Rēnijs: pielietojums un īpašības

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-02 13:59

Rēnijs, kura pielietojums tiks apspriests turpmāk, ir ķīmiskās periodiskās tabulas elements ar atomu indeksu 75 (Re). Vielas nosaukums cēlies no Reinas upes Vācijā. Šī metāla atklāšanas gads ir 1925. gadā. Pirmā ievērojamā materiāla partija iegūta 1928. gadā. Šis elements pieder pie pēdējā analoga ar stabilu izotopu. Pats par sevi rēnijs ir metāls ar b altu nokrāsu, un tā pulvera masa ir melna. Kušanas un viršanas temperatūra svārstās no +3186 līdz +5596 grādiem pēc Celsija. Tam ir paramagnētiskas īpašības.

Funkcijas

Rēnija izmantošana nav tik izplatīta tā izcilo parametru un augsto izmaksu dēļ. Pie +300 °C metāls sāk aktīvi oksidēties, kura process ir atkarīgs no tālākas temperatūras paaugstināšanās. Šis elements ir stabilāks par volframu, praktiski nesadarbojas ar ūdeņradi un slāpekli, nodrošinot tikai adsorbciju.

Karsējot, tiek novērota reakcija ar hloru, bromu un fluoru. Rēnijs nešķīst tikai slāpekļskābē, un, mijiedarbojoties ar dzīvsudrabu, veidojas amalgama. Reakcija ar ūdens peroksīda sastāvuūdeņradis izraisa rēnija skābes veidošanos. Šis elements ir vienīgais ugunsizturīgo metālu vidū, kas neveido karbīdus. Rēnija izmantošana nav saistīta ar bioķīmiju. Ir maz informācijas par visām tā iespējamām sekām. Starp uzticamajiem faktiem ir toksicitāte un toksiskums dzīviem organismiem.

Ražošana

Rēnijs ir ārkārtīgi rets metāls. Dabā tas visbiežāk sastopams kombinācijā ar volframu un molibdēnu. Turklāt piemaisījumi ir atrodami tās kaimiņu derīgo izrakteņu atradnēs tabulā. Rēniju galvenokārt iegūst no molibdēna nogulsnēm, izmantojot saistīto ekstrakciju.

Turklāt attiecīgais elements ir iegūts no dzhezkazganīta, ļoti reta dabīgā minerāla, kas nosaukts pēc Kazahstānas apmetnes netālu no atradnes. Rēniju var izolēt arī no pirīta, cirkonija, kolumbīta.

Metāls ir izkliedēts visā pasaulē nenozīmīgā koncentrācijā. Starp zināmajām ieguves vietām, kur tas ir atrodams ievērojamā daudzumā, ir Iturup Kuriļu sala Krievijā. Depozīts tika atklāts 1992. gadā. Šeit metāls ir attēlots molibdēnam līdzīgas struktūras formā (ReS_2).

Rakšana tiek veikta uz nelielas platformas, kas atrodas snaudoša vulkāna virsotnē. Tur darbojas termoatsperes, kas liecina par atradnes paplašināšanos, kas, pēc provizoriskiem aprēķiniem, izdala aptuveni 37 tonnas šī metāla gadā.

Otra lielākā atradne tiek uzskatīta par rēnija atradni, kas piemērotarūpniecisko elementu ieguve. Tas atrodas Somijā un saucas Hitura. Tur metāls tiek iegūts no cita minerāla - tarkjanīta.

Saņemt

Rēniju iegūst, apstrādājot primārās izejvielas, kurās sākotnēji ir zems šī materiāla procentuālais daudzums. Visbiežāk elements tiek iegūts no vara un molibdēna sulfīdiem. Rēnija sakausējumi tiek pakļauti pirometalurģiskai apstrādei, ko izmanto, strādājot ar rūdām, kuras tiek kausētas, pārveidotas un grauzdētas.

Pārmērīgas kušanas temperatūras ļauj iegūt augstāku oksīdu Re-207, ko aiztur īpašas slazdošanas ierīces. Gadās, ka daļa elementa pēc apdedzināšanas nosēžas sodrējos. No šīs vielas ar ūdeņraža palīdzību var iegūt tīru materiālu. Pēc tam iegūto pulverveida vielu izkausē tieši rēnija lietņos. Rūdas izmantošana attiecīgā elementa ieguvei ir saistīta ar nogulumu parādīšanos matētā. Turpmāka šī sastāva pārveide ļauj izolēt rēniju, pakļaujoties noteiktām gāzēm.

Tehnoloģiskie momenti

Ražošanas laikā ir iespējams sasniegt vēlamo koncentrāciju, pateicoties rēnija īpašībām un sērskābes izmantošanai. Pēc īpašām attīrīšanas metodēm ir iespējams izolēt tīru elementu no rūdas.

Šī metode nav īpaši produktīva, tīra produkta iznākums nav lielāks par 65%. Šis indikators mainās atkarībā no metāla satura rūdā. Pamatojoties uz to, zinātniskipētījumi, lai noteiktu progresīvākas un alternatīvas ražošanas metodes.

Mūsdienu tehnoloģijas ļauj optimizēt mākslīgi iegūtā rēnija īpašības. Šis šķīdums ļauj izmantot ūdens šķīdumu skābes vietā. Tādējādi tīrīšanas laikā ir iespējams uztvert ievērojami vairāk tīra metāla.

Pieteikums

Vispirms apsveriet attiecīgā elementa galvenās īpašības, par kurām tas tiek īpaši novērtēts:

• Ugunsizturība.
• Minimāla iedarbība uz koroziju.
• Nav deformācijas, pakļaujoties ķīmiskām vielām un skābēm.

Tā kā šī metāla cena ir ārkārtīgi augsta, to izmanto galvenokārt retos gadījumos. Šī elementa galvenā pielietojuma joma ir karstumizturīgu sakausējumu ražošana ar dažādiem metāliem, kurus izmanto raķešu būvē un aviācijas rūpniecībā. Parasti rēniju izmanto virsskaņas iznīcinātāju rezerves daļu ražošanai. Šādos savienojumos ir vismaz 6% metāla.

Šāds avots ātri vien pārvērtās par galveno līdzekli reaktīvo spēka agregātu izveidei. Tajā pašā laikā materiālu sāka uzskatīt par militāri stratēģisku rezervi. Speciālie termopāri ļauj izmērīt temperatūru milzīgos diapazonos. Attiecīgais elements ļauj pagarināt lielāko daļu metālu kalpošanas laiku. No rēnija, kura izmantošana ir apspriesta iepriekš, tiek izgatavotas arī atsperes precīzām iekārtām, platīna metāliem, spektrometriem, manometriem.

Japrecīzāk, tajā tiek izmantots ar rēniju pārklāts volframs. Pateicoties tā izturībai pret ķīmisko iedarbību, šis metāls ir iekļauts aizsargpārklājumos pret skābu un sārmainu vidi.

Interesanti fakti

Rēnijs tiek izmantots arī īpašu kontaktu veidošanai. Tiem piemīt pašattīrīšanās īpašība īssavienojuma gadījumā. Uz parastajiem metāliem paliek oksīds, kas neļauj plūst strāvai. Strāva iet cauri arī rēnija sakausējumiem, taču tā neatstāj aiz sevis nekādas pēdas. Šajā sakarā no šī metāla izgatavotajiem kontaktiem ir ilgs kalpošanas laiks.

Svarīgākais rēnija izmantošanas aspekts bija iespēja to izmantot, lai radītu katalizatorus, kas palīdz ražot noteiktas benzīna sastāvdaļas. Iespēja izmantot ķīmisko elementu naftas produktu rūpniecībā izraisīja tā pieprasījuma pieaugumu attiecīgajā tirgū vairākas reizes. Pasauli nopietni interesē šis unikālais materiāls.

Akcijas

Ir vērts atzīmēt, ka pasaules rēnija krājumi ir vismaz 13 tūkstoši tonnu tikai molibdēna un vara atradnēs. Tie ir galvenie šī komponenta avoti metalurģijas nozarē. Šādās konfigurācijās ir atrodamas vairāk nekā 2/3 no visa planētas rēnija. Atlikusī trešdaļa ir sekundārie atlikumi. Ja visus rezervju aprēķinus samazinām līdz vienam saucējam, ar tiem vajadzētu pietikt vismaz trīssimt gadiem. Zinātnieku aprēķinos otrreizēja pārstrāde netika ņemta vērā. Līdzīgiprojekti ir izstrādāti jau ilgu laiku, daži no tiem ir pierādījuši savu vērtību.

Izmaksas

Produktu cenas lielākajā daļā kategoriju veido preces pieejamība un pieprasījums. Tāda sastāvdaļa kā rēnijs ir viens no dārgākajiem metāliem pasaulē, tāpēc ne katrs ražotājs to var atļauties, lai gan tam piemīt unikālas īpašības, kas ļauj kompensēt dārgās lietošanas izmaksas. Tajā pašā laikā rēnijam ir tādi parametri, kādi nav nevienam citam metālam. Kosmosa un aviācijas konstrukciju izveidei tās īpašības ir ideālas. Nav pārsteidzoši, ka rēnija cena ir augsta, lai gan tā atbilst visiem šim unikālajam materiālam raksturīgajiem rādītājiem.

Jau 2011. gadā rēnija vidējās izmaksas bija aptuveni 4,5 ASV dolāri par gramu. Pēc tam cenu samazināšanās tendence netika novērota. Bieži vien galīgās izmaksas ir atkarīgas no metāla attīrīšanas pakāpes. Materiāla cena var sasniegt tūkstošiem dolāru vai vairāk.

Atklājumu vēsture

Šo elementu 1925. gadā atklāja vācu ķīmiķi Īds un V alters Nodaks. Viņi veica pētījumus, izmantojot kolumbispektrālo analīzi Siemens un Shake grupas laboratorijā. Pēc šī notikuma Vācijas ķīmiķu sanāksmē Nirnbergā notika atbilstošs ziņojums. Gadu vēlāk zinātnieku grupa no molibdēna izdalīja pirmos divus miligramus rēnija.

Salīdzinoši tīrā veidā elements tika iegūts tikai 1928. gadā. Par iegūšanuvienam miligramam vielas bija jāpārstrādā vairāk nekā 600 kilogrami norvēģu molibdēna. Šī metāla rūpnieciskā ražošana sākās arī Vācijā (1930. gadā). Pārstrādes rūpnīcu jauda ļāva gadā iegūt aptuveni 120 kg metāla. Tolaik tas pilnībā apmierināja rēnija nepieciešamību visā pasaules tirgū. Amerikā pirmie rūpnieciskie 4,5 kg unikāla metāla tika iegūti 1943. gadā, apstrādājot koncentrētu molibdēnu. Tieši šis elements kļuva par pēdējo atklāto metālu ar stabilu izotopu. Visiem citiem iepriekš atklātajiem analogiem, tostarp mākslīgi, nebija šādu īpašību.

Dabas liegumi

Līdz šim, atbilstoši attiecīgā metāla dabiskajām rezervēm, atradņu sarakstu var sakārtot šādā secībā:

• Čīles raktuves.
• Amerikas Savienotās Valstis.
• Iturup sala, kur nogulsnes tiek lēstas līdz 20 tonnām gadā (vulkānisko gāzu izvirdumu veidā).

Krievijas Federācijā puselementu ūdeņraža tipa atradnes tiek novērtētas kā vietas, kurās ir maksimālais porfīra vara un vara-molibdēna rūdu potenciāls. Kopumā, pēc ekspertu prognozēm, rēnija atradnes Krievijā veido 2900 tonnu (76% no valsts resursiem). Šo atradņu lauvas tiesa atrodas Maskavas apgabala ogļu baseinā (82%). Nākamais rezervju lauks ir Briketno-Želtuhinskas baseins Rjazaņas reģionā.

Rezultāts

Rēnijs ir ķīmisks elements, kaspieder pie reto metālu grupas ar unikālām īpašībām. Tās īpašības, ieguves vietas, tvērumi ir aprakstīti iepriekš.