Rhenium: primjena i svojstva

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-02 13:56

Renij, o čijoj primjeni će biti riječi u nastavku, je element kemijskog periodnog sustava pod atomskim indeksom 75 (Re). Naziv tvari dolazi od rijeke Rajne u Njemačkoj. Godina otkrića ovog metala je 1925. Prva značajna serija materijala dobivena je 1928. Ovaj element pripada posljednjem analogu sa stabilnim izotopom. Sam po sebi, renij je metal bijele boje, a njegova praškasta masa je crna. Točke taljenja i vrelišta kreću se od +3186 do +5596 stupnjeva Celzija. Ima paramagnetske karakteristike.

Značajke

Upotreba renija nije toliko raširena 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, praktički ne komunicira s vodikom i dušikom, osiguravajući samo adsorpciju.

Kada se zagrije, primjećuje se reakcija s klorom, bromom i fluorom. Renij se ne otapa samo u dušičnoj kiselini, a pri interakciji sa živom nastaje amalgam. Reakcija s vodenim sastavom peroksidavodik uzrokuje stvaranje renijeve kiseline. Ovaj element je jedini među vatrostalnim metalima koji ne stvara karbide. Upotreba renija nema sudjelovanja u biokemiji. Malo je dostupnih informacija o svim mogućim učincima. Među pouzdanim činjenicama - toksičnost i toksičnost za žive organizme.

Proizvodnja

Renij je izuzetno rijedak metal. U prirodi se najčešće nalazi u kombinaciji s volframom i molibdenom. Osim toga, nečistoće su prisutne u mineralnim naslagama njegovih susjeda u tablici. Renij se pretežno vadi iz molibdenskih ležišta kroz pridruženu ekstrakciju.

Osim toga, predmetni element je ekstrahiran iz džezkazganita, vrlo rijetkog prirodnog minerala, koji je tako nazvan po kazahstanskom naselju u blizini ležišta. Renij se također može izolirati iz pirita, cirkonija, kolumbita.

Metal je raspršen po cijelom svijetu u zanemarivoj 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 renija prikladan zaekstrakcija industrijskih elemenata. Nalazi se u Finskoj i zove se Hitura. Tamo se metal vadi iz drugog minerala - tarkyanita.

Primi

Renij se dobiva preradom primarnih sirovina koje u početku imaju nizak postotak ovog materijala. Najčešće se element ekstrahira iz bakrenih i molibden sulfida. Renijeve legure se podvrgavaju pirometalurškoj obradi, koja se koristi pri radu s rudama koje se tope, pretvaraju i prže.

Previsoke temperature taljenja omogućuju dobivanje višeg oksida Re-207, koji se zadržava posebnim uređajima za hvatanje. Događa se da se dio elementa taloži u čađi nakon pečenja. Čisti materijal se može dobiti iz ove tvari uz pomoć vodika. Zatim se dobivena praškasta tvar topi izravno u ingote renija. Korištenje rude za vađenje predmetnog elementa popraćeno je pojavom sedimenta u matu. Daljnja konverzija ovog sastava omogućuje izolaciju renija kroz izlaganje određenim plinovima.

Tehnološki momenti

Moguće je postići željenu koncentraciju tijekom proizvodnje zahvaljujući svojstvima renija i primjeni sumporne kiseline. Nakon prolaska kroz posebne metode pročišćavanja, moguće je izolirati čisti element iz rude.

Ova metoda nije vrlo produktivna, prinos čistog proizvoda nije veći od 65%. Ovaj pokazatelj varira ovisno o sadržaju metala u rudi. Na temelju toga znanstvenoistraživanje kako bi se identificirale naprednije i alternativne metode proizvodnje.

Moderne tehnologije omogućuju optimizaciju svojstava umjetno dobivenog renija. Ova otopina omogućuje korištenje vodene otopine umjesto kisele. To omogućuje hvatanje znatno više čistog metala tijekom čišćenja.

Prijava

Prvo razmotrite glavne karakteristike dotičnog elementa, zbog kojih je posebno cijenjen:

• Refraktornost.
• Minimalna izloženost koroziji.
• Nema deformacija kada je izložen kemikalijama 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. Renij se u pravilu koristi za proizvodnju rezervnih dijelova za nadzvučne lovce. Takvi spojevi uključuju najmanje 6% metala.

Takav izvor brzo se pretvorio u glavni alat za stvaranje mlaznih pogonskih jedinica. Istodobno se materijal počeo smatrati vojno-strateškom rezervom. Posebno osigurani termalni parovi omogućuju mjerenje temperatura u velikim rasponima. Dotični element omogućuje produljenje vijeka trajanja većine agregiranih metala. Od renija, o čijoj je upotrebi gore raspravljano, izrađuju se i opruge za preciznu opremu, metale platine, spektrometre, mjerače tlaka.

Akotočnije, koristi volfram obložen renijem. Zbog svoje otpornosti na kemijske napade, ovaj metal je uključen u zaštitne premaze protiv kiselih i alkalnih sredina.

Zanimljive činjenice

Rhenium se također koristi za uspostavljanje posebnih kontakata. Imaju svojstvo samočišćenja u slučaju kratkog spoja. Na običnim metalima ostaje oksid, koji ne dopušta prolaz struje. Struja prolazi i kroz legure renija, ali za sobom ne ostavlja nikakve tragove. U tom smislu, kontakti izrađeni 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 korištenja kemijskog elementa u industriji naftnih derivata dovela je do višestrukog povećanja njegove potražnje na odgovarajućem tržištu. Svijet je ozbiljno zainteresiran za ovaj jedinstveni materijal.

Dionice

Vrijedi napomenuti da su svjetske zalihe renija najmanje 13 tisuća tona samo u nalazištima molibdena i bakra. Oni su glavni izvori ove komponente u metalurškoj industriji. Više od 2/3 cjelokupnog renija na planetu nalazi se u takvim konfiguracijama. Preostala trećina su sekundarni ostaci. Ako sve izračune rezervi svedemo na jedan nazivnik, trebali bi biti dovoljni za najmanje tristo godina. U izračunu znanstvenika recikliranje nije uzeto u obzir. Sličanprojekti se razvijaju dugo vremena, neki od njih su dokazali svoju vrijednost.

Cijena

Cijene proizvoda u većini kategorija formiraju se dostupnošću i potražnjom proizvoda. Komponenta kao što je renij jedan je od najskupljih metala na svijetu, pa si ga ne može priuštiti svaki proizvođač, iako ima jedinstvena svojstva koja omogućuju nadoknadu troškova njegove skupe uporabe. Istovremeno, renij ima parametre koje nema nijedan drugi metal. Za stvaranje svemirskih i zrakoplovnih struktura, njegove karakteristike su idealne. Nije iznenađujuće da je cijena renija visoka, iako odgovara svim pokazateljima karakterističnim za ovaj jedinstveni materijal.

Već 2011. prosječna cijena renija 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 tisuće dolara ili više.

Povijest otkrića

Ovaj element su otkrili njemački kemičari Ead i W alter Noddack 1925. godine. Proveli su istraživanje pomoću kolumbispektralne analize u laboratoriju Siemens and Shake grupe. Nakon ovog događaja održano je odgovarajuće izvješće na sastanku njemačkih kemičara u Nürnbergu. Godinu dana kasnije, tim znanstvenika izolirao je prva dva miligrama renija iz molibdena.

U relativno čistom obliku, element je dobiven tek 1928. godine. Za dobivanjejedan miligram tvari morao je preraditi preko 600 kilograma norveškog molibdena. Industrijska proizvodnja ovog metala započela je i u Njemačkoj (1930.). Kapacitet postrojenja za preradu omogućio je dobivanje oko 120 kg metala godišnje. Tada je to u potpunosti zadovoljavalo potrebe za renijem na cijelom svjetskom tržištu. U Americi je 1943. preradom koncentriranog molibdena dobiveno prvih 4,5 kg jedinstvenog metala. Upravo je taj 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, popis ležišta može se poredati sljedećim redoslijedom:

• čileanski rudnici.
• Sjedinjene Američke Države.
• Otok Iturup, gdje se naslage procjenjuju na do 20 tona godišnje (u obliku erupcija vulkanskog plina).

U Ruskoj Federaciji nalazišta polu-elementnog vodika procjenjuju se kao nalazišta koja imaju najveći potencijal za porfirno bakrene i bakreno-molibdenske rude. Ukupno, prema predviđanjima stručnjaka, nalazišta renija u Rusiji iznose 2900 tona (76% državnih resursa). Lavovski udio ovih naslaga nalazi se u bazenu ugljena u Moskovskoj regiji (82%). Sljedeće polje u smislu rezervi je bazen Briketno-Želtuhinski u regiji Ryazan.

Rezultat

Renij je kemijski element kojipripada skupini rijetkih metala jedinstvenih karakteristika. Njegova svojstva, mjesta vađenja, opseg opisani su gore.