tillämpa geoscience på Australiens viktigaste utmaningar

Inledning

Zircon är ett zirkoniumsilikatmineral som finns i små mängder i många bergarter. Det kan vara en mängd olika färger och vissa kristaller är av ädelsten kvalitet. Zirkon är ibland förväxlas med metall zirkonium, zirkoniumoxid kallas zirkoniumoxid, och cubic zirkoniumoxid, en syntetisk ädelsten med ett utseende som är mycket lik diamant.

egenskaper

zirkon är vanligtvis rödbrun, men kan vara vit, orange, gul, gulbrun, purpurröd, ljusröd, blå, grön och ibland färglös. Det är vanligtvis genomskinligt men kan vara transparent. I fluorescerande ljus visas zirkoner gula (se Google Arts and Culture: fluorescerande mineraler: stenar som blir upphetsade under ultraviolett ljus). Deras genomsnittliga storlek i granit är 0,1 till 0,3 mm, men de kan växa större i pegmatiter och karbonatiter. En kristall har beskrivits från Kanada som var 30 cm lång och väger 7 kg.

egenskaperna hos zirkon
kemisk symbol	zrsio4
relativ densitet	4,6-4.7 g/cm3
hårdhet	7.5 på Mohs skala
namn	uppkallad efter det arabiska ordet ’Zargun’, (härledd från persiska ord: zar betyder guld och pistol betyder färg).

använder

Zircons hårdhet gör den användbar som ett slipmedel och den har en hög smältpunkt (över 2500 kcal C), så den används i stålindustrin för att leda ugnar. Zirkon innehåller metallerna zirkonium och hafnium. Zirkonium är extremt hårt och motståndskraftigt mot korrosion så används för att göra rör för hårda kemikalier, kärnreaktorbeklädnad, värmeväxlare och speciallegeringar. Zirkonium finns i datorskivor, i lätta kläder och i många inhemska produkter som kulspetspennor och slitstarka knivar. Hafnium används i kärnkraftsstyrstänger och superlegeringar. Zirkonprodukter används också i motorer, Elektronik, rymdfarkoster och keramikindustrin.

zirkoner kan överleva processer som erosion, transport och metamorfism, så de bevarar ett register över tidigare geologiska processer. De är en av de viktigaste mineralerna som används av geologer för att bestämma åldern på stenar. Zirkoner innehåller spårmängder uran och torium, som sönderfaller radioaktivt över tiden. Eftersom graden av radioaktivt sönderfall är känd, forskare kan mäta de små mängder av dessa element i en zirkon att räkna ut hur gammal en värd sten är. Zirkoner extraherade från stenar från Jack Hills i västra Australien är upp till 4,4 miljarder år gamla.

ytterligare information om hur zirkoner används för att räkna ut åldern på stenar.

zirkon är en populär ädelsten eftersom den finns i en mängd olika färger och färglösa, fasetterade zirkoner har använts som ersättning för diamanter. Hyacinth är namnet på pärla kvalitet zirkon som är gul-röd till röd brun och starlite namnet på blå, värmebehandlad zirkon. Zirkon förväxlas ibland med cubic zirconia, den syntetiska kristallina formen av zirkoniumdioxid (ZrO4), som kan skäras och användas som ädelsten.

historia

zirkon är en populär ädelsten som har använts i nästan 2000 år. Gem – Grade zirkon har producerats från flodfyndigheter i Sri Lanka, Kambodja, Myanmar och Vietnam i hundratals år. Zirkoner nämns i Bibeln och en hinduisk legend beskriver gröna zirkonblad som ges till en gud som en gåva.

1789, när han analyserade sammansättningen av zirkon Martin Heinrich Klaproth, upptäckte en tysk kemist zirkonium. Denna metall isolerades sedan från Zirkon av J. A. B. B. Jacob Berzelius, en svensk kemist, 1824.

blå zirkon finns i många bitar av engelska estate smycken som produceras på 1880-talet, eftersom det var på modet på den tiden. Men under början av 1900-talet användes zirkon ibland bedrägligt som ett substitut för diamant så ofta ses pärlan som en ’imitation’ ädelsten.

Mineralsand som inkluderade zirkoner bryts först i Australien vid Byron Bay, New South Wales 1934. Sandbrytningsindustrin expanderade sedan längs kusten så långt norrut som Fraser Island i Queensland. Ytterligare fyndigheter av mineralsand upptäcktes i västra Australien på 1970-och 1980-talet. Mineralsandfyndigheter är nu kända för att existera i varje Australisk stat och Northern Territory.

Formation

zirkon är mycket vanligt och distribueras i stor utsträckning i jordskorpan. Det finns i de flesta magmatiska och metamorfa bergarter; det kan dock inte märkas på grund av dess mycket små partikelstorlek. På grund av sin hårdhet och hållbarhet väder det inte lätt, så finns det också i sedimentära avlagringar och är en vanlig beståndsdel i de flesta sandar. Zirkon finns dock sällan i mafiska bergarter och mycket sällan i ultramafiska magmatiska bergarter.

Zirkonkorn är vanligtvis bara några millimeter stora, men några av de största kristallerna av bildas i pegmatiter, karbonatrika magmatiska bergarter och i kalkstenar som har förändrats av heta vätskor (hydrotermisk metamorfism).

Zirkonavlagringar kan ta miljontals år att bilda. När stenar som innehåller zirkoner är väderbitna och eroderade, små korn av zirkon släpps. De kan finnas kvar i marken, sediment eller sedimentära bergarter i miljontals år överlevande flera cykler av vittring, erosion, nedfall och upplyftning. Alternativt kan kornen transporteras, tillsammans med andra hårdare mineraler, av strömmar till havet. De tyngre mineralerna tvättas sedan tillbaka upp på stranden av vågor. Dessa processer skapar så småningom en stor deponering av zirkonsand på stranden.

resurser

Australien har världens största resurser av zirkon (cirka 35% av världens zirkon). Australien producerar också mer zirkon än något annat land; bara 2016 exporterades 560 kt zirkonkoncentrat från Australien. Det mesta av detta material extraherades från tunga mineralsandavlagringar i Victoria och västra Australien. Dessa alluviala avlagringar innehåller huvudsakligen sub-millimeter korn av zirkon härrör från vittring av stenar.

Mineralsandavlagringar är utbredda i Australien; de förekommer längs östra Australiens kust från centrala New South Wales till Cape York i Queensland. Stora gamla strandfyndigheter finns i Victoria, sydvästra New South Wales och Södra Australien i Murray Basin och i Eucla Basin i södra Australien och västra Australien. På andra håll i västra Australien finns insättningar längs kustlinjen från södra spetsen upp till Derby. Cirka 10% av zirkonresurserna kan inte brytas eftersom de ligger nära kusten, marken används för jordbruk, nationalparker eller stadsutveckling.

den största källan till Australiska pärla kvalitet zirkoner är alluviala avlagringar från alkaliska basalter i Tasmanien, New South Wales och Queensland. Den mest kända fossicking plats för pärla kvalitet zirkon är lera tank fält i Strangways, Northern Territory. Dessutom finns zirkon ofta tillsammans med safirer, så finns i Queensland och New South Wales pärla fält.

ytterligare resurs-och produktionsinformation.

Mining

zirkon har bryts från ström grus i över 2000 år. Denna tidiga brytning av zirkon var främst för att erhålla attraktiva kristaller för användning som ädelstenar. Idag produceras de flesta zirkon från gruvsediment från strand-eller alluviala avlagringar. Zirkon är ofta en samprodukt vid gruv-eller bearbetningsoperationer där ilmenit och rutil bryts för deras titaninnehåll.

zirkon extraheras med torra gruvmetoder om insättningen är grund eller innehåller hårdare material. Grävmaskiner och skrapor används för att gräva ut malmen, som sedan transporteras med lastbilar eller bulldozrar till den ursprungliga bearbetningsanläggningen. Malmen transporteras sedan till en våt koncentratoranläggning av landtransportör eller via en slamrörledning.

muddra (våt) gruvmetoder används om malmen ligger under vattentabellen eller i områden med hög sanddyner. Denna process innefattar en muddring som flyter i en konstgjord damm. Det skrapar upp sand som sedan skickas till en våt koncentrator fäst vid muddringen för det första bearbetningssteget. Muddringen rör sig kontinuerligt och lämnar bakom avfallssanden. Efter utvinning av mineralsanden rehabiliterar gruvföretag marken och ersätter vegetationen.

några av de bästa Gem-grade zirkon kristaller bryts direkt från hålrum i pegmatit. Zirkonerna vägs sedan och graderas innan de skickas för att skäras eller behandlas.

bearbetning

Zircons densitet gör att kornen kan återvinnas från de andra sandmineralerna genom mekanisk separation. I den våta koncentrationsanläggningen tvättas den minerade mineralsanden eller malmen genom en serie spiralavskiljare för att separera de tunga mineralerna från de lättare kvarts-och lermaterialen. Därefter separeras de tunga mineralerna i komponentmineralerna i en torrbehandlingskrets med användning av magnetiska och elektrostatiska plattavskiljare under olika temperaturer. Zirkonet torkas, graderas och dimensioneras och males ibland i kvarnar innan det transporteras.

de flesta naturliga zirkoner av ädelstenskvalitet är gula, röda eller bruna. Värme och bestrålning kan användas för att producera färglös, blå, grön, och många andra zirkon färger. Blå är den mest populära zirkon pärla färg. Zirkon som är fasetterad för användning i smycken, är mestadels utan inneslutningar men de kan innehålla långa parallella inneslutningar som skapar kattens ögon effekt när stenen skärs som en cabochon. Zirkoner skärs vanligtvis med den lysande stilen, men det finns också zirkonskärningen, som har åtta extra fasetter runt den nedre delen av pärlan.

Mer information om ädelstenar