El mineral de zirconi i la cadena de la indústria del zirconi - La pedra angular de la indústria de l'energia nuclear

El mineral de zirconi, com a "escut de seguretat" indispensable per a la indústria de l'energia nuclear, la seva construcció i perfeccionament de la cadena industrial protegeixen profundament la futura línia de vida de l'energia neta humana. La cadena industrial s'estén des de la mineria i el benefici, la fosa de zirconi d'esponja d'alta-puresa fins al processament de precisió d'aliatge de zirconi de grau-nuclear. Mitjançant la sinergia de processos estrictes i tecnologies d'avantguarda-, forja la barrera bàsica que garanteix el funcionament segur dels reactors nuclears. El control autònom i l'avenç continu de la cadena industrial del zirconi han injectat una "clau de seguretat" en l'auge de l'energia nuclear dels principals països, proporcionant la màxima fiabilitat sense cap marge d'error i donant suport a la Xina per consolidar els seus fonaments i liderar el futur en la revolució energètica global.

【Els conceptes bàsics i les aplicacions del zirconi】

El zirconi és un element químic amb el símbol Zr. La seva forma elemental és un metall gris clar, de punt-alt-de fusió. El principal recurs natural del zirconi són els minerals de silicat de zirconi, i la seva sorra crua és el zirconi. El 2018, la Xina va identificar els recursos de zirconi com un dels 35 minerals crítics amb una dependència externa extremadament alta i crucials per al creixement econòmic i la seguretat nacional.

Després d'anys de desenvolupament, hi ha nombrosos productes relacionats amb el desenvolupament de recursos de zirconi, que s'han aplicat àmpliament en diversos camps industrials com l'enginyeria química, la metal·lúrgia, els materials, l'aviació, la informació electrònica, l'atenció mèdica i l'energia nuclear. Segons les característiques del producte, la indústria actual del zirconi es pot dividir en tres parts: recursos de zirconi, zirconi químic i zirconi metàl·lic. La indústria dels recursos de zirconi inclou principalment l'exploració i el processament primari de minerals de zirconi; El zirconi químic és una matèria primera química bàsica important i un nou producte material, utilitzat com a materials refractaris a -alta temperatura, pigments ceràmics, materials ceràmics, materials piezoelèctrics, gemmes artificials, opacificants d'esmalt ceràmic i additius de vidre resistents-àlcalis; El zirconi metàl·lic inclou el zirconi de grau nuclear i el zirconi de grau industrial-. El zirconi de grau nuclear -s'utilitza principalment en tubs de revestiment de combustible nuclear, tubs de guia de barres de control i separadors de posicionament, mentre que el zirconi metàl·lic de grau industrial-, a causa del seu excel·lent rendiment de processament i resistència a la corrosió, s'ha convertit en un material important per als equips de la indústria química.

【La composició de la cadena de la indústria del zirconi】

La cadena de la indústria del zirconi a la Xina s'ha desenvolupat de manera madura i es divideix principalment en tres enllaços: matèries primeres de mineral de zirconi aigües amunt, productes intermedis de zirconi de corrent mitjà i camps d'aplicació aigües avall.

Amunt: matèries primeres de mineral de zirconi

El nucli de la cadena de la indústria del zirconi és l'exploració i el processament primari dels recursos minerals de zirconi. Els recursos mundials de mineral de zirconi són abundants i distribuïts pels cinc continents, principalment a la riba del Pacífic i Àfrica. No obstant això, més del 70% dels recursos de mineral de zirconi de la Xina són minerals de zirconi primaris, que són difícils de seleccionar i tenen uns costos d'extracció elevats, i no s'han explotat i utilitzat completament, la qual cosa comporta una greu escassetat de reserves explotables reals. Els dipòsits de mineral de sorra de platja minats només poden satisfer una part de les necessitats nacionals de producció i processament, cosa que fa que el mineral de zirconi de la Xina depengui en gran mesura de les importacions. Després del rentat preliminar del mineral, s'obté sorra de zircó.

Midstream: productes intermedis de zirconi

El flux mitjà cobreix la fosa i el processament, que implica una extracció eficient i síntesi de compostos. En el camp químic del zirconi, l'oxiclorur de zirconi és el nucli intermedi, amb la indústria del zirconi oriental de la Xina que té una quota global del 30% amb una capacitat de 60.000 tones anuals. El seu producte de calcinació, el diòxid de zirconi, es transforma en silicat de zirconi, carbonat de zirconi i altres derivats; al camp del zirconi metàl·lic, el zirconi d'esponja es produeix mitjançant la reducció de magnesi o l'electròlisi de sal fosa, i després la fusió d'arc consumible al buit forma lingots d'aliatge de zirconi. Entre ells, l'aliatge N36 desenvolupat per la Xina Nuclear Zirconium Industry s'ha aplicat amb èxit a la unitat d'energia nuclear "Hualong One".

Avall: camps d'aplicació

L'enllaç aigües avall implica l'aplicació terminal de zirconi, estenent-se a la fabricació d'aplicacions diverses. Els camps tradicionals inclouen el silicat de zirconi com a abrillant ceràmic, el diòxid de zirconi com a gresol d'alta-temperatura i el zirconi de grau-industrial com a reactor químic. Els camps-de gamma alta inclouen aliatges de zirconi per a tubs de revestiment de combustible nuclear, recobriments de protecció tèrmica aeroespacial, materials compostos d'armadura i transistors d'alta constant dielèctrica.

【Distribució global dels recursos de zirconi i estructura del mercat】

Segons les dades publicades pel Servei Geològic dels Estats Units l'any 2024, les reserves de zirconi d'Austràlia representen el 74,7% de les reserves totals del món, mentre que la quota de la Xina només és del 0,1%. La demanda anual de mineral de zirconi de la Xina és d'aproximadament 1,4 milions de tones, però la seva producció nacional anual només és d'unes 140.000 tones, amb una taxa de dependència externa de fins al 90%. Tanmateix, el 95% de la zirconia mundial es produeix a la Xina. Cada any, la Xina importa una gran quantitat de mineral de zirconi i de zirconi semi-elaborat, els perfecciona en productes de zirconi i la majoria s'exporten a països europeus com França i Alemanya.

Actualment, els jaciments mundials de zirconi i hafni que s'extreuen es concentren principalment a Austràlia i Àfrica, tots ells minerals sedimentaris costaners de zirconi i hafni. La producció combinada de zirconi i hafni d'Austràlia i Sud-àfrica representa més del 60% de la producció total mundial, mentre que només hi ha petites quantitats a Àsia i Amèrica. Actualment, Austràlia és el país amb recursos de zirconi més gran del món, amb la seva producció i volum d'exportacions constantment al primer lloc del món. A causa del fet que els dipòsits sedimentaris costaners es formen a les sorres de les platges (arenes costaneres), els minerals de zirconi i hafni que s'extreuen sovint es distribueixen contínuament al llarg de la costa.

【Jugadors clau en la cadena de la indústria del zirconi】

A la cadena de la indústria del zirconi, les empreses clau cobreixen el desenvolupament de recursos minerals de zirconi, el refinament i altres aplicacions posteriors. A continuació es mostren diverses empreses que ocupen posicions significatives a la cadena de la indústria del zirconi nacional i internacional:

Aigües amunt: L'aigua amunt de la cadena industrial està dominada per gegants internacionals: l'australià Iluka controla 1,65 milions de tones de recursos de sorra de zircó a la conca d'Eucla, i el britànic Rio Tinto desenvolupa la mina de sorra de Richards Bay a Sud-àfrica, amb reserves d'aproximadament 5,56 milions de tones; Empreses xineses com Hainan Haiyu Mining han afegit 740.000 tones de reserves mitjançant l'obtenció de drets miners a Moçambic i estan disposant activament recursos a l'estranger.

Midstream: a l'etapa de fosa mitjana, en el camp del zirconi químic, la indústria del zirconi oriental de la Xina lidera el món amb una capacitat anual de 60.000 tones d'òxid de clorur de zirconi, i Tronox dels Estats Units aconsegueix una producció integrada de mineria i productes químics; en l'àmbit del zirconi metàl·lic, la indústria nacional de zirconi nuclear de la Xina, com l'aliatge N36 de producció nacional utilitzat al "Hualong One", i la Westinghouse dels Estats Units dominen el mercat-de gamma alta.

Avall: la fabricació de-alta gamma de la cadena de la indústria del zirconi aigües avall es concentra en els camps de l'energia nuclear i militar: l'Orano de França proporciona conjunts de combustible nuclear d'aliatge de zirconi M5, l'ATI dels Estats Units produeix HfB₂ ultra-alta{{3}temperatura-materials per a l'armament de la corporació de motors de la Xina. Domestic National Nuclear Baotitanium Zirconium Industry és una empresa professional de materials de zirconi de grau nuclear-, amb una producció de material de zirconi que representa més del 80% del país, formant un panorama competitiu-intensiu en tecnologia.

【Les tendències futures de la cadena de la indústria del zirconi】

La cadena mundial de la indústria del zirconi es troba actualment sota la doble pressió del monopoli dels recursos i el desequilibri estructural. Com a major consumidor mundial de zirconi, la Xina té una dependència de més del 90% de les importacions. A més, el grau domèstic de mineral de zirconi és majoritàriament per sota de l'1%, amb alts costos d'extracció i riscos ambientals significatius. En el procés de fosa, el mètode tradicional de fusió alcalina genera una gran quantitat d'aigües residuals altament alcalines (20-30 tones d'aigua residual per tona de clorur de zirconi). Mentrestant, els-materials de zirconi de grau nuclear d'alta gamma encara depenen de les importacions, cosa que indica una autonomia i un control insuficients sobre la cadena industrial.

D'acord amb l'estratègia de desenvolupament de "circulació dual", la Xina hauria d'aprofitar plenament els avantatges de recursos complementaris dels països al llarg del "Cinturó i la Ruta" i augmentar la inversió en el sector miner en aquestes regions. També hauria de dur a terme una-diplomàcia integral dels recursos per aconseguir un disseny raonable i integral-de l'exploració i desenvolupament de recursos a l'estranger. A nivell empresarial, les empreses mineres nacionals haurien d'explorar i desenvolupar de manera activa mines estrangeres de zirconi d'alta-qualitat mitjançant mètodes com ara la compra de participacions de control, l'adquisició de participacions minoritàries o les adquisicions completes. Això accelerarà el ritme "globalització" de les empreses de zirconi de la Xina. El 2017, el Ministeri de Mines de Moçambic va aprovar dues llicències d'extracció de sorra de zircon-titani per a Hainan Haiyu Mining Co., Ltd., afegint 740.000 tones de recursos de zirconi a l'empresa. Aquests avenços indiquen que les empreses mineres xineses han aconseguit un èxit inicial en la cooperació relacionada a l'estranger.

Amb el progrés tecnològic i l'expansió contínua dels camps d'aplicació, el zirconi, com a element important, tindrà un paper cada cop més important. Actualment, la Xina està promovent activament la cooperació minera mundial al llarg del "Cinturó i la Ruta" per assolir un objectiu de guanyar-guanyar en recursos minerals, donant un fort suport al subministrament a llarg-de recursos de zirconi a la Xina. Millorar la competitivitat de la indústria, augmentar la inversió en recerca i desenvolupament científics, millorar les capacitats d'innovació tecnològica, guiar les empreses per cooperar estretament amb universitats i institucions de recerca, promoure la integració de la indústria, l'acadèmia i la investigació i accelerar la transformació i l'aplicació dels assoliments científics i tecnològics, el desenvolupament de la indústria del zirconi es pot promoure de manera més eficaç i el camp d'aplicació del zirconi es pot ampliar i ampliar contínuament.