Gunnar Nordberg
Matukio na Matumizi
Imekadiriwa kuwa zirconium (Zr) inajumuisha karibu 0.017% ya lithosphere. Kwa sababu ya shughuli zake za juu sana za kemikali kwa joto kidogo tu juu ya joto la kawaida la anga, kipengele hutokea tu katika majimbo ya pamoja. Ores ya kawaida ni zircon (ZrO2) na baddeleyite (ZrSiO4) Zirconium hupatikana katika tishu zote za wanyama.
Hafnium (Hf) hupatikana ikihusishwa na zirconium katika matukio yake yote ya nchi kavu. Kiasi cha hafnium hutofautiana lakini wastani wa 2% ya jumla ya zirconium pamoja na hafnium. Katika ore moja tu, chini katika vipengele vyote viwili, hafnium imepatikana kwa wingi zaidi kuliko zirconium. Ushahidi wa kimaelezo unaonyesha kuwa usambazaji pia ni takriban 2% ya hafnium katika jumla ya zirconium-plus-hafnium katika ulimwengu. Vipengele hivi viwili vinafanana kwa karibu zaidi katika sifa zao za kemikali kuliko jozi nyingine yoyote katika jedwali la upimaji. Kufanana ni kubwa sana kwamba hakuna tofauti za ubora ambazo zingeruhusu kujitenga kwao. Kwa sababu hii, inaweza kuzingatiwa kuwa zaidi ya zirconium ambayo imetumiwa, na kwa misingi ambayo madhara ya kisaikolojia yameripotiwa, ina hafnium 0.5 hadi 2%.
Zircon imethaminiwa tangu zamani kama jiwe la vito, kwani hutokea kwa kawaida katika fuwele kubwa moja; hata hivyo, akiba nyingi za madini ya zirconium zinazofaa kibiashara ziko kwenye mchanga wa ufuo au sehemu nyinginezo ambapo madini ya zirconium ambayo ni nzito na ajizi ya kikemikali yamewekwa huku sehemu nyepesi za miamba iliyotokea imesambaratishwa na kusombwa na hatua hiyo. ya maji. Amana kubwa ya mchanga huo wa pwani hujulikana nchini India, Malaya, Australia na Marekani. Baddeleyite katika amana za manufaa ya kibiashara ilionekana kwa mara ya kwanza nchini Brazili, na tangu wakati huo imepatikana katika idadi ya maeneo mengine ikiwa ni pamoja na Uswidi, India na Italia. Baadhi ya madini ya zirconium pia yamechimbwa kibiashara nchini Madagascar, Nigeria, Senegal na Afrika Kusini.
Zircon hutumiwa kama mchanga wa msingi, abrasive, na kama sehemu ya nyimbo za zircon na zirconia za kinzani kwa crucibles za maabara. Inapatikana katika nyimbo za kauri ambapo hufanya kama opacifier katika glazes na enamels. Matofali ya zircon na zirconia hutumiwa kama bitana kwa tanuu za glasi. Fomu za Zirconia pia hutumika kama mfu kwa uchimbaji wa metali zote mbili za feri na zisizo na feri na kama vifuniko vya kumwaga metali, haswa kwa utupaji unaoendelea.
Zaidi ya 90% ya metali ya zirconium sasa inatumika katika uzalishaji wa nishati ya nyuklia kwa sababu zirconium ina sehemu mtambuka ya kunyonya kwa neutroni na upinzani wa juu wa kutu ndani ya vinu vya atomiki, mradi tu haina hafnium. Zirconium pia hutumiwa katika utengenezaji wa chuma cha kutupwa, chuma na vifaa vya upasuaji. Inatumika katika taa za arc, pyrotechnics, katika fluxes maalum za kulehemu, na kama rangi katika plastiki.
Metali ya zirconium ya unga hutumiwa kama "kipata" katika mirija ya joto ili kunyonya chembechembe za mwisho za gesi baada ya kusukuma na kutoa gesi ya vipengele vya bomba. Katika mfumo wa Ribbon nzuri au pamba, chuma pia hutumiwa kama kichungi katika balbu za picha za flash. Chuma kubwa hutumiwa ama safi au kwa fomu ya aloi kwa utando wa vyombo vya majibu. Pia hutumiwa kama bitana kwa pampu na mifumo ya bomba kwa michakato ya kemikali. Aloi bora zaidi inayopitisha ya zirconium na kolombimu imetumika katika sumaku yenye uwanja wa 6.7 T.
Zirconium carbudi na zirconium diboride zote mbili ni ngumu, kinzani, misombo ya metali ambayo imetumika katika kukata zana za metali. Diboride pia imetumika kama koti la thermocouple katika tanuu za wazi, kutoa thermocouples za muda mrefu sana. Zirconium tetrakloridi hutumika katika usanisi wa kikaboni na katika dawa za kuzuia maji kwa nguo. Pia ni muhimu kama wakala wa ngozi.
Hafnium chuma imetumika kama ufunikaji wa tantalum kwa sehemu za injini ya roketi ambazo lazima zifanye kazi katika hali ya joto ya juu sana na yenye mmomonyoko. Kwa sababu ya sehemu yake ya msalaba ya mafuta-neutroni, hutumika pia kama nyenzo ya vidhibiti vya vinu vya nyuklia. Kwa kuongeza, hafnium hutumiwa katika utengenezaji wa electrodes na filaments za balbu za mwanga.
Hatari
Sio sahihi kusema kwamba misombo ya zirconium ni ajizi ya kisaikolojia, lakini uvumilivu wa viumbe vingi kwa zirconium inaonekana kuwa kubwa kwa kulinganisha na uvumilivu kwa metali nyingi nzito. Chumvi za zirconium zimetumika kutibu sumu ya plutonium ili kuondoa plutonium (na yttrium) kutoka kwa uwekaji wake kwenye mifupa na kuzuia uwekaji wakati matibabu yalianza mapema. Katika kipindi cha utafiti huu, ilibainika kuwa lishe ya panya inaweza kuwa na kiasi cha 20% ya zirconia kwa muda mrefu bila athari mbaya, na kwamba LD ya mishipa.50 ya sodiamu zirconium citrate kwa panya ni takriban 171 mg/kg uzito wa mwili. Wachunguzi wengine wamepata LD ya ndani50 ya 0.67 g/kg kwa zirconium lactate na 0.42 g/kg kwa bariamu zirconate katika panya na 51 mg/kg ya sodium zirconium lactate katika panya.
Misombo ya Zirconium imependekezwa na kutumika kwa matibabu ya juu ya ugonjwa wa ugonjwa wa Rhus (sumu ivy) na kwa deodorants za mwili. Baadhi ya misombo ambayo imetumiwa ni zirconia ya hydrous ya kaboni, zirconia ya hidrosi na lactate ya zirconium ya sodiamu. Kumekuwa na idadi ya ripoti za uzalishaji wa hali ya ngozi ya granulomatous kutokana na maombi haya.
Ya maslahi ya moja kwa moja kuhusiana na mfiduo wa kazi ni athari ya kuvuta pumzi ya misombo ya zirconium, na hii imekuwa chini ya uchunguzi wa kina kuliko njia nyingine za utawala. Kumekuwa, hata hivyo, majaribio kadhaa na angalau ripoti moja ya mfiduo wa binadamu. Katika tukio hili, mhandisi wa kemikali aliyeishi kwa muda wa miaka saba katika kiwanda cha kusindika zirconium na hafnium alionekana kuwa na hali ya mapafu ya granulomatous. Kwa kuwa uchunguzi wa wafanyikazi wengine wote haukuonyesha vidonda vya kulinganishwa, ilihitimishwa kuwa hali hiyo labda ilihusishwa na mfiduo mzito wa beriliamu kabla ya kufichua zirconium.
Mfiduo wa wanyama wa majaribio kwa misombo ya zirconium ilionyesha kuwa zirconium lactate na zirconate ya bariamu zote zilitoa nimonia kali, inayoendelea, sugu ya ndani katika viwango vya zirconium ya angahewa ya takriban 5 mg/m.3. Viwango vya juu zaidi vya sodiamu zirconium lactate ya angahewa ya 0.049 mg/cm3 kwa mfiduo mfupi zaidi imepatikana kutoa jipu peribronchial, peribronkiolar granulomas na lobular pneumonia. Ingawa nyaraka za zirconium pneumoconiosis kwa binadamu zimekosekana, waandishi wa utafiti mmoja walihitimisha kwamba zirconium inapaswa kuchukuliwa kuwa sababu inayowezekana ya nimonia, na kupendekeza kuchukua tahadhari zinazofaa mahali pa kazi.
Idadi ndogo ya uchunguzi juu ya sumu ya misombo ya hafnium imeonyesha sumu kali zaidi kuliko ile ya chumvi ya zirconium. Hafnium na misombo yake husababisha uharibifu wa ini. Kloridi ya Hafnyl kwa 10 mg/kg ilizalisha mshtuko wa moyo na mishipa na kukamatwa kwa kupumua kwa paka kwa njia sawa na chumvi za zirconium zinazoyeyuka; LD ya intraperitoneal50 ya 112 mg/kg kwa hafnium si ndogo sana kuliko ile ya zirconium.
Hatua za Usalama na Afya
Moto na mlipuko. Zirconium ya chuma kwa namna ya poda nzuri huwaka katika hewa, nitrojeni au dioksidi kaboni. Poda hizo hulipuka hewani katika kiwango cha 45 hadi 300 mg/l, na zinajiwasha zenyewe ikiwa zimetatizwa, pengine kwa sababu ya umeme tuli unaotokana na mgawanyo wa nafaka.
Metali za poda zinapaswa kusafirishwa na kushughulikiwa katika hali ya mvua; maji ni kawaida kutumika kwa wetting. Wakati poda imekaushwa kabla ya matumizi, kiasi kilichotumiwa kinapaswa kuwekwa kidogo iwezekanavyo na shughuli zinapaswa kufanywa katika cubicles tofauti ili kuzuia uenezi katika tukio la mlipuko. Vyanzo vyote vya kuwasha, pamoja na chaji za umeme tuli, vinapaswa kuondolewa kutoka kwa maeneo ambayo poda inapaswa kushughulikiwa.
Nyuso zote katika eneo hilo zinapaswa kuwa zisizo na nguvu na zisizo na imefumwa ili ziweze kuosha na maji na zihifadhiwe kabisa kutoka kwa vumbi. Poda yoyote iliyomwagika inapaswa kusafishwa mara moja na maji ili isiwe na nafasi ya kukauka mahali. Karatasi na vitambaa vilivyotumika ambavyo vimechafuliwa na poda vinapaswa kuwekwa kwenye vyombo vilivyofunikwa hadi viondolewe kuchomwa moto, ambayo inapaswa kufanywa angalau kila siku. Poda zilizokaushwa zinapaswa kusumbuliwa na kushughulikiwa kidogo iwezekanavyo, na kisha tu kwa zana zisizo na cheche. Aprons za mpira au plastiki, ikiwa huvaliwa juu ya nguo za kazi, zinapaswa kutibiwa na kiwanja cha kupambana na static. Nguo za kazi zinapaswa kufanywa kutoka kwa nyuzi zisizo za synthetic isipokuwa kutibiwa kwa ufanisi na vifaa vya antistatic.
Michakato yote inayotumia zirconium na au hafnium inapaswa kubuniwa na kuingiza hewa ili kuweka uchafuzi wa hewa chini ya vikomo vya kukaribia aliyeambukizwa.