زیرکن (Zircon) چیست؟
زیرکن (Zircon) یک کانی معدنی سیلیکات زیرکنیوم با ترکیب شیمیایی ZrSiO4 و ساختار بلوری چهاروجهی (تتراگونال) است. در سراسر جهان به عنوان عنصر تشکیل دهنده بسیار جزئی در سنگهای آذرین ، دگرگونی و رسوبی رایج است. زیرکن تقریباً 2000 سال است که به عنوان سنگ زنیتی محبوب مورد استفاده قرار گرفته است.
زیرکن در طیف گسترده ای از رنگ ها رخ می دهد و در انواع رنگهای خوش‌رنگ میتوانید آنها را بیابید. بیشتر نمونه‌های طبیعی زرد ، قرمز یا قهوه ای هستند. از حرارت‌دهی و تابش می توان برای تولید رنگ های بی رنگ ، آبی ، سبز و بسیاری دیگر از زیرکن ها استفاده کرد. آبی محبوب ترین رنگ زیرکن است. حدود 80٪ زیرکن های فروخته شده امروز آبی هستند.زیرکن دارای درخشندگی و بازی آتش است که رقیب آن الماس میباشد. زیرکن بی رنگ گاهی به عنوان جایگزین کم هزینه برای شبهه الماس استفاده می شود. زیرکن را نباید با کوبیک زیرکونیا، که یک ماده ساخته شده توسط بشر است ، اشتباه گرفت. این سنگ در بیشتر خاکها و رسوبات آواری موجود است. رسوبات استخراج شده غنی حاوی این سنگ و زیرکن بازیابی شده برای تولید فلز زیرکنیوم و دی اکسید زیرکنیوم استفاده می شود. اینها در طیف گسترده ای از محصولات تولیدی و فرآیندهای صنعتی استفاده می شوند.
| جدول خصوصیات سنگ زیرکن | |
|---|---|
| ترکیب شیمیایی | ZrSiO4 |
| سیستم کریستالی | تتراگونال |
| رنگ | قهوه ای مایل به قرمز ، زرد ، سبز ، آبی ، خاکستری ، بی رنگ؛ در بخش نازک ، قهوه ای بی رنگ و کم رنگ |
| رنگ خاکه | سفید |
| شفافیت | شفاف تا مات |
| رخ | ناقص |
| شکستگی | ناهموار و صدفی |
| جلا | شیشه ای، روغنی تا الماس‌گونه |
| ضریب شکست نور | nω = 1.925 – 1.961 nε = 1.980 – 2.015 |
| شکست دوگانه | 0.0557 |
| سختی موهس | 7.5 |
| وزن مخصوص | 4.7–4.6 |
| فلورسانس | بسیاری از زیرکن ها فلورسنت هستند ، اما بعضی از آنها (عمدتا متامایکت) نیستند. زیرکن فلورسنت در موج کوتاه ، از شدت مبهم تا روشن ، سایه هایی از زرد ، طلایی-زرد و زرد-قهوه ای را نشان می دهد |
زیرکن در چه سنگهایی یافت میشود؟
زیرکن یک کانی فرعی اولیه در بیشتر سنگهای گرانیتی است. همچنین در گنیس و سایر سنگهای مشتق شده از دگرگونی سنگهای آذرین حاوی زیرکن وجود دارد. بلورهای آن به طور گسترده ای در بین سنگهای سطح زمین توزیع شده که می توان آن را یک کانی معدنی همه جا حاضر در نظر گرفت. با این حال ، به دلیل اندازه ذرات بسیار کوچک آن، معمولاً در سنگها و رسوبات مورد توجه قرار نمی گیرد. دانه های زیرکن با اندازه چند میلی متر نادر است آنها معمولاً در رنج اندازه 0.1–0.3 میلی متر هستند. این یکی از رایج ترین اما قابل اغماض‌ترین کانی های زمین استزیرکن در برابر تغییرات شیمیایی و سایش بسیار مقاوم است. هنگامی که مجموعه سنگهای حاوی زیرکن هوازده شده و رسوبات آنها شسته شوند ، تعداد حجیمی از بلورهای زیرکن ریز پراکنده می شوند. اینها می توانند در خاک ها ، رسوبات و صخره های رسوبی برای میلیون ها سال حتی میلیارد ها سال باقی بمانند. آنها می توانند در چندین چرخه بالاآمدگی ، هوازدگی ، فرسایش و رسوب گذاری جان سالم بدر ببرند.
برخی از بزرگترین بلورهای زیرکن در پگماتیتها ، سنگهای آذرین کربناتی معروف به کربناتیت‌ها و در سنگهای آهکی تغییر یافته توسط دگرگونی هیدروترمال تشکیل می شوند. این نمونه های بزرگ گاهی از پاکی بالایی برخوردار بوده و برای استفاده به عنوان سنگهای قیمتی مناسب است.
نحوه استخراج
زیرکن بیش از 2000 سال است که از جریان‌های گراولی (ماسه های) استخراج میشود. این استخراج اولیه عمدتا برای به دست آوردن کریستالهای زیبا از نوع گوهری بود. امروزاین بلورها اغلب با معدنکاری یا لایروبی کردن رسوبات غنی از زیرکن تولید می شود. این رسوبات می توانند در کانسارهای ساحلی ، کرانه‌های دریا (ليتورال) یا آبرفتی باشند.
زیرکن دارای وزن مخصوص 4.6 تا 4.7 است که این مقدار بسیار بیشتر از دانه‌های رسوبات آواری معمولی است که بین 2.6 و 2.8 است. این اختلاف وزن مخصوص ویژه اجازه می دهد تا دانه های زیرکن با جداسازی مکانیکی از رسوبات بازیافت شود. روش های ویژه جداسازی وزن‌مخصوص امکان بازیافت آن و سایر مواد معدنی سنگین را از سنگ معدن حتی در درصد‌های کم نیز هم فراهم می کند. این سنگ معمولاً در عملیات استخراج معادن ایلمنیت و روتایل برای تیتانیوم به صورت محصول جانبی استخراج می شوند.
معادن زیرکن درجهان
زیرکن درجه صنعتی از بسیاری از مناطق جهان از ذخایر زمینی و دریایی با منشاء آبرفتی استخراج می شود. در ایالات متحده ، این سنگ در ویرجینیا ، جورجیا ، کارولینای شمالی و فلوریدا استخراج می شود. استرالیا ، آفریقای جنوبی ، چین ، اندونزی ، موزامبیک ، هند ، اوکراین ، سریلانکا ، ماداگاسکار ، برزیل ، کنیا و چندین کشور دیگر تولیدکننده مهمی در سال 2014 بودند. این ذخایر آبرفتی عمدتا شامل دانه های زیر میلی متر زیرکن است که از هوازدگی گرانیت حاصل می شود.
زیرکن باکیفیت گوهری صدها سال از رسوبات آبرفتی در سریلانکا ، کامبوج ، میانمار و ویتنام تولید شده است. ذخایر اخیر آنها در استرالیا ، نیجریه و ماداگاسکار است. سنگهای استخراج شده برای زرگون با کیفیت گوهری باید دارای بلورهایی با اندازه حداقل چند میلی متر با پاکی خوبی باشند. آنها معمولاً از هوازدگی سنگهای کربناتی و سایر انواع سنگهای مرتبط با فعالیت گرمابی حاصل می شوند. برخی از بهترین بلورهای زیرکن با گرید کیفیت بالا مستقیماً از حفره های پگماتیت استخراج می شوند.
کاربردهای صنعتی
ماسه زیرکن ضریب انبساط پایینی دارد و در دماهای بالا بسیار پایدار است. در ریخته گری عنوان ماده نسوز استفاده می شود. یکی از رایج ترین کاربردهای آن در تولید سرامیک است. دی اکسید زیرکنیوم (زیرکونیا) با گرم کردن ماسه زیرکن تا دمای کافی بالا برای تجزیه مولکول آن تولید می شود. به صورت پودر ، دی اکسید زیرکنیوم به رنگ سفید روشن ، بسیار بازتابی و از نظر حرارتی پایدار است.
از آن به عنوان سفید کننده و رنگدانه در لعابها و رنگیزه مورد استفاده در سرامیک و سفال استفاده می شود. زیرکونیای تثبیت شده با ایترایا برای تولید کوبیک زیرکونیا ، اجزای فیبر نوری ، پوشش های نسوز ، سرامیک ، دندان مصنوعی و سایر محصولات دندانپزشکی استفاده می شود.
زیرکن بعنوان سنگ معدن اصلی فلز زیرکنیوم است. زیرکنیوم در انواع فلزاتی مورد استفاده قرار می گیرد که نیاز به مقاومت در برابر گرما و خوردگی دارند. از آن برای ساخت آلیاژهای با کارایی بالا ، فولاد مخصوص ، رشته های لامپ ، چاشنی‌های انفجاری ، تجهیزات رایانه ای و بسیاری از قطعات الکترونیکی استفاده می شود.
