Rhenium: applikation och egenskaper

2024 Författare: Howard Calhoun | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-02 14:03

Rhenium, vars tillämpning kommer att diskuteras nedan, är ett element i det kemiska periodiska systemet under atomindex 75 (Re). Namnet på ämnet kommer från floden Rhen i Tyskland. Året för upptäckten av denna metall är 1925. Den första betydande satsen av material erhölls 1928. Detta element tillhör den sista analogen med en stabil isotop. I sig själv är rhenium en metall med en vit nyans, och dess pulvermassa är svart. Smält- och kokpunkter varierar från +3186 till +5596 grader Celsius. Den har paramagnetiska egenskaper.

Funktioner

Användningen av rhenium är inte så utbredd på grund av dess exceptionella parametrar och höga kostnader. Vid +300 °C börjar metallen aktivt genomgå oxidation, vars process beror på en ytterligare ökning av temperaturen. Detta grundämne är mer stabilt än volfram, interagerar praktiskt taget inte med väte och kväve och ger endast adsorption.

Vid upphettning noteras en reaktion med klor, brom och fluor. Rhenium löses inte bara i salpetersyra, och när det interagerar med kvicksilver bildas ett amalgam. Reaktion med en vattenh altig peroxidkompositionväte orsakar bildandet av rheniumsyra. Detta grundämne är det enda bland eldfasta metaller som inte bildar karbider. Användningen av rhenium har inget deltagande i biokemi. Det finns lite information tillgänglig om alla dess möjliga effekter. Bland de tillförlitliga fakta - toxicitet och toxicitet för levande organismer.

Produktion

Rhenium är en extremt sällsynt metall. I naturen finns det oftast i kombination med volfram och molybden. Dessutom finns föroreningar i grannarnas mineralfyndigheter i tabellen. Rhenium bryts huvudsakligen från molybdenfyndigheter genom tillhörande extraktion.

Dessutom är grundämnet i fråga extraherat från dzhezkazganit, ett mycket sällsynt naturligt mineral, som är så uppkallat efter den kazakiska bosättningen nära fyndigheten. Rhenium kan också isoleras från pyrit, zirkonium, columbite.

Metalen är spridd över hela världen i försumbar koncentration. Bland de kända gruvplatserna, där den finns i betydande mängder, finns Kurilön Iturup i Ryssland. Fyndigheten upptäcktes 1992. Här presenteras metallen i form av en struktur som liknar molybden (ReS_2).

Gruvbrytning utförs på en liten plattform som ligger på toppen av en vilande vulkan. Där är termiska källor aktiva, vilket indikerar expansionen av fyndigheten, som enligt preliminära uppskattningar släpper ut cirka 37 ton av denna metall per år.

Den näst största fyndigheten anses vara en rheniumfyndighet lämplig förindustriell elementutvinning. Den ligger i Finland och heter Hitura. Där utvinns metallen från ett annat mineral - tarkyanit.

Receive

Rhenium erhålls genom att bearbeta primära råvaror, som initi alt har en låg andel av detta material. Oftast utvinns elementet från koppar- och molybdensulfider. Rheniumlegeringar utsätts för pyrometallurgisk behandling, som används vid arbete med malmer som smälts, omvandlas och rostas.

Överdrivna smälttemperaturer gör det möjligt att få en högre oxid Re-207, som hålls kvar av speciella fångstanordningar. Det händer att en del av elementet lägger sig i sot efter eldning. Rent material kan erhållas från detta ämne med hjälp av väte. Sedan smälts det resulterande pulverämnet direkt till rheniumgöt. Användningen av malm för utvinning av elementet i fråga åtföljs av uppkomsten av sediment i mattan. Ytterligare omvandling av denna komposition möjliggör isolering av renium genom exponering för vissa gaser.

Teknologiska ögonblick

Det är möjligt att uppnå önskad koncentration under produktionen på grund av rheniums egenskaper och användningen av svavelsyra. Efter att ha passerat speciella reningsmetoder är det möjligt att isolera ett rent grundämne från malmen.

Denna metod är inte särskilt produktiv, utbytet av en ren produkt är inte mer än 65 %. Denna indikator varierar beroende på metallh alten i malmen. På denna grund, vetenskapligforskning för att identifiera mer avancerade och alternativa produktionsmetoder.

Modern teknik gör det möjligt att optimera egenskaperna hos artificiellt erhållet rhenium. Denna lösning tillåter användning av en vattenlösning istället för en sur lösning. Detta gör det möjligt att fånga upp betydligt mer ren metall under rengöring.

Application

Tänk först på de viktigaste egenskaperna hos elementet i fråga, vilket det är särskilt uppskattat för:

• Refractoriness.
• Minimal exponering för korrosion.
• Ingen deformation när den utsätts för kemikalier och syror.

Eftersom priset på denna metall är extremt högt används den främst i sällsynta fall. Det huvudsakliga tillämpningsområdet för detta element är produktionen av värmebeständiga legeringar med olika metaller, som används vid konstruktion av raketer och flygindustrin. Som regel används rhenium för tillverkning av reservdelar till överljudskrigare. Sådana föreningar inkluderar minst 6 % metall.

En sådan källa förvandlades snabbt till huvudverktyget för att skapa jetkraftenheter. Samtidigt började materialet betraktas som en militärstrategisk reserv. Speciellt tillhandahållna termiska par gör det möjligt att mäta temperaturer i stora intervall. Elementet i fråga gör det möjligt att förlänga livslängden för de flesta aggregerade metaller. Från rhenium, vars användning diskuteras ovan, tillverkas också fjädrar för precisionsutrustning, platinametaller, spektrometrar, tryckmätare.

Ifmer exakt använder den rheniumbelagd volfram. På grund av sin motståndskraft mot kemiska angrepp ingår denna metall i skyddande beläggningar mot sura och alkaliska miljöer.

Intressanta fakta

Rhenium används också för att skapa speciella kontakter. De har egenskapen att de är självrengörande vid kortslutning. På vanliga metaller kvarstår oxid, vilket inte tillåter passage av ström. Ström passerar också genom rheniumlegeringar, men den lämnar inga spår efter sig. I detta avseende har kontakter gjorda av denna metall en lång livslängd.

Den viktigaste aspekten av användningen av rhenium var möjligheten att använda det för att skapa katalysatorer som hjälper till att producera vissa komponenter i bensinbränsle. Möjligheten att använda ett kemiskt element i oljeproduktindustrin ledde till en ökning av efterfrågan på motsvarande marknad med flera gånger. Världen är seriöst intresserad av detta unika material.

Aktier

Det är värt att notera att världsbeståndet av rhenium är minst 13 tusen ton endast i molybden- och kopparfyndigheter. De är huvudkällorna för denna komponent i den metallurgiska industrin. Mer än 2/3 av allt rhenium på planeten finns i sådana konfigurationer. Den återstående tredjedelen är sekundära rester. Om vi reducerar alla beräkningar av reserver till en enda nämnare borde de räcka i minst trehundra år. I forskarnas beräkningar togs inte hänsyn till återvinning. Liknandeprojekt har utvecklats under lång tid, några av dem har bevisat sitt värde.

Kostnad

Produktpriser i de flesta kategorier bildas av produktens tillgänglighet och efterfrågan. En komponent som rhenium är en av de dyraste metallerna i världen, så inte alla tillverkare har råd med den, även om den har unika egenskaper som gör det möjligt att kompensera för kostnaderna för dess dyra användning. Samtidigt har rhenium parametrar som ingen annan metall har. För skapandet av rymd- och flygstrukturer är dess egenskaper idealiska. Det är inte förvånande att priset på rhenium är högt, även om det motsvarar alla indikatorer som är karakteristiska för detta unika material.

Redan 2011 var den genomsnittliga kostnaden för rhenium cirka 4,5 US-dollar per gram. Därefter observerades ingen nedåtgående trend i priserna. Ofta beror den slutliga kostnaden på graden av rening av metallen. Priset på materialet kan uppgå till tusentals dollar eller mer.

Upptäcktshistorik

Detta grundämne upptäcktes av tyska kemister Ead och W alter Noddack 1925. De genomförde forskning med hjälp av kolumbispektral analys i laboratoriet hos Siemens och Shake-gruppen. Efter denna händelse hölls en motsvarande rapport vid ett möte med tyska kemister i Nürnberg. Ett år senare isolerade ett team av forskare de första två milligrammen rhenium från molybden.

I en relativt ren form erhölls elementet först 1928. För att fåett milligram av ämnet var tvungen att bearbeta över 600 kilo norsk molybden. Den industriella produktionen av denna metall startade också i Tyskland (1930). Bearbetningsanläggningarnas kapacitet gjorde det möjligt att erhålla cirka 120 kg metall årligen. På den tiden tillfredsställde detta helt behovet av rhenium på hela världsmarknaden. I Amerika erhölls de första industriella 4,5 kg av en unik metall 1943 genom att bearbeta koncentrerat molybden. Det var detta grundämne som blev den senast upptäckta metallen med en stabil isotop. Alla andra analoger som upptäckts tidigare, inklusive artificiellt, hade inte sådana egenskaper.

Naturreservat

Hittills kan listan över fyndigheter ordnas i följande ordning, enligt den aktuella metallens naturreservat:

• chilenska gruvor.
• USA.
• Iturup Island, där fyndigheterna uppskattas till upp till 20 ton per år (i form av vulkaniska gasutbrott).

I Ryska federationen bedöms fyndigheter av vätetyp av halvelement som platser som har maximal potential för porfyrkoppar och koppar-molybdenmalmer. Tot alt, enligt experternas prognoser, uppgår rheniumfyndigheter i Ryssland till 2900 ton (76% av statens resurs). Lejonparten av dessa fyndigheter finns i Moskvaregionens kolbassäng (82%). Nästa fält när det gäller reserver är Briketno-Zheltukhinsky-bassängen i Ryazan-regionen.

Resultat

Rhenium är ett kemiskt grundämne somtillhör gruppen sällsynta metaller med unika egenskaper. Dess egenskaper, utvinningsplatser, omfattningar beskrivs ovan.