Zirkónová ruda a zirkónový priemyselný reťazec - Základný kameň odvetvia jadrovej energetiky

Zirkónová ruda, ako nevyhnutný „bezpečnostný štít“ pre priemysel jadrovej energetiky, jej konštrukcia a zušľachťovanie priemyselného reťazca hlboko chránia budúcu životnú dráhu ľudskej čistej energie. Priemyselný reťazec siaha od ťažby a ťažby, vysoko{1}}tavenia hubovitého zirkónia až po presné spracovanie jadrovej-zliatiny zirkónia. Prostredníctvom synergie prísnych procesov a špičkových{4}}technológií vytvára bariéru aktívnej zóny, ktorá zabezpečuje bezpečnú prevádzku jadrových reaktorov. Autonómna kontrola a neustály pokrok zirkónového priemyselného reťazca vložili „bezpečnostný kľúč“ do vzostupu jadrovej energie veľkých krajín, poskytujú maximálnu spoľahlivosť bez akejkoľvek chyby a podporujú Čínu pri upevňovaní jej základov a vedení budúcnosti v globálnej energetickej revolúcii.

【Základné koncepty a aplikácie zirkónu】

Zirkónium je chemický prvok so symbolom Zr. Jeho elementárna forma je svetlosivý kov s vysokým -topením-kov. Hlavným prírodným zdrojom zirkónu sú minerály kremičitanu zirkoničitého a jeho surovým pieskom je zirkón. V roku 2018 označila Čína zdroje zirkónu za jeden z 35 kritických minerálov s extrémne vysokou vonkajšou závislosťou a rozhodujúcimi pre hospodársky rast a národnú bezpečnosť.

Po rokoch vývoja existuje množstvo produktov súvisiacich s vývojom zdrojov zirkónia, ktoré sa široko používajú v rôznych priemyselných oblastiach, ako je chemické inžinierstvo, metalurgia, materiály, letectvo, elektronické informácie, lekárska starostlivosť a jadrová energia. Podľa charakteristík produktu možno súčasný priemysel zirkónu rozdeliť do troch častí: zdroje zirkónu, chemické zirkónium a kovové zirkónium. Priemysel zdrojov zirkónu zahŕňa najmä prieskum a primárne spracovanie zirkóniových rúd; chemické zirkónium je dôležitá základná chemická surovina a nový materiálový produkt, ktorý sa používa ako vysokoteplotné žiaruvzdorné materiály, keramické pigmenty, keramické materiály, piezoelektrické materiály, umelé drahokamy, keramické glazúrové kalidlá a prísady do skla odolné voči zásadám-; kovové zirkónium zahŕňa jadrové-zirkónium a priemyselné{5}}kovové zirkónium. Jadrové-zirkónium sa používa najmä v plášťových rúrkach jadrového paliva, vodiacich rúrkach riadiacich tyčí a polohovacích rozperách, zatiaľ čo priemyselné-kovové zirkónium sa vďaka vynikajúcemu spracovateľskému výkonu a odolnosti proti korózii stalo dôležitým materiálom pre zariadenia chemického priemyslu.

【Zloženie priemyselného reťazca zirkónu】

Priemyselný reťazec zirkónu v Číne sa rozvinul vyspelo a je rozdelený hlavne do troch článkov: suroviny zirkónovej rudy, stredné zirkónové medziprodukty a následné aplikačné oblasti.

Proti prúdu: Suroviny zirkónovej rudy

Jadrom protiprúdu reťazca zirkónového priemyslu je prieskum a primárne spracovanie zdrojov zirkónovej rudy. Globálne zdroje zirkónovej rudy sú bohaté a rozmiestnené na piatich kontinentoch, najmä v oblasti Tichého oceánu a Afriky. Viac ako 70 % zdrojov zirkónovej rudy v Číne však tvoria primárne zirkóniové rudy, ktoré sa ťažko vyberajú a majú vysoké náklady na ťažbu a neboli plne využité a využité, čo vedie k vážnemu nedostatku skutočných využiteľných zásob. Vyťažené ložiská plážovej pieskovej rudy môžu pokryť len časť domácej produkcie a potrieb spracovania, čo vedie k tomu, že čínska zirkóniová ruda je do značnej miery závislá od dovozu. Po predbežnom premytí rudy sa získa zirkónový piesok.

Stredný prúd: Zirkónové medziprodukty

Stredný prúd zahŕňa tavenie a spracovanie zahŕňajúce účinnú extrakciu a syntézu zlúčenín. V oblasti chemického zirkónia je hlavným medziproduktom oxychlorid zirkónia, pričom čínsky orientálny priemysel zirkónia má celosvetový podiel 30 % s kapacitou 60 000 ton ročne. Jeho produkt kalcinácie, oxid zirkoničitý, sa ďalej spracováva na kremičitan zirkoničitý, uhličitan zirkoničitý a iné deriváty; v oblasti kovového zirkónu sa hubovité zirkónium vyrába redukciou horčíka alebo elektrolýzou roztavenej soli a potom vákuovým spotrebným tavením oblúkom vytvára ingoty zo zliatiny zirkónia. Medzi nimi zliatina N36 vyvinutá spoločnosťou China Nuclear Zirconium Industry bola úspešne použitá v jadrovej elektrárni „Hualong One“.

Po prúde: Aplikačné polia

Následné spojenie zahŕňa koncovú aplikáciu zirkónu, ktorá sa rozširuje na výrobu rôznych aplikácií. K tradičným oblastiam patrí kremičitan zirkoničitý ako keramický zjasňovač, oxid zirkoničitý ako vysokoteplotný téglik a priemyselné -zirkónium ako chemický reaktor. Špičkové polia zahŕňajú zliatiny zirkónia na plášťové rúrky jadrového paliva, letecké ochranné nátery, pancierové kompozitné materiály a tranzistory s vysokou dielektrickou konštantou.

【Globálna distribúcia zdrojov zirkónu a štruktúra trhu】

Podľa údajov zverejnených Geologickým prieskumom Spojených štátov v roku 2024 tvoria austrálske zásoby zirkónu 74,7 % celkových svetových zásob, zatiaľ čo podiel Číny je len 0,1 %. Ročný dopyt Číny po zirkónovej rude je približne 1,4 milióna ton, ale jej domáca ročná produkcia je len okolo 140 000 ton s mierou vonkajšej závislosti až 90 %. Avšak 95% svetového zirkónu sa vyrába v Číne. Čína každý rok dováža veľké množstvo zirkónovej rudy a polospracované zirkónium{11}, zušľachťuje ich na produkty zo zirkónu a väčšina z nich sa vyváža do európskych krajín, ako je Francúzsko a Nemecko.

V súčasnosti sa globálne ložiská zirkónových a hafniových rúd, ktoré sa ťažia, sústreďujú najmä v Austrálii a Afrike, pričom všetky sú pobrežnými sedimentárnymi zirkónovými a hafniovými rudami. Kombinovaná produkcia zirkónu a hafnia z Austrálie a Južnej Afriky predstavuje viac ako 60 % celkovej svetovej produkcie, zatiaľ čo v Ázii a Amerike sú len malé množstvá. Austrália je v súčasnosti krajinou s najväčšími zdrojmi zirkónu na svete s jej produkciou a objemom vývozu na prvom mieste na svete. Vzhľadom na skutočnosť, že pobrežné sedimentárne usadeniny sa tvoria v plážových pieskoch (pobrežné piesky), zirkónové a hafniové rudy, ktoré sa ťažia, sú často nepretržite distribuované pozdĺž pobrežia.

【Kľúčoví hráči v reťazci priemyslu zirkónia】

V reťazci priemyslu zirkónu kľúčové podniky pokrývajú vývoj minerálnych zdrojov zirkónia, rafináciu a ďalšie následné aplikácie. Nasleduje niekoľko podnikov, ktoré majú významné postavenie v domácom a medzinárodnom reťazci priemyslu zirkónu:

Proti prúdu: Proti prúdu priemyselného reťazca dominujú medzinárodní giganti: Austrálska Iluka kontroluje 1,65 milióna ton zdrojov zirkónového piesku v povodí Eucla a britské Rio Tinto buduje pieskovú baňu Richards Bay v Južnej Afrike so zásobami približne 5,56 milióna ton; Čínske podniky ako Hainan Haiyu Mining získali 740 000 ton zásob získaním ťažobných práv v Mozambiku a aktívne plánujú zámorské zdroje.

Stredný prúd: V strednej fáze tavenia, v oblasti chemického zirkónu, je čínsky orientálny zirkónový priemysel svetovým lídrom s ročnou kapacitou 60 000 ton oxidu zirkoničitého a americký Tronox dosahuje integrovanú produkciu baníctva a chemikálií; v oblasti kovového zirkónia dominujú na trhu špičkových-zirkónov čínsky národný priemysel jadrového zirkónia, ako je domáca zliatina N36 používaná v „Hualong One“ a americký Westinghouse.

Následný postup: Špičková{0}}výroba reťazca zirkónového priemyslu nadol sa sústreďuje na jadrovú energetiku a vojenskú oblasť: francúzska spoločnosť Orano poskytuje jadrové palivové súbory zo zliatiny zirkónia M5, americká ATI vyrába ultra-vysoko{3}}teplotnú keramiku HfB₂ a čínska spoločnosť Aviation Arming Engine Corporation vyvíja materiály na výrobu armatúr ZrC. Domestic National Nuclear Baotitanium Zirconium Industry je profesionálna spoločnosť pre jadrové -zirkónové materiály, pričom produkcia zirkónového materiálu predstavuje viac ako 80 % krajiny, čo vytvára technologicky-intenzívne konkurenčné prostredie.

【Budúce trendy zirkónového priemyselného reťazca】

Globálny priemyselný reťazec zirkónu je v súčasnosti pod dvojitým tlakom monopolu na zdroje a štrukturálnej nerovnováhy. Ako najväčší spotrebiteľ zirkónu na svete je Čína viac ako 90% závislá od dovozu. Navyše, domáca zirkónová ruda je väčšinou nižšia ako 1 %, s vysokými nákladmi na ťažbu a významnými environmentálnymi rizikami. V procese tavenia generuje tradičná metóda alkalickej fúzie veľké množstvo vysoko alkalickej odpadovej vody (20-30 ton odpadovej vody na tonu chloridu zirkoničitého). Medzitým sa špičkové-zirkónové materiály jadrovej kvality stále spoliehajú na dovoz, čo naznačuje nedostatočnú autonómiu a kontrolu nad priemyselným reťazcom.

V súlade s rozvojovou stratégiou „dvojitého obehu“ by Čína mala plne využiť doplnkové výhody zdrojov krajín pozdĺž „Pásu a cesty“ a zvýšiť investície do ťažobného sektora v týchto regiónoch. Mala by tiež vykonávať komplexnú-diplomaciu zdrojov s cieľom dosiahnuť rozumné a všestranné{2}}rozloženie prieskumu a rozvoja zámorských zdrojov. Na podnikovej úrovni by domáce ťažobné spoločnosti mali aktívne skúmať a rozvíjať-kvalitné zahraničné zirkóniové bane prostredníctvom metód, ako je nákup kontrolných podielov, prevzatie menšinových podielov alebo úplné akvizície. To urýchli „globálne“ tempo čínskych podnikov so zirkónom. V roku 2017 ministerstvo baní v Mozambiku schválilo dve licencie na ťažbu zirkón{8}}titánového piesku pre spoločnosť Hainan Haiyu Mining Co., Ltd., čím sa spoločnosti pridalo 740 000 ton zdrojov zirkónu. Tento vývoj naznačuje, že čínske banské podniky dosiahli počiatočný úspech v súvisiacej spolupráci v zahraničí.

S technologickým pokrokom a neustálym rozširovaním aplikačných oblastí bude zirkónium ako dôležitý prvok hrať čoraz významnejšiu úlohu. V súčasnosti Čína aktívne propaguje globálnu spoluprácu v oblasti ťažby pozdĺž „Pásu a cesty“ s cieľom dosiahnuť obojstranne-výherný cieľ v oblasti nerastných zdrojov a poskytuje silnú podporu pre dlhodobé-dodávanie zdrojov zirkónu v Číne. Zvyšovaním konkurencieschopnosti priemyslu, zvyšovaním investícií do vedeckého výskumu a vývoja, zlepšovaním technologických inovačných schopností, vedením podnikov k úzkej spolupráci s univerzitami a výskumnými inštitúciami, podporovaním integrácie priemyslu, akademickej obce a výskumu a urýchlením transformácie a uplatňovania vedeckých a technologických výdobytkov je možné efektívnejšie podporovať rozvoj zirkóniového priemyslu a neustále inovovať a rozširovať aplikačné oblasti zirkónu.