» » Минералы, руды и рудные концентраты циркония
06.02.2017

Весовое содержание циркония в земной коре 0,025%. По распространенности в земной коре он превосходит такие обычные металлы, как медь, цинк, олово, никель и свинец.
Известно около 20 минералов циркония. Они концентрируются главным образом в гранитных и щеточных (нефелин-сиенитовых) пегматитах.
Минералы циркония могут быть разделены на три группы:
1) двуокись циркония (минерал бадделеит и его разновидности);
2) ортосиликаты циркония (циркон и его разновидности);
3) цирконосиликаты натрия, кальция, железа и других элементов (эвдиалит, эвколит, катаплеит и др.).
Основными промышленными источниками циркония в настоящее время являются минералы бадделеит и циркон. Кроме того, сырьем могут служить минералы эвдиалит и эвколит, но они значительно беднее по содержанию циркония.
Бадделеит был открыт в 1892 г. на о. Цейлон, позже в Бразилии. По составу представляет собой почти чистую окись циркония. Обычно содержит примеси гафния (до нескольких процентов), изредка уран (до 1%) и торий (до 0,2%.), а также механические примеси минералов, содержащих SiO2, TiO2, Fe2O3 и др.
В наиболее чистых образцах содержится 98% ZrO2. В значительных количествах бадделеит найден в Бразилии. Минерал является обычной примесью в монацитовых песках (монацит — минерал, представляющий собой фосфат редкоземельных металлов) Разновидностью бадделеита является циркон — фавас, который образуется при выветривании эвдиалита и других более сложных минералов
Удельный вес бадделеита 5,5—6, твердость 6,5 по минералогической шкале, температура плавления 2700—2900° (в зависимости от содержания примесей, снижающих температуру плавления). В результате примитивного обогащения (отмучивание водой в желобах и ручная сортировка на столах) в Бразилии получают бадделеитовые концентраты под общим названием "циркит", представляющие собой смесь бадделеита и циркона примерно следующего состава (табл. 59).
Минералы, руды и рудные концентраты циркония

Основными примесями в концентратах являются кремнезем, железо, алюминий и титан. Для получения высококачественных концентратов применяют гравитационное обогащение на концентрационных столах (отделяются более легкие алюминий содержащие минералы) и электромагнитное обогащение (в магнитную фракцию переходят магнитные минералы железа и ильменит).
Циркон представляет собой ортосиликат циркония ZrSiO4 (67,2% ZrO2; 32,8% SiO2) и является наиболее распространенным минералом циркония. Концентрируется главным образом в пегматитах как гранитной, так в особенности щелочной магмы. Он часто встречается в россыпях, образующихся при разрушении коренных пород, в частности в золотоносных россыпях и монацитовых песках. Удельный вес циркона 4,4—4,7; твердость 7,5 по минералогической шкале.
Как видно из диаграммы состояния системы ZrO2—SiO2 (рис. 106), циркон плавится с разложением при температуре 1775°. Разложение циркона на ZrO2 и SiO2 наблюдается и в твердом состоянии при температуре выше 1540°.
Циркон с SiO2 при температуре 1675° образует эвтектику. Поэтому примесь кремнезема сильно снижает температуру плавления циркона.
Минералы, руды и рудные концентраты циркония

Циркон содержит обычно примесь гафния (содержание Hf колеблется от 0,5 до 4%), а также примеси Fe2O3 (до 0,35%) и CaO (0,05—4%). В более редких разновидностях встречаются редкоземельные элементы, ниобий, тантал, торий и уран.
Минерал окрашен в желтый, коричнево-красный, реже зеленый цвет. Встречаются бесцветные разновидности. Циркон не поддается действию минеральных кислот, за исключением плавиковой кислоты.
Цирконы склонны к так называемому метамиктному распаду, который состоит в превращении кристаллического вещества в аморфное стеклоподобное состояние при сохранении внешней формы кристалла. Полагают, что метамиктный распад циркона связан с нарушением связей в решетке циркона, вызываемом излучением α-частиц радиоактивными примесями (уран, торий) в минерале. Метамиктное изменение иногда приводит к полному распаду циркона на окислы ZrO2 и SiO2.
Обогащение руд, содержащих циркон, производится гравитационными методами в сочетании с магнитным и электростатическими методами. От кварца циркон отделяется концентрацией на столах. Отделение ильменита и граната (силикат алюминия, железа, кальция и других элементов) осуществляется магнитной сепарацией с применением слабых полей (циркон немагнитен). Монацит отделяется магнитной сепарацией в сильных полях. Рутил отделяется от циркона электростатическими методами или флотацией.
Для более полного отделения железа, что важно при использовании циркона в качестве составной части эмалей, применяют обработку концентрата концентрированной серной кислотой при нагревании.
В табл. 60 приведен состав цирконовых концентратов.
Минералы, руды и рудные концентраты циркония

Наиболее крупные месторождения циркона в зарубежных странах расположены в Австралии, Индии и Бразилии.
В России циркон найден на Урале, в приазовском щелочном массиве и в других районах страны.
Эвдиалит и эвколит. Состав минерала эвдиалита может быть выражен общей эмпирической формулой: (Na, Ca)6 Zr[Si6O18] [ОН, Cl]2. Эвколит — разновидность эвдиалита, содержащая ионы Fe2+. Е.Е. Костылевой выделен минерал промежуточного состава — мезодиалит.
Химический состав эвдиалита: 11,6—17,3% Na2O; 12—14,5% ZrO2; 3,1—7,1% FeO; 8,9—11,3% CaO; 47,2—51,2% SiO2; 0,7—1,6% Cl. Минерал содержит небольшие количества редкоземельных элементов (Ce, La, V), а также ниобий и легко разлагается кислотами. Цвет эвдиалита розовый или малиновый различных оттенков.
Эвдиалит и эвколит встречаются обычно в магматических щелочных породах (нефелиновых сиенитах). Известны месторождения в России, а также в Норвегии, Гренландии, Трансваале, Бразилии и других странах.