Rhenium: aplikácia a vlastnosti

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-02 14:02

Rénium, ktorého aplikácia bude diskutovaná nižšie, je prvkom chemickej periodickej tabuľky pod atómovým indexom 75 (Re). Názov látky pochádza z rieky Rýn v Nemecku. Rok objavenia tohto kovu je 1925. Prvá významná várka materiálu bola získaná v roku 1928. Tento prvok patrí k poslednému analógu so stabilným izotopom. Samotné rénium je kov s bielym odtieňom a jeho prášková hmota je čierna. Teploty topenia a varu sa pohybujú od +3186 do +5596 stupňov Celzia. Má paramagnetické vlastnosti.

Funkcie

Používanie rénia nie je tak rozšírené kvôli jeho výnimočným parametrom a vysokej cene. Pri +300 ° C kov začne aktívne podliehať oxidácii, ktorej proces závisí od ďalšieho zvyšovania teploty. Tento prvok je stabilnejší ako volfrám, prakticky neinteraguje s vodíkom a dusíkom, poskytuje iba adsorpciu.

Pri zahrievaní dochádza k reakcii s chlórom, brómom a fluórom. Rénium sa nerozpúšťa len v kyseline dusičnej a pri interakcii s ortuťou vzniká amalgám. Reakcia s vodnou peroxidovou kompozíciouvodík spôsobuje tvorbu kyseliny rénium. Tento prvok je jediný medzi žiaruvzdornými kovmi, ktorý netvorí karbidy. Použitie rénia nemá žiadnu účasť v biochémii. O všetkých jeho možných účinkoch je dostupných len málo informácií. Medzi spoľahlivé fakty - toxicita a toxicita pre živé organizmy.

Produkcia

Rénium je mimoriadne vzácny kov. V prírode sa najčastejšie vyskytuje v kombinácii s volfrámom a molybdénom. Okrem toho sú nečistoty prítomné v nerastných ložiskách jeho susedov v tabuľke. Rénium sa ťaží prevažne z ložísk molybdénu prostredníctvom súvisiacej ťažby.

Dotyčný prvok sa navyše získava z dzhezkazganitu, veľmi vzácneho prírodného minerálu, ktorý je tak pomenovaný podľa kazašskej osady neďaleko ložiska. Rénium možno izolovať aj z pyritu, zirkónu, kolumbitu.

Kov je rozptýlený po celom svete v zanedbateľnej koncentrácii. Medzi známe ťažobné lokality, kde sa vyskytuje vo významných množstvách, patrí Kurilský ostrov Iturup v Rusku. Ložisko bolo objavené v roku 1992. Tu je kov prezentovaný vo forme štruktúry podobnej molybdénu (ReS_2).

Ťažba sa vykonáva na malej plošine umiestnenej na vrchole spiacej sopky. Sú tam aktívne termálne pramene, čo svedčí o rozšírení ložiska, ktoré podľa predbežných odhadov ročne vypustí asi 37 ton tohto kovu.

Za druhé najväčšie ložisko sa považuje ložisko rénia vhodné prepriemyselná extrakcia prvkov. Nachádza sa vo Fínsku a volá sa Hitura. Tam sa kov získava z iného minerálu – tarkyanitu.

Prijať

Rénium sa získava spracovaním primárnych surovín, ktoré majú spočiatku nízke percento tohto materiálu. Najčastejšie sa prvok extrahuje zo sulfidov medi a molybdénu. Zliatiny rénia sú podrobené pyrometalurgickej úprave, ktorá sa používa pri práci s rudami, ktoré sa tavia, konvertujú a pražia.

Nadmerné teploty topenia umožňujú získať vyšší oxid Re-207, ktorý je zadržiavaný špeciálnymi zachytávacími zariadeniami. Stáva sa, že časť prvku sa po vypálení usadí v sadzi. Čistý materiál možno z tejto látky získať pomocou vodíka. Potom sa výsledná prášková látka roztaví priamo na ingoty rénia. Použitie rudy na extrakciu príslušného prvku je sprevádzané objavením sa sedimentu v kamienku. Ďalšia konverzia tohto zloženia umožňuje izoláciu rénia vystavením určitým plynom.

Technologické momenty

Počas výroby je možné dosiahnuť požadovanú koncentráciu vďaka vlastnostiam rénia a použitiu kyseliny sírovej. Po prechode špeciálnymi metódami čistenia je možné z rudy izolovať čistý prvok.

Táto metóda nie je veľmi produktívna, výťažok čistého produktu nie je vyšší ako 65 %. Tento indikátor sa mení v závislosti od obsahu kovu v rude. Na tomto základe vedeckávýskum na identifikáciu pokročilejších a alternatívnych metód výroby.

Moderné technológie umožňujú optimalizovať vlastnosti umelo získaného rénia. Tento roztok umožňuje použitie vodného roztoku namiesto kyslého. To umožňuje zachytiť podstatne viac čistého kovu počas čistenia.

Aplikácia

Najprv zvážte hlavné charakteristiky príslušného prvku, pre ktoré je obzvlášť cenený:

• Žiaruvzdornosť.
• Minimálne vystavenie korózii.
• Žiadne deformácie pri vystavení chemikáliám a kyselinám.

Pretože cena tohto kovu je extrémne vysoká, používa sa hlavne v ojedinelých prípadoch. Hlavnou oblasťou použitia tohto prvku je výroba žiaruvzdorných zliatin s rôznymi kovmi, ktoré sa používajú pri konštrukcii rakiet a v leteckom priemysle. Rénium sa spravidla používa na výrobu náhradných dielov pre nadzvukové stíhačky. Takéto zlúčeniny obsahujú najmenej 6 % kovu.

Takýto zdroj sa rýchlo zmenil na hlavný nástroj na vytváranie prúdových pohonných jednotiek. Zároveň sa materiál začal považovať za vojensko-strategickú zálohu. Špeciálne vybavené tepelné páry umožňujú merať teploty v obrovských rozsahoch. Predmetný prvok umožňuje predĺžiť životnosť väčšiny agregovaných kovov. Z rénia, ktorého použitie je popísané vyššie, sa vyrábajú pružiny aj pre presné zariadenia, platinové kovy, spektrometre, tlakomery.

Akpresnejšie, používa volfrám potiahnutý réniom. Vďaka svojej odolnosti voči chemickému napadnutiu je tento kov súčasťou ochranných náterov proti kyslému a zásaditému prostrediu.

Zaujímavé fakty

Rhenium sa používa aj na vytváranie špeciálnych kontaktov. Majú vlastnosť samočistenia v prípade skratu. Na obyčajných kovoch zostáva oxid, ktorý neumožňuje prechod prúdu. Prúd prechádza aj zliatinami rénia, no nezanecháva po sebe žiadne stopy. V tomto ohľade majú kontakty vyrobené z tohto kovu dlhú životnosť.

Najdôležitejším aspektom použitia rénia bola možnosť jeho použitia na vytvorenie katalyzátorov, ktoré pomáhajú pri výrobe určitých zložiek benzínového paliva. Možnosť použitia chemického prvku v priemysle ropných produktov viedla k niekoľkonásobnému zvýšeniu jeho dopytu na príslušnom trhu. Svet sa vážne zaujíma o tento jedinečný materiál.

Akcie

Za zmienku stojí, že svetové zásoby rénia sú minimálne 13 tisíc ton len v ložiskách molybdénu a medi. Sú hlavnými zdrojmi tejto zložky v hutníckom priemysle. Viac ako 2/3 všetkého rénia na planéte sa nachádza v takýchto konfiguráciách. Zvyšná tretina sú sekundárne zvyšky. Ak zredukujeme všetky výpočty rezerv na jedného menovateľa, mali by vystačiť aspoň na tristo rokov. Pri výpočte vedcov sa s recykláciou nepočítalo. Podobnýprojekty sa vyvíjali dlho, niektoré z nich sa osvedčili.

Cost

Ceny produktov vo väčšine kategórií sú tvorené dostupnosťou a dopytom po produkte. Komponent ako rénium je jedným z najdrahších kovov na svete, takže nie každý výrobca si ho môže dovoliť, hoci má jedinečné vlastnosti, ktoré umožňujú kompenzovať náklady na jeho drahé použitie. Rénium má zároveň parametre, ktoré nemá žiadny iný kov. Pre vytváranie vesmírnych a leteckých štruktúr sú jeho vlastnosti ideálne. Nie je prekvapujúce, že cena rénia je vysoká, hoci zodpovedá všetkým ukazovateľom charakteristickým pre tento jedinečný materiál.

Už v roku 2011 bola priemerná cena rénia približne 4,5 USD za gram. Následne nebol zaznamenaný žiadny klesajúci trend cien. Konečné náklady často závisia od stupňa čistenia kovu. Cena materiálu môže dosiahnuť tisíce dolárov alebo viac.

História objavov

Tento prvok objavili nemeckí chemici Ead a W alter Noddack v roku 1925. Výskum vykonali pomocou kolumbispektrálnej analýzy v laboratóriu skupiny Siemens a Shake. Po tejto udalosti sa na stretnutí nemeckých chemikov v Norimbergu uskutočnila zodpovedajúca správa. O rok neskôr tím vedcov izoloval prvé dva miligramy rénia z molybdénu.

V relatívne čistej forme bol prvok získaný až v roku 1928. Na získaniejeden miligram látky musel spracovať cez 600 kilogramov nórskeho molybdénu. Priemyselná výroba tohto kovu začala aj v Nemecku (1930). Kapacita spracovateľských závodov umožňovala získať ročne okolo 120 kg kovu. V tom čase to plne uspokojilo potrebu rénia na celom svetovom trhu. V Amerike sa prvých 4,5 kg unikátneho kovu získalo v roku 1943 spracovaním koncentrovaného molybdénu. Práve tento prvok sa stal posledným objaveným kovom so stabilným izotopom. Všetky ostatné analógy objavené skôr, vrátane umelo, takéto vlastnosti nemali.

Prírodné rezervácie

K dnešnému dňu môže byť zoznam ložísk usporiadaný podľa prírodných zásob daného kovu v nasledujúcom poradí:

• Čilské bane.
• Spojené štáty americké.
• Ostrov Iturup, kde sa zásoby odhadujú až na 20 ton ročne (vo forme erupcií sopečného plynu).

V Ruskej federácii sú poloprvkové ložiská vodíkového typu hodnotené ako lokality, ktoré majú maximálny potenciál pre porfýrové medené a medeno-molybdénové rudy. Celkovo podľa prognóz odborníkov predstavujú ložiská rénia v Rusku 2900 ton (76% štátnych zdrojov). Leví podiel týchto ložísk sa nachádza v uhoľnej panve Moskovskej oblasti (82 %). Ďalším poľom z hľadiska zásob je povodie Briketno-Zheltukhinsky v oblasti Riazan.

Výsledok

Rénium je chemický prvok, ktorýpatrí do skupiny vzácnych kovov s unikátnymi vlastnosťami. Jeho vlastnosti, miesta ťažby, rozsahy sú popísané vyššie.