A cirkóniumérc és a cirkóniumipari lánc - Az atomenergia-ipar sarokköve

A cirkóniumérc, mint az atomenergia-ipar nélkülözhetetlen "biztonsági pajzsa", ipari láncának felépítése és finomítása mélyen védi az emberi tiszta energia jövőbeli mentőövét. Az ipari lánc a bányászattól és a dúsítástól, a nagy-tisztaságú szivacsos cirkónium olvasztástól a nukleáris-minőségű cirkóniumötvözet precíziós feldolgozásáig terjed. A szigorú folyamatok és a csúcstechnológiák szinergiáján keresztül-megerősíti az atomreaktorok biztonságos működését biztosító alapvető akadályt. A cirkónium ipari lánc autonóm irányítása és folyamatos fejlődése „biztonsági kulcsot” fecskendezett a nagy országok atomenergiájának felemelkedésébe, maximális megbízhatóságot biztosítva minden hibahatár nélkül, és támogatja Kínát alapjainak megszilárdításában és a globális energiaforradalom jövőjének vezetésében.

【A cirkónium alapfogalmai és alkalmazásai】

A cirkónium egy kémiai elem, amelynek szimbóluma Zr. Elemi formája világosszürke, magas -olvadáspontú- fém. A cirkónium fő természeti erőforrása a cirkónium-szilikát ásványok, nyers homokja pedig a cirkon. 2018-ban Kína a cirkóniumkészleteket a 35 kritikus ásvány egyikeként azonosította, amelyek rendkívül nagy külső függőséggel bírnak, és kulcsfontosságúak a gazdasági növekedés és a nemzetbiztonság szempontjából.

Évekig tartó fejlesztés után számos termék kapcsolódik a cirkónium erőforrások fejlesztéséhez, amelyeket széles körben alkalmaznak különböző ipari területeken, mint például a vegyipar, a kohászat, az anyagok, a repülés, az elektronikus információ, az orvosi ellátás és az atomenergia. A termékjellemzők szerint a jelenlegi cirkóniumipar három részre osztható: cirkóniumforrások, vegyi cirkónium és fémcirkónium. A cirkóniumforrás-ipar főként a cirkóniumércek feltárását és elsődleges feldolgozását foglalja magában; a kémiai cirkónium fontos vegyi alap-alapanyag és új anyagtermék, amelyet magas hőmérsékletű tűzálló anyagként, kerámia pigmentként, kerámiaanyagként, piezoelektromos anyagként, mesterséges drágakövekként, kerámia mázfényfokozóként és lúg-álló üvegadalékként használnak; a fémes cirkónium magában foglalja a nukleáris -minőségű cirkóniumot és az ipari -minőségű fémes cirkóniumot. A nukleáris -minőségű cirkóniumot főként nukleáris üzemanyag-burkolatcsövekben, vezérlőrúd-vezetőcsövekben és pozicionáló távtartókban használják, míg az ipari-minőségű fémcirkónium kiváló feldolgozási teljesítménye és korrózióállósága miatt a vegyipari berendezések fontos anyagává vált.

【A cirkóniumipari lánc összetétele】

A kínai cirkóniumipari lánc éretten fejlődött, és főként három láncszemre oszlik: a cirkóniumérc nyersanyagaira, a cirkónium köztes termékekre és a későbbi alkalmazási területekre.

Upstream: cirkóniumérc nyersanyagok

A cirkóniumipari lánc felső szakaszának magja a cirkóniumérc-kincsek feltárása és elsődleges feldolgozása. A globális cirkóniumérc-készletek bőségesek, és öt kontinensen oszlanak meg, főként a Csendes-óceán peremén és Afrikában. Azonban Kína cirkóniumérc-készletének több mint 70%-a elsődleges cirkóniumérc, amelyet nehéz kiválasztani, és magas bányászati ​​költséggel járnak, és amelyeket nem aknáztak ki és hasznosítottak teljes mértékben, ami komoly hiányt okoz a ténylegesen kiaknázható készletekből. A bányászott tengerparti homokérc-lelőhelyek csak a hazai termelési és feldolgozási igények egy részét tudják kielégíteni, ami ahhoz vezet, hogy a felvízi kínai cirkóniumérc nagymértékben importfüggő. Előzetes ércmosás után cirkónium homokot kapunk.

Midstream: cirkónium köztes termékek

A középső szakasz lefedi az olvasztást és a feldolgozást, amely magában foglalja a hatékony extrakciót és a vegyületszintézist. A kémiai cirkónium területén a cirkónium-oxi-klorid a fő köztitermék, a kínai keleti cirkóniumipar 30%-os globális részesedéssel rendelkezik évi 60 000 tonna kapacitással. Kalcinációs termékét, a cirkónium-dioxidot tovább dolgozzák cirkónium-szilikáttá, cirkónium-karbonáttá és egyéb származékokká; a fémes cirkóniummezőben szivacscirkóniumot állítanak elő magnéziumredukcióval vagy olvadt só elektrolízissel, majd vákuumban fogyasztható ívolvasztással cirkóniumötvözet tömbök képződnek. Közülük a China Nuclear Zirconium Industry által kifejlesztett N36 ötvözetet sikeresen alkalmazták a "Hualong One" atomerőműben.

Downstream: Alkalmazási mezők

A lefelé irányuló kapcsolat magában foglalja a cirkónium terminális alkalmazását, amely kiterjed a különféle alkalmazások gyártására. A hagyományos területek közé tartozik a cirkónium-szilikát kerámia fehérítőként, a cirkónium-dioxid mint magas hőmérsékletű tégely, és az ipari -minőségű cirkónium mint vegyi reaktor. A csúcskategóriás mezők közé tartoznak a cirkóniumötvözetek a nukleáris üzemanyag-burkolat csövekhez, a repülőgépek hővédő bevonatai, a páncél kompozit anyagok és a nagy dielektromos állandójú tranzisztorok.

【A cirkóniumforrások globális eloszlása ​​és a piaci struktúra】

Az Egyesült Államok Geológiai Szolgálata által 2024-ben közzétett adatok szerint Ausztrália cirkóniumkészletei a világ teljes készletének 74,7%-át teszik ki, míg Kína részesedése csak 0,1%. Kína cirkóniumérc iránti éves kereslete hozzávetőlegesen 1,4 millió tonna, hazai éves termelése azonban csak 140 000 tonna körül van, a külső függőség pedig eléri a 90%-ot. A világ cirkóniájának 95%-át azonban Kínában állítják elő. Kína minden évben nagy mennyiségű cirkóniumércet és félig{11}}feldolgozott cirkóniumot importál, cirkóniumtermékekké finomítja, és a legtöbbet olyan európai országokba exportálják, mint Franciaország és Németország.

Jelenleg a bányászott globális cirkónium- és hafniumérc-lelőhelyek főként Ausztráliában és Afrikában koncentrálódnak, amelyek mindegyike part menti üledékes cirkónium- és hafniumérc. Az Ausztráliából és Dél-Afrikából származó cirkónium és hafnium együttes termelése a világ össztermelésének több mint 60%-át teszi ki, míg Ázsiában és Amerikában csak kis mennyiségben. Ausztrália jelenleg a világ legnagyobb cirkóniumforrás-országa, kibocsátása és exportja folyamatosan az első helyen áll a világon. Tekintettel arra, hogy a tengerparti üledékes lerakódások a tengerparti homokban (parti homokokban) képződnek, a bányászott cirkónium- és hafniumércek gyakran folyamatosan eloszlanak a part mentén.

【A cirkóniumipari lánc legfontosabb szereplői】

A cirkóniumipari láncban a kulcsfontosságú vállalkozások a cirkónium ásványkincsek fejlesztésével, a finomítással és más, későbbi alkalmazások fejlesztésével foglalkoznak. Az alábbiakban több olyan vállalkozás található, amelyek jelentős pozíciót töltenek be a hazai és nemzetközi cirkóniumipari láncban:

Upstream: Az ipari lánc felső szakaszát a nemzetközi óriáscégek uralják: az ausztrál Iluka 1,65 millió tonna cirkonhomok-készletet irányít az Eucla-medencében, a brit Rio Tinto pedig fejleszti a Richards Bay homokbányát Dél-Afrikában, körülbelül 5,56 millió tonna készlettel; A kínai vállalatok, mint például a Hainan Haiyu Mining, 740 000 tonna készlettel bővítették a mozambiki bányászati ​​jogokat, és aktívan fektetik le a tengerentúli erőforrásokat.

Midstream: A középső olvasztási szakaszban a vegyi cirkónium területén a kínai keleti cirkóniumipar vezet a világon 60 000 tonna cirkónium-klorid éves kapacitással, az Egyesült Államok Tronox pedig integrált bányászati ​​és vegyi termelést ér el; a fémes cirkónium területén a kínai nemzeti nukleáris cirkóniumipar, például a „Hualong One-ban” használt, hazai gyártású N36-ötvözet és az Egyesült Államok Westinghouse uralja a csúcskategóriás-piacot.

Downstream: A cirkóniumipari lánc csúcsminőségű{0}gyártása az atomenergiára és a katonai területekre összpontosul: a francia Orano M5 cirkóniumötvözetből készült nukleáris üzemanyag-kazettákat, az Egyesült Államok ATI HfB₂ ultra-magas-hőmérsékletű kerámiákat gyárt, a kínai Z.C Engine Corporation pedig Aviration aromanyagot fejleszt. A Domestic National Nuclear Baotitanium Circonium Industry egy professzionális vállalat a nukleáris minőségű cirkónium anyagokkal foglalkozó -tisztaságú cirkóniummal, amelynek cirkóniumtermékei az ország több mint 80%-át teszik ki, és technológiailag intenzív versenykörnyezetet alkotnak.

【A cirkóniumipari lánc jövőbeli trendjei】

A globális cirkóniumipari lánc jelenleg kettős nyomás alatt van: az erőforrás-monopólium és a strukturális egyensúlyhiány. Kína, mint a világ legnagyobb cirkóniumfogyasztója, több mint 90%-ban importfüggő. Ráadásul a hazai cirkóniumérc minősége többnyire 1% alatti, magas bányászati ​​költségekkel és jelentős környezeti kockázatokkal. Az olvasztási folyamat során a hagyományos lúgos fúziós módszerrel nagy mennyiségű erősen lúgos szennyvíz keletkezik (20-30 tonna szennyvíz tonna cirkónium-kloridonként). Mindeközben a csúcskategóriás, nukleáris minőségű cirkónium anyagok továbbra is importra támaszkodnak, ami azt jelzi, hogy az ipari lánc feletti önállóság és ellenőrzés elégtelen.

A „kettős forgalom” fejlesztési stratégiájával összhangban Kínának teljes mértékben ki kell használnia az „öv és út” mentén fekvő országok kiegészítő erőforrás-előnyeit, és növelnie kell a bányászati ​​ágazatba irányuló beruházásokat ezekben a régiókban. Átfogó-erőforrásdiplomáciát is kell folytatnia a tengerentúli erőforrások feltárásának és fejlesztésének ésszerű és -körültekintő elrendezése érdekében. Vállalati szinten a hazai bányászati ​​vállalatoknak aktívan fel kell kutatniuk és fejleszteniük kell a jó minőségű külföldi cirkóniumbányákat, olyan módszerekkel, mint az ellenőrző részesedések megvásárlása, a kisebbségi részesedések átvétele vagy a teljes felvásárlás. Ez felgyorsítja a kínai cirkónium-vállalkozások „globális növekedését”. 2017-ben a mozambiki bányászati ​​minisztérium két cirkon-titánhomokbányászati ​​engedélyt hagyott jóvá a Hainan Haiyu Mining Co., Ltd. számára, 740 000 tonna cirkóniumforrással bővítve a vállalatot. Ezek a fejlemények azt jelzik, hogy a kínai bányászati ​​vállalatok kezdeti sikereket értek el a kapcsolódó külföldi együttműködésben.

A technológiai fejlődéssel és az alkalmazási területek folyamatos bővülésével a cirkónium, mint fontos elem, egyre jelentősebb szerepet fog játszani. Kína jelenleg aktívan támogatja a globális bányászati ​​együttműködést az „Öv és út” mentén, hogy egy előnyös célt-nyerjen el az ásványkincsek terén, erős támogatást nyújtva a hosszú távú-cirkónium-készletekhez Kínában. Az ipar versenyképességének fokozásával, a tudományos kutatás-fejlesztésbe történő beruházások növelésével, a technológiai innovációs képességek javításával, a vállalkozások egyetemekkel és kutatóintézetekkel való szoros együttműködésre való terelésével, az ipar, a tudományos élet és a kutatás integrációjának elősegítésével, valamint a tudományos és technológiai vívmányok átalakulásának és alkalmazásának felgyorsításával a cirkóniumipar fejlődése elősegíthető és hatékonyabban elősegíthető és hatékonyabban fejleszthető a konrium területén bővült.