zastosowanie geoscience do najważniejszych wyzwań Australii

wprowadzenie

Cyrkon to minerał krzemianu cyrkonu występujący w małych ilościach w wielu skałach. Może to być różne kolory, a niektóre kryształy są jakości kamieni szlachetnych. Cyrkon jest czasami mylony z metalowym cyrkonem, tlenkiem cyrkonu zwanym cyrkonią i sześciennymi cyrkoniami, syntetycznym kamieniem szlachetnym o wyglądzie bardzo podobnym do diamentu.

właściwości

cyrkon jest zwykle czerwonobrązowy, ale może być biały, pomarańczowy, żółty, żółtobrązowy, fioletowy czerwony, jasnoczerwony, niebieski, zielony i czasami bezbarwny. Zwykle jest przezroczysty, ale może być przezroczysty. W świetle fluorescencyjnym cyrkonie pojawiają się na Żółto (patrz Google Arts and Culture: fluorescencyjne minerały: skały, które wzbudzają się w świetle ultrafioletowym). Ich średnia wielkość w granicie wynosi od 0,1 do 0,3 mm, ale mogą rosnąć większe u pegmatytów i karbonatytów. Opisano kryształ pochodzący z Kanady, który miał 30 cm długości i ważył 7 kg.

właściwości cyrkonu
symbol chemiczny	ZrSiO4
Gęstość względna	4,6-4.7 g/cm3
twardość	7,5 w skali Mohsa
Nazwa	nazwa pochodzi od arabskiego słowa „Zargun” (wywodzącego się z perskich słów: zar oznacza złoto I gun oznacza kolor).

używa

twardość cyrkonu sprawia, że jest on przydatny jako materiał ścierny i ma wysoką temperaturę topnienia (ponad 2500°C), dlatego jest stosowany w przemyśle stalowym, do pieców liniowych. Cyrkon zawiera metale cyrkonu i hafnu. Cyrkon jest bardzo twardy i odporny na korozję, więc jest używany do rur do trudnych chemikaliów, obudowy reaktora jądrowego, wymienników ciepła i stopów specjalnych. Cyrkon znajduje się w dyskach komputerowych, w lekkiej odzieży i wielu produktach krajowych, takich jak długopisy i noże odporne na zużycie. Hafn jest stosowany w jądrowych prętów kontrolnych i nadstopów. Produkty Zircon są również stosowane w silnikach, elektronice, statkach kosmicznych i przemyśle ceramicznym.

cyrkoni mogą przetrwać procesy takie jak erozja, transport i Metamorfizm, dzięki czemu zachowują zapis dawnych procesów geologicznych. Są jednym z kluczowych minerałów wykorzystywanych przez geologów do określania wieku skał. Cyrkon zawiera śladowe ilości uranu i toru, które rozpadają się radioaktywnie w czasie. Ponieważ szybkość rozpadu radioaktywnego jest znana, naukowcy mogą zmierzyć niewielkie ilości tych pierwiastków w cyrkonie, aby obliczyć, ile lat ma skała macierzysta. Cyrkonie wydobywane ze skał z Jack Hills w Australii Zachodniej mają do 4,4 miliarda lat.

Więcej informacji na temat wykorzystania cyrkonów do określenia wieku skał.

cyrkon jest popularnym kamieniem szlachetnym, ponieważ jest dostępny w różnych kolorach, a bezbarwne, fasetowane cyrkonie zostały użyte jako substytut diamentów. Hiacynt to nazwa cyrkonu o jakości klejnotów, który jest żółto-czerwony do czerwonego brązu i starlite nazwę nadaną niebieskiej, poddanej obróbce cieplnej cyrkonie. Cyrkon jest czasami mylony z cyrkoniami, syntetyczną krystaliczną formą dwutlenku cyrkonu (ZrO4), która może być cięta i używana jako kamień szlachetny.

Historia

cyrkon jest popularnym kamieniem szlachetnym, który był używany od prawie 2000 lat. Cyrkon klasy klejnotów został wyprodukowany ze złóż rzecznych w Sri Lance, Kambodży, Mjanmie i Wietnamie od setek lat. Cyrkonie są wymienione w Biblii, a Hinduska legenda opisuje zielone liście cyrkonu dane Bogu jako dar.

w 1789 roku, analizując skład cyrkonu Martin Heinrich Klaproth, niemiecki chemik odkrył cyrkon. Metal ten został następnie wyizolowany z cyrkonu przez szwedzkiego chemika Jönsa Jacoba Berzeliusa w 1824 roku.

niebieskie cyrkonie znajdują się w wielu egzemplarzach Angielskiej biżuterii estate produkowanej w latach 80., ponieważ była wtedy modna. Jednak na początku 1900 roku cyrkon był czasami używany oszukańczo jako substytut diamentu, więc często klejnot jest uważany za „imitację” kamieni szlachetnych.

Piaski mineralne zawierające cyrkonie zostały po raz pierwszy wydobyte w Australii w Byron Bay w Nowej Południowej Walii w 1934 roku. Następnie przemysł wydobywczy piasku rozszerzył się wzdłuż wybrzeża aż na północ, aż do Wyspy Fraser w Queensland. Kolejne złoża piasków mineralnych odkryto w Australii Zachodniej w latach 70. i 80. XX wieku.obecnie wiadomo, że złoża Piasków mineralnych występują w każdym stanie Australii i na Terytorium Północnym.

formacja

cyrkon jest bardzo powszechna i szeroko rozpowszechniona w skorupie ziemskiej. Występuje w większości skał magmowych i metamorficznych; jednak może nie zostać zauważony ze względu na bardzo mały rozmiar cząstek. Ze względu na swoją twardość i trwałość nie łatwo się wietrzy, dlatego występuje również w osadach osadowych i jest częstym składnikiem większości piasków. Jednak cyrkon jest rzadko spotykany w skałach maficznych i bardzo rzadko w ultramaficznych skałach magmowych.

ziarna cyrkonu mają zwykle tylko kilka milimetrów wielkości, ale niektóre z największych kryształów powstają w pegmatytach, bogatych w węglany skałach magmowych i wapieniach, które zostały zmienione przez gorące płyny (Metamorfizm hydrotermalny).

powstawanie złóż cyrkonu może potrwać miliony lat. Gdy skały zawierające cyrkon są zwietrzałe i erozji, małe ziarna cyrkonu są uwalniane. Mogą one pozostać w glebach, osadach lub skałach osadowych przez miliony lat, przeżywając wiele cykli wietrzenia, erozji, odkładania się i podnoszenia. Alternatywnie ziarna mogą być transportowane, wraz z innymi twardszymi minerałami, strumieniami do morza. Cięższe minerały są następnie wyrzucane z powrotem na plażę przez fale. Procesy te ostatecznie tworzą duże złoża piasków cyrkonowych na plaży.

zasoby

Australia ma największe na świecie zasoby cyrkonu (około 35% cyrkonu na świecie). Australia produkuje również więcej cyrkonu niż jakikolwiek inny kraj; w samym 2016 roku 560 kt koncentratu cyrkonu zostało wywiezionych z Australii. Większość tego materiału została wydobyta z ciężkich złóż piasku mineralnego w Wiktorii i Australii Zachodniej. Te złoża aluwialne zawierają głównie submilimetrowe ziarna cyrkonu pochodzące z wietrzenia skał.

złoża piasku mineralnego są szeroko rozprzestrzenione w Australii; występują wzdłuż wybrzeża wschodniej Australii od centralnej Nowej Południowej Walii do Przylądka York w Queensland. Duże złoża old beach występują w Wiktorii, południowo-zachodniej Nowej Południowej Walii i Australii Południowej w dorzeczu Murray oraz w dorzeczu Eucla w Australii Południowej i Australii Zachodniej. Gdzie indziej w Australii Zachodniej, złoża znajdują się wzdłuż linii brzegowej od południowego krańca do Derby. Około 10% zasobów cyrkonu nie może być wydobywanych, ponieważ znajdują się w pobliżu wybrzeża, ziemia jest wykorzystywana do rolnictwa, parków narodowych lub rozwoju miast.

głównym źródłem Australijskich cyrkonów jakości klejnotów są złoża aluwialne z bazaltów alkalicznych na Tasmanii, Nowej Południowej Walii i Queensland. Najbardziej znanym miejscem skamieniałości cyrkonu o jakości klejnotów jest pole Mud Tank w Strangways, Terytorium Północne. Ponadto cyrkon jest często spotykany obok szafirów, więc można go znaleźć na polach klejnotów Queensland i New South Wales.

dalsze informacje dotyczące zasobów i produkcji.

Górnictwo

cyrkon jest wydobywany z żwirów strumieniowych od ponad 2000 lat. To wczesne wydobycie cyrkonu miało głównie na celu uzyskanie atrakcyjnych kryształów do wykorzystania jako kamienie szlachetne. Obecnie większość cyrkonu jest wytwarzana z osadów górniczych z plaży lub złóż aluwialnych. Cyrkon jest często produktem współprodukcyjnym w operacjach górniczych lub przetwórczych, w których wydobywa się ilmenit i Rutyl pod kątem zawartości tytanu.

cyrkon jest wydobywany suchymi metodami górniczymi, jeśli złoże jest płytkie lub zawiera twardsze materiały. Koparki i zgarniacze służą do wydobywania rudy, która jest następnie transportowana ciężarówkami lub spychaczami do początkowej instalacji przetwórczej. Ruda jest następnie transportowana do mokrej instalacji koncentratora za pomocą przenośnika lądowego lub rurociągu gnojowicy.

Dredge (mokre) metody górnicze są stosowane, jeśli Ruda znajduje się poniżej poziomu wody lub na obszarach wysokich wydm. Proces ten polega na pogłębianiu unoszącym się w sztucznym stawie. Zeskrobuje piasek, który jest następnie wysyłany do mokrego koncentratora przymocowanego do pogłębiarki w pierwszym etapie przetwarzania. Pogłębiarka stale porusza się, pozostawiając za sobą piasek odpadowy. Po wydobyciu piasków mineralnych firmy wydobywcze rekultywują ziemię i zastępują roślinność.

niektóre z najlepszych kryształów cyrkonu klasy gem są wydobywane bezpośrednio z ubytków w pegmatytu. Cyrkonie są następnie ważone i klasyfikowane przed wysłaniem do cięcia lub obróbki.

przetwarzanie

gęstość cyrkonu pozwala na odzyskanie ziaren z innych minerałów piasku poprzez separację mechaniczną. W mokrej instalacji zagęszczania wydobywany piasek mineralny lub ruda jest przemywana przez szereg separatorów spiralnych, aby oddzielić minerały ciężkie od lżejszych materiałów kwarcowych i gliniastych. Następnie minerały ciężkie są rozdzielane na składniki mineralne w suchym obwodzie przetwarzania za pomocą magnetycznych i elektrostatycznych separatorów płytowych w różnych temperaturach. Cyrkon jest suszone, sortowane i wielkości, a czasami mielone w młynach przed jego transportu.

większość naturalnych cyrkonów o jakości klejnotów to żółte, czerwone lub brązowe. Ogrzewanie i napromieniowanie można wykorzystać do uzyskania bezbarwnych, niebieskich, zielonych i wielu innych kolorów cyrkonu. Niebieski jest najpopularniejszym kolorem cyrkonu. Cyrkon, który jest fasetowany do stosowania w biżuterii, jest w większości bez inkluzji, ale mogą zawierać długie równoległe inkluzje, które tworzą efekt kociego oka, gdy kamień jest cięty jako kaboszon. Cyrkonie są zazwyczaj cięte przy użyciu genialnego stylu, ale istnieje również cięcie cyrkonu, które ma osiem dodatkowych aspektów wokół dolnej części klejnotu.

Więcej informacji o cięciach kamieni szlachetnych