Rénium: alkalmazás és tulajdonságok

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-02 13:56

A rénium, amelynek alkalmazását az alábbiakban tárgyaljuk, a kémiai periódusos rendszer 75 (Re) atomi indexű eleme. Az anyag neve a németországi Rajna folyóból származik. A fém felfedezésének éve 1925. Az első jelentős mennyiségű anyagot 1928-ban szerezték be. Ez az elem az utolsó stabil izotóppal rendelkező analóghoz tartozik. A rénium önmagában egy fehér árnyalatú fém, por tömege fekete. Az olvadáspont és a forráspont +3186 és +5596 Celsius fok között van. Paramágneses jellemzői vannak.

Jellemzők

A rénium alkalmazása kivételes paraméterei és magas költsége miatt nem annyira elterjedt. +300 °C-on a fém aktív oxidációnak indul, melynek folyamata a további hőmérséklet-emelkedéstől függ. Ez az elem stabilabb, mint a volfrám, gyakorlatilag nem lép kölcsönhatásba hidrogénnel és nitrogénnel, csak adszorpciót biztosít.

Hevítéskor reakció figyelhető meg klórral, brómmal és fluorral. A rénium nem csak salétromsavban oldódik, és a higannyal kölcsönhatásba lépve amalgám képződik. Reakció vizes peroxid készítménnyela hidrogén réniumsav képződését okozza. Ez az egyetlen elem a tűzálló fémek között, amely nem képez karbidokat. A rénium felhasználása nem vesz részt a biokémiában. Kevés információ áll rendelkezésre minden lehetséges hatásáról. A megbízható tények közé tartozik a toxicitás és az élő szervezetekre gyakorolt toxicitás.

Gyártás

A rénium rendkívül ritka fém. A természetben leggyakrabban volfrámmal és molibdénnel kombinálva fordul elő. Ezenkívül a táblázatban szereplő szomszédok ásványi lelőhelyeiben szennyeződések vannak jelen. A réniumot túlnyomórészt molibdénlerakódásokból bányászják a kapcsolódó kitermeléssel.

Emellett a kérdéses elemet a dzhezkazganitból, egy nagyon ritka természetes ásványból nyerik ki, amely a lelőhely közelében található kazah településről kapta a nevét. A rénium piritből, cirkóniumból, kolumbitból is izolálható.

A fém elhanyagolható koncentrációban van elszórva az egész világon. Az ismert bányászati helyek között található, ahol jelentős mennyiségben található, az oroszországi Iturup Kuril-szigete. A lelőhelyet 1992-ben fedezték fel. Itt a fém a molibdénhez hasonló szerkezet formájában jelenik meg (ReS_2).

A bányászatot egy alvó vulkán tetején található kis platformon végzik. Ott termikus rugók működnek, ami a lelőhely bővülését jelzi, amely az előzetes becslések szerint körülbelül 37 tonna ebből a fémből évente.

A második legnagyobb lelőhely egy alkalmas rénium lelőhelyipari elem kitermelés. Finnországban található, és Hiturának hívják. Ott a fémet egy másik ásványból - a taryanitból - vonják ki.

Fogadás

A réniumot az elsődleges nyersanyagok feldolgozásával nyerik, amelyek kezdetben alacsony százalékban tartalmazzák ezt az anyagot. Leggyakrabban az elemet réz- és molibdén-szulfidokból vonják ki. A réniumötvözeteket pirometallurgiai kezelésnek vetik alá, amelyet olvasztott, átalakított és pörkölt ércekkel való megmunkálás során használnak.

A túl magas olvadási hőmérséklet lehetővé teszi magasabb Re-207 oxid előállítását, amelyet speciális csapdázóberendezések tartanak vissza. Előfordul, hogy az elem egy része kiégetés után koromba rakódik. Ebből az anyagból hidrogén segítségével tiszta anyagot nyerhetünk. Ezután a kapott por alakú anyagot közvetlenül rénium tömbökbe olvasztják. Az érc felhasználása a szóban forgó elem kinyerésére az üledék megjelenésével jár együtt. Ennek az összetételnek a további átalakítása lehetővé teszi a rénium izolálását bizonyos gázoknak való kitétel révén.

Technológiai pillanatok

A rénium tulajdonságainak és a kénsavnak köszönhetően a gyártás során elérhető a kívánt koncentráció. Speciális tisztítási eljárásokon keresztül lehetséges a tiszta elem izolálása az ércből.

Ez a módszer nem túl produktív, a tiszta termék hozama nem haladja meg a 65%-ot. Ez a mutató az érc fémtartalmától függően változik. Ezen az alapon tudományoskutatás a fejlettebb és alternatív termelési módszerek azonosítására.

A modern technológiák lehetővé teszik a mesterségesen előállított rénium tulajdonságainak optimalizálását. Ez az oldat lehetővé teszi vizes oldat használatát a savas oldat helyett. Ez lehetővé teszi a tisztítás során lényegesen több tiszta fém rögzítését.

Alkalmazás

Először is vegye figyelembe a szóban forgó elem főbb jellemzőit, amelyekért különösen nagyra értékelik:

• Tűzállóság.
• Minimális kitettség a korróziónak.
• Nincs deformáció vegyszerek és savak hatására.

Mivel ennek a fémnek az ára rendkívül magas, főleg ritka esetekben használják. Ennek az elemnek a fő alkalmazási területe a hőálló ötvözetek gyártása különféle fémekkel, amelyeket rakéták gyártásában és a repülési iparban használnak. A réniumot általában szuperszonikus vadászgépek pótalkatrészeinek gyártására használják. Az ilyen vegyületek legalább 6% fémet tartalmaznak.

Egy ilyen forrás gyorsan a sugárhajtóművek létrehozásának fő eszközévé vált. Ezzel egy időben az anyagot katonai-stratégiai tartaléknak kezdték tekinteni. A speciálisan felszerelt hőpárok lehetővé teszik a hőmérséklet mérését hatalmas tartományokban. A kérdéses elem lehetővé teszi a legtöbb aggregált fém élettartamának meghosszabbítását. A réniumból, amelynek felhasználásáról fentebb szó volt, rugókat is készítenek precíziós berendezésekhez, platinafémekhez, spektrométerekhez, nyomásmérőkhöz.

Hapontosabban rénium bevonatú volfrámot használ. Vegyi hatásokkal szembeni ellenálló képessége miatt ez a fém a savas és lúgos környezet elleni védőbevonatokban található.

Érdekes tények

A réniumot speciális kapcsolatok létrehozására is használják. Rövidzárlat esetén öntisztuló tulajdonságuk van. A közönséges fémeken oxid marad, ami nem teszi lehetővé az áram áthaladását. Az áram a réniumötvözeteken is áthalad, de nem hagy nyomot maga után. Ebben a tekintetben az ebből a fémből készült érintkezők hosszú élettartamúak.

A rénium használatának legfontosabb szempontja az volt, hogy katalizátorokat hozzon létre, amelyek elősegítik a benzin üzemanyag bizonyos összetevőinek előállítását. Egy vegyi elem olajtermék-iparban való felhasználásának lehetősége többszörösére növelte keresletét a megfelelő piacon. A világot komolyan érdekli ez az egyedülálló anyag.

Részvények

Érdemes megjegyezni, hogy a világ réniumkészlete legalább 13 ezer tonna, csak a molibdén- és rézlelőhelyekben. Ők a fő forrásai ennek a komponensnek a kohászati iparban. A bolygó teljes réniumának több mint 2/3-a ilyen konfigurációkban található. A fennmaradó harmad másodlagos maradék. Ha az összes tartalékkalkulációt egyetlen nevezőre csökkentjük, akkor legalább háromszáz évre elegendőnek kell lennie. A tudósok számításai során az újrahasznosítást nem vették figyelembe. Hasonlóprojekteket már régóta dolgoznak, néhányuk bevált.

Költség

A termékárakat a legtöbb kategóriában a termék elérhetősége és kereslete határozza meg. Egy olyan alkatrész, mint a rénium, a világ egyik legdrágább féme, ezért nem minden gyártó engedheti meg magának, bár olyan egyedi tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek lehetővé teszik a drága felhasználás költségeinek ellensúlyozását. Ugyanakkor a rénium olyan paraméterekkel rendelkezik, amelyekkel egyetlen másik fém sem rendelkezik. Tér- és légiközlekedési építmények kialakításához jellemzői ideálisak. Nem meglepő, hogy a rénium ára magas, bár ez az egyedülálló anyagra jellemző összes mutatónak megfelel.

Már 2011-ben a rénium átlagos ára körülbelül 4,5 USD/gramm volt. Ezt követően nem volt megfigyelhető az árak csökkenő tendenciája. A végső költség gyakran a fém tisztítási fokától függ. Az anyag ára elérheti a több ezer dollárt vagy még többet is.

Felfedezési előzmények

Ezt az elemet Ead és W alter Noddack német kémikusok fedezték fel 1925-ben. Kolumbispektrális analízissel végeztek kutatásokat a Siemens and Shake csoport laboratóriumában. Ezt az eseményt követően a német vegyészek nürnbergi találkozóján egy megfelelő jelentést tartottak. Egy évvel később egy tudóscsoport izolálta az első két milligramm réniumot molibdénből.

Viszonylag tiszta formában az elemet csak 1928-ban szerezték be. Megszerzéséértegy milligramm anyagnak több mint 600 kilogramm norvég molibdént kellett feldolgoznia. Ennek a fémnek az ipari gyártása is Németországban kezdődött (1930). A feldolgozó üzemek kapacitása évente mintegy 120 kg fém beszerzését tette lehetővé. Ez akkoriban teljes mértékben kielégítette a rénium iránti igényt az egész világpiacon. Amerikában az első ipari 4,5 kg egyedi fémet 1943-ban állították elő koncentrált molibdén feldolgozásával. Ez az elem volt az utolsó stabil izotóppal felfedezett fém. Minden más korábban felfedezett analóg, beleértve a mesterségesen is, nem rendelkezik ilyen tulajdonságokkal.

Természeti rezervátumok

A mai napig a szóban forgó fém természetes készletei szerint a lelőhelyek listája a következő sorrendben rendezhető:

• Chilei bányák.
• Amerikai Egyesült Államok.
• Iturup-sziget, ahol a lerakódások a becslések szerint akár évi 20 tonnát is elérhetnek (vulkáni gázkitörések formájában).

Az Orosz Föderációban a félelem hidrogén típusú lelőhelyeket olyan helyekként értékelik, amelyekben a porfírréz és réz-molibdén ércek maximális potenciálja van. Összességében a szakértők előrejelzései szerint az oroszországi rénium lelőhelyek 2900 tonnát tesznek ki (az állam erőforrásának 76%-a). E lelőhelyek oroszlánrésze a moszkvai régió szénmedencéjében található (82%). A tartalékok tekintetében a következő mező a Briketno-Zheltukhinsky-medence a Ryazan régióban.

Eredmény

A rénium olyan kémiai elem, amelyaz egyedi tulajdonságokkal rendelkező ritka fémek csoportjába tartozik. Tulajdonságait, kinyerési helyeit, hatóköreit fentebb ismertetjük.