Rhenium: primjena i svojstva

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-02 13:51

Renijum, o čijoj primeni će biti reči u nastavku, je element hemijskog periodnog sistema pod atomskim indeksom 75 (Re). Naziv supstance dolazi od rijeke Rajne u Njemačkoj. Godina otkrića ovog metala je 1925. Prva značajnija serija materijala dobijena je 1928. Ovaj element pripada posljednjem analogu sa stabilnim izotopom. Sam po sebi, renijum je metal bele nijanse, a njegova praškasta masa je crna. Tačke topljenja i ključanja kreću se od +3186 do +5596 stepeni Celzijusa. Ima paramagnetne karakteristike.

Karakteristike

Upotreba renija nije toliko rasprostranjena zbog njegovih izuzetnih parametara i visoke cijene. Na +300 °C, metal počinje aktivno prolaziti kroz oksidaciju, čiji proces ovisi o daljnjem porastu temperature. Ovaj element je stabilniji od volframa, praktično ne stupa u interakciju sa vodonikom i dušikom, obezbjeđujući samo adsorpciju.

Kada se zagreje, primećuje se reakcija sa hlorom, bromom i fluorom. Renij se ne otapa samo u dušičnoj kiselini, a pri interakciji sa živom nastaje amalgam. Reakcija s vodenim sastavom peroksidavodonik uzrokuje stvaranje renijum kiseline. Ovaj element je jedini među vatrostalnim metalima koji ne stvara karbide. Upotreba renija nema učešća u biohemiji. Malo je dostupnih informacija o svim mogućim efektima. Među pouzdanim činjenicama - toksičnost i toksičnost za žive organizme.

Proizvodnja

Renijum je izuzetno redak metal. U prirodi se najčešće nalazi u kombinaciji s volframom i molibdenom. Osim toga, nečistoće su prisutne u mineralnim naslagama njegovih susjeda u tabeli. Renijum se pretežno vadi iz nalazišta molibdena kroz pripadajuću ekstrakciju.

Pored toga, predmetni element se ekstrahuje iz džezkazganita, veoma retkog prirodnog minerala, koji je tako nazvan po kazahstanskom naselju u blizini ležišta. Renijum se takođe može izolovati iz pirita, cirkonijuma, kolumbita.

Metal je rasprostranjen po cijelom svijetu u zanemarljivoj koncentraciji. Među poznatim rudarskim nalazištima, gdje se nalazi u značajnim količinama, je Kurilsko ostrvo Iturup u Rusiji. Nalazište je otkriveno 1992. godine. Ovdje je metal predstavljen u obliku strukture slične molibdenu (ReS_2).

Rudarstvo se obavlja na maloj platformi koja se nalazi na vrhu uspavanog vulkana. Tamo su aktivni termalni izvori, što ukazuje na širenje ležišta, koje, prema preliminarnim procjenama, godišnje emituje oko 37 tona ovog metala.

Drugim najvećim depozitom smatra se depozit renijuma pogodan zaekstrakcija industrijskih elemenata. Nalazi se u Finskoj i zove se Hitura. Tamo se metal vadi iz drugog minerala - tarkjanita.

Primi

Renijum se dobija preradom primarnih sirovina, koje u početku imaju nizak procenat ovog materijala. Najčešće se element ekstrahuje iz bakarnih i molibden sulfida. Legure renija se podvrgavaju pirometalurškom tretmanu, koji se koristi pri radu sa rudama koje se tope, pretvaraju i prže.

Previsoke temperature topljenja omogućavaju dobijanje višeg oksida Re-207, koji se zadržava posebnim uređajima za hvatanje. Dešava se da se dio elementa taloži u čađi nakon pečenja. Čisti materijal se može dobiti iz ove supstance uz pomoć vodonika. Zatim se nastala praškasta supstanca topi direktno u ingote renijuma. Korištenje rude za ekstrakciju predmetnog elementa je praćeno pojavom sedimenta u matu. Dalja konverzija ovog sastava omogućava izolaciju renijuma kroz izlaganje određenim gasovima.

Tehnološki momenti

Moguće je postići željenu koncentraciju tokom proizvodnje zahvaljujući svojstvima renijuma i upotrebi sumporne kiseline. Nakon prolaska kroz posebne metode prečišćavanja, moguće je izolovati čisti element iz rude.

Ova metoda nije vrlo produktivna, prinos čistog proizvoda nije veći od 65%. Ovaj indikator varira u zavisnosti od sadržaja metala u rudi. Na osnovu toga naučniistraživanje kako bi se identificirale naprednije i alternativne metode proizvodnje.

Savremene tehnologije omogućavaju optimizaciju svojstava vještački dobijenog renija. Ovo rješenje omogućava korištenje vodenog rastvora umjesto kiselog. Ovo omogućava hvatanje znatno više čistog metala tokom čišćenja.

Prijava

Prvo razmotrite glavne karakteristike predmetnog elementa, zbog čega je posebno cijenjen:

• Refraktornost.
• Minimalna izloženost koroziji.
• Nema deformacije kada je izložen hemikalijama i kiselinama.

Budući da je cijena ovog metala izuzetno visoka, koristi se uglavnom u rijetkim slučajevima. Glavno područje primjene ovog elementa je proizvodnja legura otpornih na toplinu s raznim metalima, koje se koriste u konstrukciji raketa i zrakoplovnoj industriji. U pravilu se renijum koristi za proizvodnju rezervnih dijelova za nadzvučne lovce. Takva jedinjenja uključuju najmanje 6% metala.

Takav izvor se brzo pretvorio u glavni alat za stvaranje mlaznih pogonskih jedinica. Istovremeno, materijal se počeo smatrati vojno-strateškom rezervom. Specijalno obezbeđeni termalni parovi omogućavaju merenje temperatura u velikim rasponima. Predmetni element omogućava produženje vijeka trajanja većine agregiranih metala. Od renijuma, o čijoj upotrebi je gore diskutovano, izrađuju se i opruge za preciznu opremu, metale platine, spektrometre, manometare.

Akotačnije, koristi volfram obložen renijumom. Zbog svoje otpornosti na hemijske napade, ovaj metal je uključen u zaštitne premaze protiv kiselih i alkalnih sredina.

Zanimljive činjenice

Renijum se takođe koristi za uspostavljanje posebnih kontakata. Imaju svojstvo samočišćenja u slučaju kratkog spoja. Na običnim metalima ostaje oksid koji ne dozvoljava prolaz struje. Struja prolazi i kroz legure renijuma, ali za sobom ne ostavlja nikakve tragove. U tom smislu, kontakti napravljeni od ovog metala imaju dug vijek trajanja.

Najvažniji aspekt upotrebe renija bila je mogućnost njegove upotrebe za stvaranje katalizatora koji pomažu u proizvodnji određenih komponenti benzinskog goriva. Mogućnost upotrebe hemijskog elementa u industriji naftnih derivata dovela je do višestrukog povećanja njegove potražnje na odgovarajućem tržištu. Svijet je ozbiljno zainteresiran za ovaj jedinstveni materijal.

Akcije

Vrijedi napomenuti da su svjetske zalihe renijuma najmanje 13 hiljada tona samo u nalazištima molibdena i bakra. Oni su glavni izvori ove komponente u metalurškoj industriji. Više od 2/3 cjelokupnog renijuma na planeti nalazi se u takvim konfiguracijama. Preostala trećina su sekundarni ostaci. Ako sve obračune rezervi svedemo na jedan nazivnik, trebalo bi da budu dovoljne za najmanje tri stotine godina. U proračunu naučnika, reciklaža nije uzeta u obzir. Sličnoprojekti se razvijaju dugo vremena, neki od njih su dokazali svoju vrijednost.

Cena

Cijene proizvoda u većini kategorija formiraju se prema dostupnosti i potražnji proizvoda. Komponenta kao što je renijum jedan je od najskupljih metala na svijetu, tako da si ga ne može priuštiti svaki proizvođač, iako ima jedinstvena svojstva koja omogućavaju nadoknađivanje troškova njegove skupe upotrebe. Istovremeno, renijum ima parametre koje nema nijedan drugi metal. Za stvaranje svemirskih i zrakoplovnih struktura, njegove karakteristike su idealne. Nije iznenađujuće što je cijena renijuma visoka, iako odgovara svim pokazateljima karakterističnim za ovaj jedinstveni materijal.

Već 2011. prosječna cijena renijuma bila je oko 4,5 američkih dolara po gramu. Nakon toga, nije uočen trend pada cijena. Često konačni trošak ovisi o stupnju pročišćavanja metala. Cijena materijala može doseći hiljade dolara ili više.

Historija otkrića

Ovaj element su otkrili njemački hemičari Ead i W alter Noddack 1925. godine. Oni su sproveli istraživanje koristeći kolumbispektralnu analizu u laboratoriji Siemens and Shake grupe. Nakon ovog događaja, održan je odgovarajući izvještaj na sastanku njemačkih hemičara u Nirnbergu. Godinu dana kasnije, tim naučnika izolovao je prva dva miligrama renijuma iz molibdena.

U relativno čistom obliku, element je dobijen tek 1928. godine. Za dobijanjejedan miligram supstance morao je da preradi preko 600 kilograma norveškog molibdena. Industrijska proizvodnja ovog metala započela je i u Njemačkoj (1930.). Kapacitet pogona za preradu omogućio je dobijanje oko 120 kg metala godišnje. To je tada u potpunosti zadovoljavalo potrebe za renijumom na cijelom svjetskom tržištu. U Americi je 1943. preradom koncentriranog molibdena dobiveno prvih 4,5 kg jedinstvenog metala. Upravo je ovaj element postao posljednji otkriveni metal sa stabilnim izotopom. Svi drugi analozi otkriveni ranije, uključujući i umjetno, nisu imali takva svojstva.

Prirodne rezerve

Do danas, prema prirodnim rezervama predmetnog metala, lista ležišta se može složiti sljedećim redoslijedom:

• čileanski rudnici.
• Sjedinjene Američke Države.
• Ostrvo Iturup, na kojem se procjenjuju depoziti do 20 tona godišnje (u obliku erupcija vulkanskog gasa).

U Ruskoj Federaciji, ležišta polu-elementnog tipa vodonika procjenjuju se kao lokacije koje imaju maksimalni potencijal za rude porfirnog bakra i bakra-molibdena. Ukupno, prema predviđanjima stručnjaka, nalazišta renijuma u Rusiji iznose 2900 tona (76% državnih resursa). Lavovski udio ovih ležišta nalazi se u ugljenom basenu Moskovske regije (82%). Sljedeće polje u smislu rezervi je Briketno-Želtuhinski bazen u Rjazanskoj regiji.

Rezultat

Renijum je hemijski element kojispada u grupu retkih metala sa jedinstvenim karakteristikama. Njena svojstva, mjesta vađenja, obim su opisani gore.