1. 3. 1. 1. Giới thiệu về Ziricon (Zr), Ziricon dioxit (ZrO2) Nguyên tố Ziricon:
Ziricon là một kim loại quý, hiếm thuộc nhóm kim loại chuyển tiếp rất kém hoạt động ở nhiệt độ thường. Ziricon đã được Claprot tìm ra vào năm 1789 và đến
năm 1824 được Beselius điều chế ở dạng tự do khi khử Ziriconat Kaliflorua (K2ZrF6)
bằng Natri kim loại[11]. Là nguyên tố thuộc nhóm IVB với cấu hình điện tử:
1s22s22p63s23p63d104s24p64d25s2
Trong tự nhiên Zr tồn tại ở dạng chất bền, hàm lượng của nó trong tự nhiên vỏ
trái đất chiếm 2,8.10-2
% nằm phân tán trong các hợp chất nên được xếp vào loại nguyên tố hiếm.
Ziricon có màu trắng bạc, ở nhiệt nhiệt độ thường tinh thể có mạng lục phương và ở nhiệt độ cao có mạng lập phương tâm khối:
Ziricon khá bền với không khí và nước vì nhờ có lớp oxit ZrO2 mỏng bảo vệ và
bền với tác nhân ăn mòn.Ziricon không tác dụng với axit nhưng tác dụng với HF ở nhiệt độ cao[10].
Ziricon chỉ hoạt động hóa học ở nhiệt độ cao: Tác dụng với O2 tạo ra ZrO2, tác
dụng với các halogen tạo ZrX4. Trong các hợp chất của Zirconi, trạng thái oxi hóa đặc
trưng và bền nhất là Zr4+
. Đó là do ion Zr4+
có cấu hình electron bền của khí hiếm (Kr). Với những tính chất đặc biệt như độ chống ăn mòn cao, độ bền cơ học lớn, độ bền nhiệt cao nên Zr và hợp chất của nó là những vật liệu rất quý được sử dụng rất rộng rãi trong các ngành khoa học kỹ thuật đòi hỏi độ chính xác cao.
Ziricon dioxit ( ZrO2 ):
Ziricon dioxit hay Zirconia ( ZrO2 ) là chất rắn màu trắng, tồn tại dưới
======================================================== 30 ( a ) ( b ) ( c ) ( d ) ( e )
Hình 1. Một số dạng tinh thể của ZrO2
Trong tự nhiên Ziricon dioxit tồn tại dưới dạng khoáng Baledeit hoặc Ziricon có cấu trúc tinh thể không đều đặn với số phối trí là 8[10,11]. Ở điều kiện bình thường
cấu trúc đơn nghiêng của tinh thể ZrO2 được thể hiện qua các thông số:
a = 5,15 b = 5,21 α= ß = 900 γ# 900
ZrO2 là oxit kim loại bền có nhiều tính chất vật lý quý báu như: cứng, khó nóng
chảy bền nhiệt, có độ dẫn điện thấp, khả năng chịu va đập lớn, ngoài ra còn là chất dẫn điện ion vì thế nó là chất điện giải rắn tốt, Ziricon dioxit trơ về mặt hóa học không tác
dụng với nước, không phản ứng với kiềm và axit thông thường, nhưng bị H2SO4 đặc
phân hủy và tan trong HF đặc.
Theo nhiều tài liệu đã chứng minh thì tinh thể ZrO2 ở trạng thái tứ diện được
xem là một oxit rắn có tính axit mạnh có thể được sử dụng làm chất mang cho các loại xúc tác sử dụng trong quá trình chuyển hóa hóa học.
========================================================
31
1. 3. 1. 2. Nguồn Ziricon ở Việt Nam.
Trên thế giới hiện nay, Ziricon và các hợp chất của nó ngày càng được sử dụng nhiều trong công nghiệp, nhất là các nước công nghiệp phát triển như: Mỹ, Nhật, Tây Âu…vv. Chính vì vậy mà nhu cầu khai thác Ziricon và các hợp chất của nó là rất lớn[11].
Ở Việt Nam, Ziricon tồn tại ở hai khoáng vật chính là Ziriconia và Badeleit, tập trung chủ yếu ở ven biển Quảng Ninh và các tỉnh miền Trung nước ta. Thậm trí, Ziricon còn tồn tại trong quặng cát Titan ở ven biển miền Trung[10]. Ở nước ta hiện nay chưa đánh giá được cụ thể về tình hình khai thác cũng như chế biến các loại quặng thành những hợp chất có giá trị kinh tế cao này mà chỉ dừng ở mức độ khai thác quặng và bán cho nước ngoài. Có một số trung tâm nghiên cứu đã đưa ra quy trình điều chế
ZrOCl2 từ quặng Zirconia của Bình Thuận.
Quặng Zirconia chứa 64,2% ZrO2 ngoài ra là các hợp chất của Fe, Al, Mg, U,
W…Zircon ( ZrSiO4 ) là một hợp chất rắn không có màu nhất định nó phụ thuộc vào
thành phần tạp chất trong khoáng. Cấu trúc của Zircon là một oxit kép (ZrO2.SiO2)
[8]được mô tả như sau:
========================================================