ஜிர்கோனியத்தின் பண்புகள் மற்றும் இருப்பு
ஜிர்கோனியம் (Zr) என்பது ஒரு வெள்ளி-வெள்ளை இடைநிலை உலோகம் ஆகும், இது தனிம வரிசை அட்டவணையின் தொகுதி 4 இல் அமைந்துள்ளது, அணு எண் 40 ஆகும். இது அதன் விதிவிலக்கான அரிப்பு எதிர்ப்பின்மை, அதிக உருகுநிலை (சுமார் 1855 °C), மற்றும் நல்ல நீளும் தன்மைக்கு பெயர் பெற்றது. இந்த பண்புகள் இதனை பல்வேறு உயர்-செயல்திறன் பயன்பாடுகளில் மதிப்புமிக்கதாக ஆக்குகின்றன.
இயற்கை இருப்பு
ஜிர்கோனியம் இயற்கையில் ஒரு தனித்த உலோகமாக ஒருபோதும் காணப்படுவதில்லை, ஆனால் பூமியின் மேலோட்டில் ஏராளமாக உள்ளது, 18வது மிகவும் பொதுவான தனிமமாக இது கருதப்படுகிறது. இதன் முதன்மை இயற்கையான வடிவம் ஜிர்கான் கனிமம் (ஜிர்கோனியம் சிலிகேட், ZrSiO₄) ஆகும். இந்த கனிமம் மிகவும் நீடித்தது மற்றும் வானிலை மாற்றங்களை எதிர்க்கும் தன்மை கொண்டது, இது படிவுப் படிவுகளில், குறிப்பாக கடற்கரை மணல்களில் குவிவதற்கு காரணமாகிறது.
இந்தியாவில், ஜிர்கான் நிறைந்த கனமான கனிம மணலின் குறிப்பிடத்தக்க படிவுகள் நாட்டின் விரிவான கடற்கரையோரம் காணப்படுகின்றன. குறிப்பிடத்தக்க பகுதிகள் கேரளா, தமிழ்நாடு, ஆந்திரப் பிரதேசம் மற்றும் ஒடிசா கடற்கரைகள் ஆகும், அங்கு இந்த மணல்கள் வணிக ரீதியாக வெட்டி எடுக்கப்படுகின்றன. பேடிலைட் (ஜிர்கோனியம் டை ஆக்சைடு, ZrO₂) போன்ற பிற ஜிர்கோனியம் தாங்கும் கனிமங்கள் அரிதானவை ஆனால் அவற்றையும் காணலாம்.
பிரித்தெடுத்தல் மற்றும் தொழில்துறை செயலாக்கம்
ஜிர்கோனியத்தை பிரித்தெடுக்கும் பணி முதன்மையாக ஜிர்கான் மணலில் தொடங்குகிறது. கடற்கரை படிவுகளிலிருந்து சேகரிக்கப்படும் இந்த மணல், பல்வேறு இயற்பியல் பிரிப்பு நுட்பங்களுக்கு உட்படுத்தப்படுகிறது. இந்த முறைகள், பெரும்பாலும் ஈர்ப்பு, காந்த மற்றும் மின்னியல் பிரித்தல் ஆகியவற்றை உள்ளடக்கி, இல்மனைட், ரூட்டைல் மற்றும் மோனாசைட் போன்ற பிற கனமான கனிமங்களிலிருந்து ஜிர்கானைப் பிரித்தெடுக்கப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
ஒருமுறை செறிவூட்டப்பட்ட பிறகு, ஜிர்கான் (ZrSiO₄) ஜிர்கோனியம் டை ஆக்சைடை (ZrO₂) பெறுவதற்காக செயலாக்கப்படுகிறது. இது ஒரு மின்சார ஆர்க் உலைக்குள் கார்பனுடன் ஜிர்கானை சூடாக்குவது அல்லது சோடியம் கார்பனேட்டுடன் வினைபுரிவது போன்றவற்றை உள்ளடக்கியது. உயர் தூய ஜிர்கோனியம் உலோகத்திற்காக, குறிப்பாக அணுசக்தி பயன்பாடுகளுக்கு, ஜிர்கோனியம் டெட்ராக்ளோரைடு (ZrCl₄) பொதுவாக டை ஆக்சைடிலிருந்து தயாரிக்கப்படுகிறது. பின்னர் ஜிர்கோனியம் டெட்ராக்ளோரைடு, க்ரோல் செயல்முறை எனப்படும் ஒரு செயல்பாட்டில் மெக்னீசியம் உலோகத்தைப் பயன்படுத்தி குறைக்கப்படுகிறது, இது ஜிர்கோனியம் ஸ்பாஞ்ச் உலோகத்தை உருவாக்குகிறது. இந்த ஸ்பாஞ்ச் பின்னர் உருக்கப்பட்டு, சுத்திகரிக்கப்பட்டு தூய ஜிர்கோனியத்தின் கட்டிகளை உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது. இந்தியன் ரேர் எர்த்ஸ் லிமிடெட் (IREL) போன்ற நிறுவனங்கள் இந்தியாவில் ஜிர்கான் உட்பட கனமான கனிம மணலைச் செயலாக்குவதில் ஒரு பங்கை வகிக்கின்றன.
ஜிர்கோனியம் மற்றும் அதன் சேர்மங்களின் அன்றாடப் பயன்பாடுகள்
1. செராமிக் ஓடுகள் மற்றும் சானிட்டரி வேர்
ஜிர்கோனியம் டை ஆக்சைடு, பொதுவாக ஜிர்கோனியா என்று அழைக்கப்படுகிறது, உயர்தர செராமிக் ஓடுகள், சானிட்டரி வேர் மற்றும் பளபளப்பு உற்பத்தியில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இதன் சேர்க்கை இந்த தயாரிப்புகளின் கடினத்தன்மை, நீடித்துழைப்பு மற்றும் வெண்மைத்தன்மையை மேம்படுத்துகிறது. இந்தியாவில் பல நவீன வீடுகள் மற்றும் வணிக கட்டிடங்கள், தேய்மானத்திற்கு மேம்பட்ட எதிர்ப்பு மற்றும் பிரகாசமான பூச்சுக்காக ஜிர்கோனியாவைக் கொண்ட தரை மற்றும் சுவர் ஓடுகளைப் பயன்படுத்துகின்றன.
2. நகைகள் மற்றும் ரத்தினக் கற்கள்
கியூபிக் ஜிர்கோனியா (CZ) என்பது ஜிர்கோனியம் டை ஆக்சைட்டின் செயற்கை படிக வடிவம் ஆகும், இது ஒளியியல் ரீதியாக ஒரு வைரத்தைப் போன்றது. அதன் பிரகாசம், தெளிவு மற்றும் மலிவான தன்மை காரணமாக, இது மோதிரங்கள், காதணிகள் மற்றும் பதக்கங்கள் உட்பட பல்வேறு வகையான நகைகளில் வைர சிமுலண்டாக பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, இதனால் இந்தியாவில் நாகரீகமான ஆபரணங்கள் அனைவருக்கும் கிடைக்கின்றன.
3. உயர்-வெப்பநிலை வெப்ப எதிர்ப்புப் பொருட்கள்
ஜிர்கோனியம் டை ஆக்சைடு மற்றும் ஜிர்கான் மிக அதிக உருகுநிலைகளையும், உயர்ந்த வெப்பநிலையில் இரசாயன நிலைத்தன்மையையும் கொண்டுள்ளன, இது அவற்றை சிறந்த வெப்ப எதிர்ப்புப் பொருட்களாக ஆக்குகிறது. எஃகு, கண்ணாடி மற்றும் சிமெண்ட் உற்பத்தி செய்யும் தொழில்கள் போன்ற அதிக வெப்பநிலையில் செயல்படும் தொழில்களில் உலைகள், சூளைகள் மற்றும் குரூசிபில்களை வரிசைப்படுத்த அவை பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இந்தத் தொழில்கள் இந்தியாவின் உள்கட்டமைப்பு மற்றும் உற்பத்தித் துறைகளுக்கு அடிப்படையானவை.
4. பல் மற்றும் மருத்துவ உள்வைப்புகள்
ஜிர்கோனியாவின் உயிரியல் இணக்கத்தன்மை, வலிமை மற்றும் அழகியல் பண்புகள் அதை பல் மருத்துவத்தில் பெருகிய முறையில் விரும்பப்படும் பொருளாக ஆக்குகின்றன. இது பல் கிரீடங்கள், பாலங்கள் மற்றும் உள்வைப்புகளை தயாரிப்பதற்கும், மறுசீரமைப்பு பல் சிகிச்சைகளுக்கு உலோகம் இல்லாத மற்றும் நீடித்த விருப்பத்தை வழங்குவதற்கும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. மனித உடலில் அதன் செயலற்ற தன்மை மருத்துவ உள்வைப்புகளில் அதன் பயன்பாட்டிற்கு நன்மை பயக்கிறது.
5. அணு மின் உற்பத்தி
ஜிர்கோனியம் கலவைகள், முக்கியமாக ஜிர்கலாய், அணு உலைகளில் முக்கியமான கூறுகள். இந்த கலவைகள் யுரேனியம் எரிபொருள் கம்பிகளுக்கு உறைபொருளாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, ஏனெனில் அவற்றின் குறைந்த வெப்ப நியூட்ரான் பிடிப்பு குறுக்குவெட்டு, அதாவது அவை மிகக் குறைந்த நியூட்ரான்களை உறிஞ்சி, அணு சங்கிலி எதிர்வினையை திறம்பட தொடர அனுமதிக்கின்றன. உலைக்குள் உள்ள உயர்-வெப்பநிலை நீர் சூழல்களில் அவற்றின் அரிப்பு எதிர்ப்பும் முக்கியமானது. இந்த பயன்பாடு இந்தியாவின் அணு மின் நிலையங்களின் செயல்பாட்டிற்கு மிகவும் முக்கியமானது, நாட்டின் மின்சார விநியோகத்திற்கு இது பங்களிக்கிறது.