Mineralen

Zirkonium



Al meer dan 2000 jaar als edelsteen gebruikt. Tegenwoordig is het het primaire erts van zirkonium.


Zirkoonkristal: Een kleine cluster van mooi gevormde zirkoonkristallen die duidelijk aantonen dat zirkoon deel uitmaakt van het tetragonale kristalsysteem. De vierzijdige kristallen zijn prismatisch met een vierkante doorsnede en eindigen met een piramide. Het grootste kristal in het cluster is ongeveer 1,7 centimeter lang. Specimen van Mt. Malosa, Malawi.

Wat is zirkoon?

Zirkoon is een zirkoonsilicaatmineraal met een chemische samenstelling van ZrSiO4. Het is over de hele wereld gebruikelijk als een klein bestanddeel van stollingsgesteenten, metamorfe en sedimentaire gesteenten.

Zirkoon is een populaire edelsteen die al bijna 2000 jaar wordt gebruikt. Het komt voor in een breed scala aan kleuren en heeft een helderheid en vuur dat wedijvert met die van diamant. Kleurloos zirkoon wordt soms gebruikt als een goedkoper alternatief voor diamant. Zirkoon moet niet worden verward met zirconia, een door de mens gemaakt materiaal.

Zirkoon is aanwezig in de meeste bodems en klastische sedimenten. Zirkoonrijke sedimenten worden gewonnen en het teruggewonnen zirkoon wordt gebruikt om zirkoniummetaal en zirkoniumdioxide te produceren. Deze worden gebruikt in een breed scala aan vervaardigde producten en industriële processen.

Zirkoon Gem Rough: Gestroomlijnde kristallen van zirkoon uit een alluviale afzetting in Australië. Hoewel bruin zirkoon niet erg verhandelbaar is, kan veel ervan worden veranderd in een rijke blauwe kleur door in een reducerende atmosfeer te verwarmen tot tussen 900 en 1000 graden Celsius. Deze stenen variëren in grootte van ongeveer 5 tot 10 millimeter.

Geologisch voorkomen van Zirkoon

Zirkoon is een primair accessoire mineraal in de meeste granietrotsen. Het is ook aanwezig in gneis en andere rotsen afgeleid van het metamorfisme van zirkoonhoudende stollingsgesteenten. Zirkoon is zo gewoon en wijd verspreid over de rotsen van het aardoppervlak dat het kan worden beschouwd als een alomtegenwoordig mineraal. Zirkoon wordt echter meestal niet opgemerkt in rotsen en sedimenten vanwege de zeer kleine deeltjesgrootte. Korrels van zirkoon van een paar millimeter groot zijn zeldzaam - ze zijn meestal kleiner dan een millimeter groot. Het is een van de meest voorkomende, maar meest over het hoofd gezien mineralen.

Zirkoon is zeer goed bestand tegen chemische veranderingen en slijtage. Wanneer zirkoonhoudende gesteenten worden verweerd en hun sedimenten worden geërodeerd, worden enorme aantallen kleine zirkoonkristallen verspreid. Deze kunnen miljoenen, zelfs miljarden jaren aan grond, sedimenten en sedimentaire gesteenten blijven bestaan. Ze kunnen verschillende cycli van opheffing, verwering, erosie en afzetting overleven.

Enkele grootste kristallen zirkoon gevormd in pegmatieten, carbonaat stollingsgesteenten bekend als carbonatiet, en kalksteen veranderd door hydrothermale metamorfose. Deze grote zirkonen zijn soms van hoge helderheid en geschikt voor gebruik als edelstenen.

Gefacetteerde Zirkoon: Natuurlijke en warmtebehandelde zirkonen in verschillende kleuren, waaronder wit, champagne, blauw, groen, geel, perzik, roos, cognac, honing en mokka. Deze stenen zijn ongeveer 5 millimeter groot en wegen in totaal ongeveer 7,47 karaat. De kleuren wit, blauw, groen, geel, perzik en rose zijn geproduceerd door warmtebehandeling.

Fysische eigenschappen van Zirkoon

Chemische classificatiesilicaat
KleurMeestal geel, bruin of rood. Ook kleurloos, grijs, blauw en groen.
streepKleurloos. Meestal harder dan de streepplaat.
GlansGlasachtig voor adamantine, soms vettig.
diaphaneityDoorzichtig tot transparant
DecolleteOnvolmaakt
Mohs-hardheid7.5
Soortelijk gewicht4.6 tot 4.7
Diagnostische eigenschappenHardheid, glans, soortelijk gewicht
Chemische samenstellingZrSiO4
Crystal-systeemvierhoekig
ToepassingenErts van zirkoniummetaal, erts van zirkoniumdioxide, witmakers, wit pigment, edelstenen, radiometrische datering.

Zirkoon als edelsteen

Zirkoon wordt al meer dan 2000 jaar als edelsteen gebruikt. De zeer hoge dispersie en brekingsindex geven het een schittering en vuur dat wedijvert met die van diamant. Om die reden is kleurloos gefacetteerd zirkoon gebruikt als een populair en frauduleus alternatief voor diamant.

Gemologen en veel goed geïnformeerde juweliers zijn in staat om zirkoon van diamant te onderscheiden met een snel onderzoek. Om dit te doen, kijken ze in de steen, door het tafelfacet, en richten ze zich op de kruispunt van het paviljoen met een 10x loep. De paviljoen facet kruispunten moeten verschijnen als dubbele afbeeldingen veroorzaakt door de dubbele breking van zirkoon. Diamond is enkelvoudig refractief en zal geen verdubbeling van functies binnen de steen vertonen. Deze zelfde test kan worden gebruikt om zirkoon te onderscheiden van zirconia.

Zirkoon is een populair juweeltje omdat het verkrijgbaar is in verschillende aangename kleuren. De meeste natuurlijke zirkonen zijn geel, rood of bruin. Verwarming en bestraling kunnen worden gebruikt om kleurloze, blauwe, groene en vele andere zirkoonkleuren te produceren. Blauw is de meest populaire zirkoonkleur. Ongeveer 80% van de zirkonen die vandaag worden verkocht, zijn blauw.

Hoewel het niet zo duurzaam is als diamant, heeft zirkoon een goede fysieke duurzaamheid als een juweel. Het heeft een hardheid van 7,5 en onvolmaakte splijting. Die combinatie maakt het geschikt voor de meeste edelstenen, zoals ringen, oorbellen, hangers, broches en andere sieraden. Sommige zirkonen, vooral edelstenen die met warmte zijn behandeld, kunnen bros zijn. De facetranden van deze edelstenen zijn gevoelig voor inkepingen en chippen.

Zirkoonschade in zonnestudio's en nagelsalons

Het meeste blauwe zirkoon dat tegenwoordig in sieraden wordt verkocht, wordt geproduceerd door bruin zirkoon in een reducerende atmosfeer tot 900 tot 1000 graden Celsius met warmte te behandelen. Sommige mensen hebben deze blauwe zirkonen beschadigd door ze bloot te stellen aan ultraviolette straling in zonnebanken of onder ultraviolette lampen die worden gebruikt om acrylnagelkleefstoffen te genezen. De blauwe kleur kan met slechts enkele minuten blootstelling worden afgebroken tot bruin. De kleur van sommige van deze edelstenen is hersteld door blootstelling aan gloeilampen met een laag wattage. Om te voorkomen dat een mooi juweel wordt geruïneerd, verwijdert u sieraden bij het looien en de nagelstudio's. 1

Productie van zirkoonconcentraat: Zirkoon-mineralenconcentraten worden geproduceerd door zwaar mineraalzand te ontginnen uit afzettingen op land en op zee. Australië, Zuid-Afrika, China, Indonesië, Mozambique, India, Oekraïne, Sri Lanka, Madagaskar, Brazilië, Kenia en verschillende andere landen produceerden in 2014 zirkoonconcentraten. 2

Zware minerale mijnbouw: Foto van de Concord zwaar-mineraalzandmijn in het zuidwesten van Virginia. Zwak troostrijke zand- en slibafzettingen uit het Plioceen-tijdperk bevatten hier ongeveer 4 gew.% Zware mineralen. Een scheidingsinstallatie wordt gebruikt om ilmeniet, leucoxeen, rutiel en zirkoon te winnen. 3

Zirkoonwinning

Zirkoon wordt al meer dan 2000 jaar gewonnen uit stroomgrind. Deze vroege winning van zirkoon was voornamelijk om mooie kristallen te verkrijgen voor gebruik als edelstenen. Tegenwoordig wordt het meeste zirkoon geproduceerd door sedimenten te baggeren of te baggeren. Deze sedimenten kunnen zich in strand-, kust- of alluviale afzettingen bevinden.

Zirkoon heeft een soortelijk gewicht van 4,6 tot 4,7, wat veel hoger is dan de typische detritale sedimentkorrel die tussen 2,6 en 2,8 ligt. Dit specifieke verschil in zwaartekracht maakt het mogelijk dat zirkoonkorrels uit de sedimenten worden teruggewonnen door mechanische scheiding. Specifieke zwaartekrachtscheidingsmethoden maken het mogelijk om zirkoon en andere zware mineralen met een ertsgraad van slechts een paar procent winstgevend te winnen. Zirkoon is vaak een coproduct bij mijnbouw- en verwerkingsbedrijven waar ilmeniet en rutiel worden gewonnen voor titanium. In de Verenigde Staten wordt zirkoon gewonnen in Virginia, Georgia, North Carolina en Florida.

Zirkoon van industriële kwaliteit wordt gewonnen uit land- en mariene afzettingen van alluviale oorsprong in vele delen van de wereld. Australië, Zuid-Afrika, China, Indonesië, Mozambique, India, Oekraïne, Sri Lanka, Madagaskar, Brazilië, Kenia en verschillende andere landen waren belangrijke producenten in 2014. Deze alluviale afzettingen bevatten voornamelijk korrels van zirkoon van minder dan een millimeter afkomstig van de verwering van graniet rotsen.

Gem-grade zirkoon wordt al honderden jaren geproduceerd uit alluviale afzettingen in Sri Lanka, Cambodja, Myanmar en Vietnam. Meer recente edelsteenafzettingen bevinden zich in Australië, Nigeria en Madagaskar. Deposito's gedolven voor zirkoon van edelsteenkwaliteit moeten kristallen van ten minste enkele millimeters groot en met een goede helderheid bevatten. Ze zijn meestal afgeleid van de verwering van carbonaatrotsen en andere gesteentetypes geassocieerd met hydrothermische activiteit. Enkele van de beste edelstenen van gem-kwaliteit zirkoon worden rechtstreeks gewonnen uit holten in pegmatiet.

De beste manier om over mineralen te leren, is om te studeren met een verzameling kleine exemplaren die u kunt hanteren, onderzoeken en observeren. Goedkope minerale collecties zijn beschikbaar in de Geology.com Store.

Zircon, Zirconium, Zirconia en Cubic Zirconia

Er is veel publieke verwarring tussen vier materialen: zirkoon, zirkoon, zirkonia en zirkonium. Hieronder vindt u beknopte definities van deze voorwaarden.

zirkonium is een natuurlijk voorkomend mineraal met een chemische samenstelling van ZrSiO4.

zirkonium is een zilverachtig wit metaal en een chemisch element. Het heeft een atoomnummer van 40 en een atoomsymbool van Zr.

Zirconia is het witte kristallijne oxide van zirkonium met een chemische samenstelling van ZrO2. Een natuurlijk voorkomende, maar zeldzame vorm van ZrO2 is het mineraal baddeleyite.

Zirconia is een synthetische edelsteen met een uiterlijk dat erg lijkt op diamant. Het verkoopt voor een kleine fractie van de kosten van diamant en is van oudsher de meest gebruikte diamantsimulant.

Al deze materialen zijn gerelateerd. Zirkonium, zirkoniumoxide en zirkoniumoxide worden allemaal vervaardigd uit industrieel zirkoonoxide.

Industrieel gebruik van Zirkoon

Zirkoonreferenties
1 reversibele kleurwijziging van Blue Zircon door langgolvige ultraviolette straling, door Nathan D. Renfro, Gems & Edelsteenkunde, Volume 52, Number 3, Fall 2016.
2 Zircon and Hafnium, door George M. Bedinger, 2014 Minerals Yearbook, United States Geological Survey, augustus 2016.
3 Depositiemodel voor zwaar mineraal zand in kustomgevingen, door Bradley S. Van Gosen, David L. Fey, Anjana K. Shah, Philip L. Verplanck en Todd M. Hoefen, Minerale depositiemodellen voor hulpbronnenbeoordeling, wetenschappelijk onderzoeksrapport 2010-5070-L, Geological Survey, Verenigde Staten, 2014.
4 Mineville, Eastern Adirondacks - geofysische en Geologische Studies, door Anjana Shah, artikel over de Mineral Resources Program website van de United States Geological Survey, geopend november 2016.

Zirkoonzand heeft een lage uitzettingscoëfficiënt en is zeer stabiel bij hoge temperaturen. Het wordt gebruikt als vuurvast materiaal in vele gieterij- en giettoepassingen. Een van de meest voorkomende toepassingen is bij de productie van keramiek.

Zirkoniumdioxide (zirkoonoxide) wordt geproduceerd door zirkoonzand te verwarmen tot een temperatuur die hoog genoeg is om het zirkoonmolecuul af te breken. In poedervorm is zirkoniumdioxide helderwit, zeer reflecterend en thermisch stabiel. Het wordt gebruikt als een opacifeermiddel, bleekmiddel en pigment in glazuren en vlekken die worden gebruikt op keramiek en aardewerk. Yttria-gestabiliseerd zirkonia wordt gebruikt om zirkoniumoxide, vezeloptische componenten, vuurvaste coatings, keramiek, kunstgebitten en andere tandheelkundige producten te vervaardigen.

Zirkoon dient als het primaire erts van zirkoniummetaal. Zirkonium wordt gebruikt in een verscheidenheid aan metaalproducten die een weerstand tegen hitte en corrosie vereisen. Het wordt gebruikt om hoogwaardige legeringen, speciaal staal, lampfilamenten, explosieve primers, computerapparatuur en vele elektronische componenten te maken.

Miljard jaar oude zirkonen: Deze zirkoonkorrels werden met de hand geplukt uit een kwarts-albietgesteente verzameld in Essex County, New York. Deze door petrografische microscoop doorgelaten lichtafbeelding onthult scheuren, insluitsels en ouderdomszones door de korrels. De kernen en randen van de zirkoonkorrel weerspiegelen magmatische en tektonische gebeurtenissen die zich ongeveer 1-1.15 miljard jaar geleden in de regio voordeden. 4

Zirkoon en radioactief verval

Veel zirkoonkristallen bevatten sporen van uranium en thorium. Deze radioactieve elementen werden opgenomen in het zirkoon ten tijde van kristallisatie. Ze converteren in hun vervalproducten in een gestaag tempo. De verhouding tussen uitgangsmaterialen en dochterproducten kan worden gebruikt om de kristallisatietijd te schatten. Met deze methode zijn de oudste minerale korrels ter wereld zirkoonkristallen die in Australië worden gevonden. Ze worden geschat op ongeveer 4,4 miljard jaar oud.

Wanneer radioactieve elementen in zirkoonkristallen of nabijgelegen materialen vervallen, wordt straling uitgezonden. Het zirkoonkristal kan door deze straling worden beschadigd. Sommige zirkonen zijn zo beschadigd door blootstelling aan deze straling dat het niet langer de helderheid en optische eigenschappen van een aantrekkelijk edelsteenmateriaal behoudt. Dit is de reden waarom sommige zirkonen niet geschikt zijn om als edelsteen te gebruiken.

Bekijk de video: Zirkonium - Ein Metall für den NUKLEARREAKTOR! (Oktober 2020).