Ruda cirkonija i lanac industrije cirkonija - Kamen temeljac industrije nuklearne energije

Cirkonijeva ruda, kao neizostavan "sigurnosni štit" za industriju nuklearne energije, njezina konstrukcija industrijskog lanca i pročišćavanje duboko čuvaju buduću liniju života ljudske čiste energije. Industrijski lanac proteže se od rudarenja i obogaćivanja, taljenja spužvastog cirkonija visoke-čistoće do precizne obrade legure cirkonija nuklearne-kvalitete. Kroz sinergiju strogih procesa i vrhunskih-tehnologija, kuje temeljnu barijeru koja osigurava siguran rad nuklearnih reaktora. Autonomna kontrola i kontinuirani napredak industrijskog lanca cirkonija ubrizgali su "sigurnosni ključ" u uspon nuklearne energije velikih zemalja, pružajući krajnju pouzdanost bez ikakve granice pogreške i podržavajući Kinu u učvršćivanju njezinih temelja i vođenju budućnosti u globalnoj energetskoj revoluciji.

【Osnovni koncepti i primjena cirkonija】

Cirkonij je kemijski element sa simbolom Zr. Njegov elementarni oblik je svijetlo sivi metal s visokom-talištem-. Glavni prirodni resurs cirkonija su cirkonij silikatni minerali, a njegov sirovi pijesak je cirkon. U 2018. Kina je identificirala resurse cirkonija kao jedan od 35 kritičnih minerala s iznimno visokom vanjskom ovisnošću i ključnim za gospodarski rast i nacionalnu sigurnost.

Nakon godina razvoja, postoje brojni proizvodi povezani s razvojem resursa cirkonija, koji se naširoko primjenjuju u raznim industrijskim područjima kao što su kemijsko inženjerstvo, metalurgija, materijali, zrakoplovstvo, elektroničke informacije, medicinska njega i nuklearna energija. Prema karakteristikama proizvoda, trenutna industrija cirkonija može se podijeliti u tri dijela: izvori cirkonija, kemijski cirkonij i metalni cirkonij. Industrija resursa cirkonija uglavnom uključuje istraživanje i primarnu obradu cirkonijevih ruda; kemijski cirkonij je važna osnovna kemijska sirovina i novi materijalni proizvod, koji se koristi kao visoko{2}}vatrostalni materijali, keramički pigmenti, keramički materijali, piezoelektrični materijali, umjetni dragulji, sredstva za zamućivanje keramičke glazure i aditivi za-staklo otporno na alkalije; metalni cirkonij uključuje nuklearni-cirkonij i industrijski-metalni cirkonij. Nuklearni-cirkonij uglavnom se koristi u cijevima za obloge nuklearnog goriva, cijevima za vodilice upravljačkih šipki i odstojnicima za pozicioniranje, dok je industrijski-metalni cirkonij, zbog svojih izvrsnih obradnih performansi i otpornosti na koroziju, postao važan materijal za opremu kemijske industrije.

【Sastav lanca industrije cirkonija】

Industrijski lanac cirkonija u Kini zrelo se razvio i uglavnom je podijeljen u tri karike: sirovine cirkonijeve rude uzvodno, poluproizvodi cirkonija u sredini i nizvodna polja primjene.

Uzvodno: sirovine cirkonijeve rude

Srž uzvodnog lanca industrije cirkonija je istraživanje i primarna obrada resursa rude cirkonija. Globalni izvori cirkonijeve rude su bogati i raspoređeni su na pet kontinenata, uglavnom u Pacifičkom pojasu i Africi. Međutim, više od 70% kineskih resursa cirkonijeve rude su primarne cirkonijeve rude, koje je teško odabrati i imaju visoke troškove rudarenja, te nisu u potpunosti iskorištene i iskorištene, što je rezultiralo ozbiljnim nedostatkom stvarnih rezervi koje se mogu iskoristiti. Iskopana nalazišta pješčane rude na plaži mogu zadovoljiti samo dio domaćih potreba za proizvodnjom i preradom, što dovodi do toga da kineska uzvodna ruda cirkonija uvelike ovisi o uvozu. Nakon preliminarnog ispiranja rude dobiva se cirkonski pijesak.

Srednji tok: međuproizvodi od cirkonija

Srednji tok obuhvaća taljenje i preradu, uključujući učinkovitu ekstrakciju i sintezu spojeva. U kemijskom polju cirkonija, cirkonijev oksiklorid je ključni intermedijer, a kineska Oriental Zirconium Industry ima 30% globalnog udjela s kapacitetom od 60.000 tona godišnje. Njegov produkt kalcinacije, cirkonijev dioksid, dalje se prerađuje u cirkonijev silikat, cirkonijev karbonat i druge derivate; u polju metalnog cirkonija, spužvasti cirkonij se proizvodi redukcijom magnezija ili elektrolizom rastaljene soli, a zatim se vakuumskim lučnim taljenjem potrošnog materijala formiraju ingoti od legure cirkonija. Među njima, legura N36 koju je razvila China Nuclear Zirconium Industry uspješno je primijenjena u nuklearnoj jedinici "Hualong One".

Nizvodno: Polja primjene

Nizvodna veza uključuje terminalnu primjenu cirkonija, proširujući se na proizvodnju različitih primjena. Tradicionalna područja uključuju cirkonijev silikat kao keramički izbjeljivač, cirkonijev dioksid kao visoko-temperaturni lončić i industrijski-cirkonij kao kemijski reaktor. Visoka -polja uključuju cirkonijeve legure za cijevi za obloge nuklearnog goriva, toplinske zaštitne premaze za zrakoplove, kompozitne materijale za oklop i tranzistore visoke dielektrične konstante.

【Globalna distribucija resursa cirkonija i tržišna struktura】

Prema podacima koje je 2024. objavio Geološki institut Sjedinjenih Država, australske rezerve cirkonija čine 74,7% ukupnih svjetskih rezervi, dok je udio Kine samo 0,1%. Kineska godišnja potražnja za cirkonijevom rudačom je otprilike 1,4 milijuna tona, ali njezina domaća godišnja proizvodnja je samo oko 140.000 tona, sa stopom vanjske ovisnosti od čak 90%. Međutim, 95% svjetskog cirkonija proizvodi se u Kini. Svake godine Kina uvozi veliku količinu cirkonijeve rude i polu{11}}prerađenog cirkonija, rafinira ih u proizvode od cirkonija, a većina ih se izvozi u europske zemlje kao što su Francuska i Njemačka.

Trenutačno su globalna nalazišta cirkonijeve i hafnijeve rude koja se iskopavaju uglavnom koncentrirana u Australiji i Africi, a sve su obalne sedimentne cirkonijeve i hafnijeve rude. Kombinirana proizvodnja cirkonija i hafnija iz Australije i Južne Afrike čini više od 60% ukupne svjetske proizvodnje, dok postoje samo male količine u Aziji i Americi. Australija je trenutno zemlja s najvećim izvorima cirkonija na svijetu, s proizvodnjom i obujmom izvoza koji je stalno na prvom mjestu u svijetu. Zbog činjenice da se obalne sedimentne naslage stvaraju u pijesku na plaži (obalni pijesak), rude cirkonija i hafnija koje se iskopavaju često su kontinuirano raspoređene duž obale.

【Ključni igrači u lancu industrije cirkonija】

U lancu industrije cirkonija, ključna poduzeća pokrivaju razvoj mineralnih izvora cirkonija, rafiniranje i druge daljnje primjene. Slijedi nekoliko poduzeća koja imaju značajne pozicije u domaćem i međunarodnom lancu industrije cirkonija:

Uzvodno: Uzvodno u lancu industrije dominiraju međunarodni divovi: australska Iluka kontrolira 1,65 milijuna tona resursa cirkonskog pijeska u bazenu Eucla, a britanski Rio Tinto razvija rudnik pijeska Richards Bay u Južnoj Africi, s rezervama od približno 5,56 milijuna tona; Kineska poduzeća kao što je Hainan Haiyu Mining dodala su 740.000 tona rezervi dobivanjem prava na rudarenje u Mozambiku i aktivno polažu prekomorske resurse.

Srednji tok: U fazi taljenja srednjeg toka, na području kemijskog cirkonija, kineska Oriental Zirconium Industry je vodeća u svijetu s godišnjim kapacitetom od 60.000 tona cirkonijevog klorid oksida, a američki Tronox postiže integriranu proizvodnju rudarstva i kemikalija; u području metalnog cirkonija, Kineska nacionalna nuklearna industrija cirkonija, kao što je domaća proizvedena legura N36 koja se koristi u "Hualong One", i Westinghouse iz Sjedinjenih Država dominiraju vrhunskim-tržištem.

Nizvodno: vrhunska-proizvodnja lanca industrije cirkonija koncentrirana je na nuklearnu energiju i vojna polja: francuski Orano osigurava sklopove za nuklearno gorivo M5 od cirkonijeve legure, američki ATI proizvodi HfB₂ ultra{2}}visoku-temperaturnu keramiku, a kineska tvrtka Aviation Engine Corporation razvija ZrC oklopne materijale. Domaća Nacionalna Nuclear Baotitanium Zirconium Industry profesionalna je tvrtka za nuklearne -cirkonijeve materijale, s proizvodnjom cirkonijevih materijala koji čini preko 80% zemlje, tvoreći tehnološki-intenzivno konkurentno okruženje.

【Budući trendovi lanca industrije cirkonija】

Globalni lanac industrije cirkonija trenutno je pod dvostrukim pritiskom monopola nad resursima i strukturne neravnoteže. Kao najveći svjetski potrošač cirkonija, Kina ima više od 90% ovisnosti o uvozu. Štoviše, sadržaj domaće cirkonijeve rude uglavnom je ispod 1%, s visokim troškovima rudarenja i značajnim rizicima za okoliš. U procesu taljenja, tradicionalna metoda alkalne fuzije stvara veliku količinu visokoalkalne otpadne vode (20-30 tona otpadne vode po toni cirkonijevog klorida). U međuvremenu, vrhunski-cirkonijevi materijali nuklearne kvalitete i dalje se oslanjaju na uvoz, što ukazuje na nedovoljnu autonomiju i kontrolu nad industrijskim lancem.

U skladu s razvojnom strategijom "dvostruke cirkulacije", Kina bi trebala u potpunosti iskoristiti prednosti komplementarnih resursa zemalja duž "Pojasa i puta" i povećati ulaganja u rudarski sektor u tim regijama. Također bi trebao provoditi sveobuhvatnu-diplomaciju resursa kako bi postigao razuman i-svestrani raspored istraživanja i razvoja prekomorskih resursa. Na razini poduzeća, domaće rudarske tvrtke trebale bi aktivno istraživati ​​i razvijati visoko{4}}kvalitetne strane rudnike cirkonija putem metoda kao što su kupnja kontrolnih udjela, preuzimanje manjinskih udjela ili potpuna akvizicija. Ovo će ubrzati "globalni" tempo kineskih poduzeća za proizvodnju cirkonija. Godine 2017. Ministarstvo rudarstva Mozambika odobrilo je dvije licence za rudarenje cirkon-titanovog pijeska za Hainan Haiyu Mining Co., Ltd., čime je tvrtki dodano 740.000 tona resursa cirkonija. Ovaj razvoj događaja pokazuje da su kineska rudarska poduzeća postigla početni uspjeh u povezanoj suradnji u inozemstvu.

S tehnološkim napretkom i kontinuiranim širenjem područja primjene, cirkonij će kao važan element imati sve značajniju ulogu. Trenutno Kina aktivno promiče globalnu rudarsku suradnju duž "Pojasa i puta" kako bi postigla pobjednički-cilj u mineralnim resursima, pružajući snažnu potporu dugoročnoj-oskrbi resursima cirkonija u Kini. Povećanjem konkurentnosti industrije, povećanjem ulaganja u znanstveno istraživanje i razvoj, poboljšanjem sposobnosti tehnoloških inovacija, usmjeravanjem poduzeća na blisku suradnju sa sveučilištima i istraživačkim institucijama, promicanjem integracije industrije, akademske zajednice i istraživanja te ubrzavanjem transformacije i primjene znanstvenih i tehnoloških dostignuća, razvoj industrije cirkonija može se učinkovitije promicati, a područja primjene cirkonija mogu se kontinuirano inoviran i proširen.