Zirkonium: Nicht nur Bling

Von Tom Vulcan

Für alle finanziell angeschlagenen zukünftigen Bräutigame war 1976 ein Signaljahr.

Diamanten mögen zwar die besten Freunde eines Mädchens sein, können aber das Bankguthaben belasten. Von diesem Jahr an gab es für alle Männer, die ihren zukünftigen Frauen einen atemberaubenden Verlobungsring schenken wollten, eine erschwingliche Alternative (offengelegt oder nicht) zu diesem traditionellen Diamanten – Kubikzirkonia. (Die damaligen Zeitungen waren voll mit ganzseitigen Anzeigen, in denen seine Vorzüge gepriesen wurden. Und manchmal sieht man noch immer die eine oder andere Anzeige.)

Kubisches Zirkonoxid (CZ) oder die synthetisierte kubisch-kristalline Form von Zirkonoxid gibt es in nahezu jeder Farbe und ist optisch makellos. Und da die Herstellung so günstig ist, ist die Größe kein Problem; Lose Steine ​​in verschiedenen Formen, Größen und Farben sind zu Preisen zwischen 100 und 300 US-Dollar pro Karat erhältlich.

Und das Tolle daran ist, dass CZ für das ungeübte Auge wie der echte McCoy aussieht.

Nicht nur die zweitbeste Freundin eines Mädchens

Zirkonium (Ordnungszahl 40) selbst, von dem CZ nur eine Form von Oxid ist, ist ein weiches, glänzendes, silbrig-weißes Metall mit einem sehr hohen Schmelzpunkt. Und obwohl es in metallischer Form zahlreiche wichtige Verwendungsmöglichkeiten hat, kommt Zirkonium in der Natur nie als freies Metall vor. Unter den Metallen der Erdkruste ist es keineswegs selten, es kommt sogar dreimal häufiger vor als Kupfer.

Abgesehen von der Verwendung in künstlichen Diamanten, die nur eine geringe Menge des Elements verbrauchen, gibt es für Zirkonium und seine Verbindungen eine Vielzahl anderer, viel wichtigerer Verwendungszwecke. Diese reichen von der Verwendung in Keramikfritten zur Herstellung von Sanitärartikeln (Bidets, Toilettenschüsseln und Waschbecken), Fliesen und Geschirr bis hin zur Verwendung in Metallform in Kernbrennstäben und Speziallegierungen. In chemischen Verbindungen und als Metall findet sich Zirkonium auch in allem, von Autokatalysatoren und Brennstoffzellen bis hin zu Schleifmitteln und von der Elektronik bis hin zu Hochleistungs-Industrielegierungen.

Obwohl es in einer Reihe anderer Mineralien vorkommt, sind die beiden Hauptquellen von Zirkonium die Mineralien Zirkon (Zirkoniumsilikat – ZrSiO4) und Baddeleyit (eine andere Form von Zirkoniumoxid – ZrO2). Zirkonsand ist jedoch bei weitem die wichtigste Mineralquelle für Zirkonium, unabhängig davon, ob es als Metall, Oxid oder in einer chemischen Verbindung vorliegt.

Zirkonsand wird üblicherweise aus Mineralsanden gewonnen, entweder als Hauptprodukt oder als Neben-/Nebenprodukt, beispielsweise bei der Titanmineralproduktion. (Mineralsande beziehen sich normalerweise auf „Konzentrationen von Schwermineralien (HM) in einer alluvialen Umgebung (alte Strände oder Flusssysteme)“ und werden entweder trocken oder nass mit Schaufelrädern, Bulldozern, Frontladern, Kratzern usw. abgebaut Saugpumpen.)

Quelle: Iluka Resources Limited

Woher kommt das Zirkoniumkonzentrat?

Der US Geological Survey (USGS) identifiziert nur drei Länder (Australien – 42 %, Südafrika – 30 %; China – 12 %), auf die im Jahr 2008 rund 84 % der weltweiten Produktion von Zirkoniummineralkonzentraten entfielen.

* Zahlen zurückgehalten. Quelle: USGS

Während die überwiegende Mehrheit dieser Konzentrate aus Mineralsandbetrieben stammt, produziert die Mine von Kovdorsky GOK auf der russischen Kola-Halbinsel tatsächlich Baddeleyit als Nebenprodukt ihrer Apatit- und Magnetitbetriebe.

Die inländische Zirkonproduktion in den USA stammt aus dem Abbau schwerer Mineralien an zwei Standorten: in Stony Creek in Virginia und in Starke in Florida. Obwohl keine Zahlen für die gesamte Zirkonproduktion in den USA verfügbar sind (Zahlen für die Zirkonproduktion von DuPont in Florida sind nicht verfügbar), hat Iluka Resources Inc. (im Besitz des in Perth ansässigen australischen Unternehmens Iluka Resources Ltd (Iluka)) einiges produziert 70.000 Tonnen Zirkon aus seinem Schwermineralsandbetrieb in Virginia.

Zusätzlich zu den Ländern, die bereits Zirkon produzieren, gibt es eine Reihe anderer Länder, in denen derzeit entweder neue Zirkonprojekte im Bau sind oder in denen Schwermineralien für Zirkon erkundet werden – entweder als Primärprodukt oder als Nebenprodukt. (Es bleibt jedoch abzuwarten, ob alle tatsächlich in Auftrag gegeben werden und in Produktion gehen.)

Diese beinhalten:

Bühne

Projekt/Land

Sich entwickelndes Unternehmen

Bauarbeiten im Gange

QMM-Projekt/Madagaskar

Rio Tinto

BFS* abgeschlossen

Grande Côte Zircon-Projekt/Senegal

Mineral Deposits Limited

Kwale/Kenia

Tiomin Resources Inc

Korridor Sands/Mosambik

BHP Billiton

Fort McMurray/Kanada

Titanium Corporation

* Breitensuche

Darüber hinaus produziert Kenmare jetzt (unter anderem) Zirkon in seinem Moma-Bergbaubetrieb in Mosambik. Und es gibt auch eine Reihe weiterer Projekte in Ländern, die das Mineral bereits produzieren, um die Produktion in diesen Ländern zu erweitern.

Wohin mit dem Zirkon?

Die beiden größten Zirkonverbraucher nach Regionen im Jahr 2007 waren Europa und China, die jeweils etwa 30 % der weltweiten Nachfrage in diesem Jahr ausmachten. Und laut Iluka ist Chinas Anteil am weltweiten Zirkonverbrauch im Zehnjahreszeitraum von 1998 bis 2008 von etwa 16 % auf über 30 % im Jahr 2008 gestiegen. Zwischen 2004 und 2008 ist die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate aller Chinesen gestiegen Die Einfuhr von Zirkon betrug 15,8 %.

Quelle: TZMI

Wachstum des Zirkonverbrauchs

Quelle: Iluka-Schätzung für 2008 und ihre Analyse mit Eingabe von TZMI-Quellendaten

Auf dem globalen Markt gab es neben dem deutlichen Anstieg der Nachfrage aus China (und einem spürbaren Anstieg der Nachfrage aus Indien) in den letzten Jahren auch eine steigende Nachfrage aus anderen Entwicklungsländern und -regionen. Gleichzeitig ist die Nachfrage aus den entwickelten Volkswirtschaften und Regionen relativ stabil geblieben. Unabhängig davon, ob es sich um eine Entwicklungs- oder Industrieregion, eine Volkswirtschaft oder eine Region handelt, bleiben die wichtigsten Endanwendungen von Zirkon Keramik, Zirkoniumdioxid und chemische Zirkoniumverbindungen.

Im Januar 2008 gab Iluka beim Beratungsunternehmen TZMI einen Bericht in Auftrag, der die Verbrauchstrends (von 1990 bis 2015) für Zirkon sowohl nach Region als auch nach Endverbrauch analysierte und zwei Diagramme zur Veranschaulichung erstellte. Sie sind ein Hinweis sowohl auf das historische Wachstum des Marktes in den letzten fast 19 Jahren als auch auf die damalige Erwartung von TZMI, dass der Markt in Zukunft erheblich wachsen wird.

Zirkon – regionale Verbrauchstrends (1990–2005)

Quelle: TZMI

Zirkon – Endverbrauchstrends (1990–2005)

Zwei Endanwendungen erweitert

Zwei besondere Endanwendungen von Zirkon verdienen eine genauere Betrachtung – in der Keramik und in der Nuklearindustrie.

Keramik

Die Hauptverwendung von Zirkon liegt in der Keramikherstellung, und im Einklang mit den Zahlen zum weltweiten Endverbrauch von Zirkon fließen 54 % des gesamten Zirkonverbrauchs Chinas in Keramik. (Interessanterweise ist die zweitgrößte Verwendung in China – etwa 27 % des Gesamtverbrauchs des Landes – Zirkonoxid und Chemikalien, im Gegensatz zu einer weltweiten Zahl von etwa 15 %.)

China produziert daher eine große Anzahl an Fliesen und Keramikbeschlägen. Tatsächlich produzierte China Ende 2007 etwa 40 % aller Keramikfliesen weltweit. Und laut TZMI waren im Jahr 2007 nur 40 % davon von mittlerer oder hoher Qualität.

Die Atomindustrie

Für die Nuklearindustrie hat Zirkoniummetall (das aus Zirkoniumchemikalien gewonnen wird, normalerweise durch Reduktion von Zirkoniumtetrachlorid (ZrCl4) und daher in den obigen Abbildungen in der Endverwendungskategorie „Zirkoniumoxid (ZrO2) und Chemikalien“ enthalten) die äußerst nützlichen Eigenschaften nicht Sie haben nicht nur einen geringen Absorptionsquerschnitt für Neutronen (das heißt, sie sind transparent für Neutronen), sondern weisen auch eine hohe Korrosionsbeständigkeit auf, insbesondere bei hohen Temperaturen – ein Vorteil sowohl in der Nuklear- als auch in der Chemieindustrie.

Aus diesem Grund eignen sich Zirkoniumlegierungen besonders für den Einsatz in Stäben und Platten, die das Gerüst von Kernbrennstoffbündeln bilden. Darüber hinaus wird das Material zur Verkleidung der nahtlosen Gehäuse oder „Stäbe“ von Uranoxid-Brennstoffpellets verwendet. Nach Angaben des französischen Energieunternehmens Areva (OTC:ARVCF) enthält der Kern eines 1.300-MW-Reaktors etwa 193 Brennelemente, von denen jedes aus 264 Brennstäben besteht; also insgesamt 50.952 Stäbe. Da jeder Stab etwa vier Meter lang ist, sind das allein für die Brennstäbe etwa 125 Meilen (200.000 Meter) Rohre aus Zirkoniumlegierung.

Unabhängig davon, ob es sich um einen Siedewasser-, Druckwasser-, russischen Leichtwasserreaktor oder CANDU-Reaktor (Kanada-Deuterium-Uran) handelt, werden bei seiner Konstruktion häufig Zirkoniumlegierungen häufig verwendet. Tatsächlich handelt es sich bei den ersten drei dieser Verwendungen um 44 Tonnen, 29,5 Tonnen bzw. 31,8 Tonnen Zirkoniummetall, und etwa 90 % des gesamten verbrauchten Zirkoniummetalls werden in der Kernenergieerzeugungsindustrie in Legierungen mit hohem Zirkoniumgehalt verwendet.

Die Zirkonproduzenten

Im Jahr 2008 stammten 76 % des weltweiten Zirkons von nur sieben großen Produzenten, wobei Iluka der größte von ihnen war.

Bloomberg-Ticker

Unternehmen

Marktanteil

UP: ICH

Iluka Resources Limited

34 %

EXX:SJ

Exxaro Resources Limited

15%

RIO:LN/RIO:AU

Rio Tinto-Gruppe

9 %

BLT:LN

BHP Billiton

9 %

Privatunternehmen

Bemax Resources Limited

4 %

TT:US

EI du Pont de Nemours and Company (DuPont)

3%

Privatunternehmen*

Tiwest JV

2 %

-

Andere

24 %

*Im Besitz von 50/50 zwischen Tronox Western Australia Pty Ltd und Tochtergesellschaften von Exxaro Australia Sands Pty Ltd

Die Aussichten für Zirkon (und Zirkonium)

Der Zirkonverbrauch wurde, wie auch der der meisten anderen Rohstoffe, durch die weltweite Konjunkturabschwächung beeinträchtigt. Allerdings scheint auch das Angebot (sowohl das bestehende als auch das potenzielle) gleichermaßen, wenn nicht sogar noch stärker, beeinträchtigt worden zu sein. Eine Reihe von Zulieferern in Afrika und Australien (z. B. Australian Zircon NL (Bloomberg Ticker – AZC:AU)) standen nicht nur vor finanziellen Herausforderungen, was zu Produktionsrückgängen führte, sondern auch andere Produktionsländer sahen sich mit Produktionsbeschränkungen konfrontiert . Insbesondere in Indonesien sank die Zirkonproduktion im Jahr 2008 um mehr als 40 % gegenüber dem Niveau von 2007.

Bei einer Präsentation im Juli dieses Jahres beschrieb Iluka den Zirkonmarkt über das Jahr 2009 hinaus und jedenfalls im Jahr 2010 und vertrat die Meinung, dass nicht nur „die Erholung der Weltwirtschaft die Zirkonnachfrage deutlich über das Niveau von 2009 hinaus steigern“ werde ,“ aber auch „(l)imitation von Zirkonversorgung aus bestehenden Quellen wird die Knappheit auf dem Weltmarkt nach 2009 aufrechterhalten.“ Diese Ansicht teilte Exxaro, der auf derselben Konferenz der Meinung war, dass „der Markt für 2010 voraussichtlich angespannt bleiben wird“.

Wenn man noch die besonderen finanziellen Herausforderungen berücksichtigt, mit denen sowohl die weniger etablierten Produzenten als auch die Explorationsunternehmen konfrontiert sind, ist es vielleicht verständlich, dass die größeren Produzenten, obwohl sie kurzfristig vorsichtig sind, optimistisch bleiben – wenn sie die Strömung überstehen können wirtschaftliche Flaute.

Längerfristig scheinen die Aussichten sowohl für Zirkon als auch für Zirkonium jedoch allein aus zwei Gründen gut zu sein. Für Zirkon im Allgemeinen wird mit der Erholung der Weltwirtschaft auch die fortschreitende Urbanisierung und Industrialisierung in den Entwicklungsregionen der Welt wieder an Fahrt gewinnen. Damit einhergehen wird sowohl ein höherer Lebensstandard als auch die Forderung nach besserer Qualität. Da der Haupttreiber für Zirkon die Bauindustrie ist, wo das Mineral in Keramik, Glas und Stahl (insbesondere im Wohnungsbausektor) verwendet wird, dürften die längerfristigen Aussichten rosig aussehen, wenn die Erholung voll im Gange ist. Dies wird nicht zuletzt in China der Fall sein, dem weltweit größten Verbraucher von Zirkon, wo die Nachfrage voraussichtlich weiter steigen wird.

In den Entwicklungsländern wird die Nachfrage nach Zirkoniummetall in den nächsten Jahren voraussichtlich wachsen. Kernbrennstäbe benötigen normalerweise eine Lebensdauer von mindestens sechs Jahren; Stäbe aus Zirkonium scheinen derzeit die einzigen zu sein, die diese Aufgabe ordnungsgemäß erfüllen können. Bisher wurde in diesem Zusammenhang kein Ersatz für das Metall gefunden.

Nach Angaben der World Nuclear Association machte die Kernstromerzeugung im Jahr 2008 15 % der weltweiten Stromerzeugung aus. Derzeit sind weltweit 436 Reaktoren in Betrieb. Für die Zukunft ist die Branche jedoch auf ein solides Wachstum eingestellt. Derzeit werden 50 neue Reaktoren in 13 verschiedenen Ländern gebaut, davon allein etwa 16 in China. Weitere 137 sind bestellt oder geplant, und weitere 295 wurden vorgeschlagen – 90 in China und 24 in Südafrika. All dies macht einen großen Teil der Nachfrage nach Zirkoniummetall aus.

Gelegenheiten?

Unter den etablierten Unternehmen können sowohl Iluka als auch Exxaro eine gute Präsenz im Bereich Zirkon bieten; tatsächlich machten sie im Jahr 2008 zusammen fast 50 % des weltweiten Zirkonmarktes aus. Doch wie alle anderen in der Branche waren auch beide von den vorherrschenden ungünstigen Marktbedingungen betroffen. Darüber hinaus ist für keinen von beiden die Herstellung von Zirkon ihr einziges Geschäft; Jedes davon ist außerdem in erheblichem Maße mit Titanmineralien belastet.

Das aktuelle finanzielle Umfeld hat es den weniger etablierten Produzenten und den Unternehmen, die unter anderem nach Zirkon suchen, nicht leicht gemacht. Auch für solche Unternehmen ist Zirkon nur ein Produkt, das aus den Lagerstätten gewonnen werden kann, die sie entweder erschließen oder nach denen sie suchen.

Da ihre Zirkonbetriebe geografisch weit verstreut sind, gehören zu diesen Unternehmen:

Ticker

Unternehmen

Zirkonoperationen

AZC: AU

Australischer Zirkon NL

Australien

GUN:AU

Gunson Resources Limited

Australien

KMR: LN

Kenmare Resources PLC

Mosambik

MDL:AU

Mineral Deposits Limited

Senegal

SRE:AU

Stirling Resources Limited (mit

Australien und Indonesien

(MZI:AU)

Matilda Zircon Limited)

TIO:CN

Tiomin Resources Inc

Kenia

TIC:CN

Titanium Corporation

Kanada

Wenn es um Zirkoniummetall und daraus hergestellte Produkte (z. B. Legierungsplatten, Stangenmaterial, Schwämme usw.) geht, ist Areva der weltweit größte Hersteller von Zirkoniummetall, auf den etwa 40 % der weltweiten Produktion entfallen. Weitere wichtige Akteure auf dem Zirkoniummarkt sind in den USA Wah Chang, das Allegheny Technologies (ATI) gehört, und Westinghouse (in seinem Western Zirconium Plant – Teil seines Kernbrennstoffgeschäfts), das von Toshiba Corp (OTCPK:TOSBF) übernommen wurde ) im Jahr 2006 für rund 600 Milliarden Yen. Und tatsächlich gab es in letzter Zeit Gerüchte, dass Toshiba und andere Nuklearkonzerne (insbesondere Mitsubishi Heavy Industries) Areva umkreisen könnten, um Teile des angeschlagenen Unternehmens zu übernehmen.

Auch wenn Zirkonium auf diesen glitzernden Ringen immer präsent sein wird, ist sein Versprechen für die Zukunft eher in glänzenden neuen Fliesen, Badezimmern und dem Kern der Kernenergieindustrie verwurzelt.

Ressourcen

Exxaro Resources Limited (Exxaro)

Iluka Resources Limited (Iluka)

US Geological Survey (USGS)

Dieser Artikel wurde geschrieben von