмотрим, сколько же учтенных запасов циркона, циркония и сопутствующего ему гафния имеется в недрах земной коры нашей планеты, надолго ли хватит человечеству этих столь важных для научно-технического прогресса материалов. Общие запасы циркона, точнее условного концентрата с содержанием 65% 7л02, в капиталистических и развивающихся странах оцениваются в 40,7 млн. т, или в 26,4 млн. т диоксида циркония.

Потенциальные запасы следует связывать только с запасами циркона и рассчитывать их, исходя из соотношения циркония и гафния. В среднем оно составляет 60 : 1. Поэтому мировые запасы диоксида гафния можно принять в 450 тыс. т.

Как оцепить, много это или мало — 40,7 млн. т учтенных запасов циркона, соответственно 26,4 млн. т диоксида циркония и 450 тыс. т диоксида гафния?

Прежде чем рассказать о геохимии этих элементов и об условиях, способствующих их концентрации, надо рассмотреть основные кристаллохимические особенности циркония и гафния. Дело в том, что именно эти особенности предопределяют их геохимию и поведение в различных процессах, происходящих в недрах земной коры.

Находясь в периодической системе элементов Менделеева в четвертом вертикальном ряду между титаном и гафнием, а в горизонтальном — между ниобием и иттрием, цирконий по своим кристаллохимическим свойствам близок к этим, а также к другим элементам: скандию, редкоземельным, торию и урану, олову и танталу.

Порядковый номер циркония 40; значит, его нейтральный атом имеет ядро, заряд которого равен 40 ед. электричества. Соответственно на различных орбитах вокруг ядра находится 40 отрицательно заряженных электронов. Атомная масса ядра 91,22. Кроме 40 протонов, оно включает количество нейтронов, т. е. частиц, равных по массе протону, но не имеющих заряда, нейтральных. В природных условиях встречаются ядра циркония с количеством нейтронов от 50 до 56. Известно всего пять наиболее устойчивых природных изотопов циркония — 90Хт, 9). Широко распространен его массовое количество превышает 50% всех природных изотопов циркония. В целом же распределение их следующее:

Кратко охарактеризуем распространенность циркония и гафния в осадочных породах земной коры, покрывающих почти 75% поверхности суши нашей планеты. Правда, по массе они составляют всего около 10% литосферы, но с ними связаны важнейшие источники многих полезных ископаемых. Считается, что в осадочных породах заключено почти две трети всех извлекаемых из недр земных полезных ископаемых — уголь, нефть, соль, глина, песок, известняк, фосфориты, руды железа и марганца, многих металлов, в том числе и циркония.

Выделяют три основных типа осадочных пород: глинистые (около 50%), песчаные (около 25%), карбонатные (около 20%). Прочие осадочные породы (около 5%) представлены глиноземистыми (бокситы), железными, марганцовистыми образованиями, солями. Соотношение главных типов пород — глинистых, песчаных и карбонатных — составляет, по наиболее достоверным данным советского ученого Л. Б. Рухина, 5:3:2.

В целом для всех осадочных пород среднее содержание циркония, по данным А. П. Виноградова (1961-1962 гг.), 0,02%, гафния 0,0006%, отношение довольно высокое — 33,3 : 1, вероятно, из-за завышенного значения гафния в осадочных породах.