Renium: käyttö ja ominaisuudet

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-02 13:54

Renium, jonka soveltamista käsitellään jäljempänä, on kemiallisen jaksollisen taulukon elementti atomiindeksillä 75 (Re). Aineen nimi tulee Rein-joesta Saksassa. Tämän metallin löytövuosi on 1925. Ensimmäinen merkittävä erä materiaalia saatiin vuonna 1928. Tämä alkuaine kuuluu viimeiseen analogiin, jolla on stabiili isotooppi. Renium itsessään on metalli, jolla on valkoinen sävy ja sen jauhemassa on mustaa. Sulamis- ja kiehumispisteet vaihtelevat +3186 - +5596 celsiusastetta. Sillä on paramagneettisia ominaisuuksia.

Ominaisuudet

Reniumin käyttö ei ole niin yleistä sen poikkeuksellisten parametrien ja korkeiden kustannusten vuoksi. +300 °C:ssa metalli alkaa aktiivisesti hapettua, jonka prosessi riippuu edelleen lämpötilan noususta. Tämä elementti on vakaampi kuin volframi, ei käytännössä ole vuorovaikutuksessa vedyn ja typen kanssa, mikä tarjoaa vain adsorption.

Kuumennettuna havaitaan reaktio kloorin, bromin ja fluorin kanssa. Renium ei liukene vain typpihappoon, ja vuorovaikutuksessa elohopean kanssa muodostuu amalgaami. Reaktio vesipitoisen peroksidikoostumuksen kanssavety aiheuttaa reniumhapon muodostumista. Tämä elementti on ainoa tulenkestävien metallien joukossa, joka ei muodosta karbideja. Reniumin käyttö ei osallistu biokemiaan. Sen kaikista mahdollisista vaikutuksista on saatavilla vain vähän tietoa. Luotettavien tosiasioiden joukossa - myrkyllisyys ja myrkyllisyys eläville organismeille.

Tuotanto

Renium on erittäin harvinainen metalli. Luonnossa sitä esiintyy useimmiten yhdessä volframin ja molybdeenin kanssa. Lisäksi taulukon naapurimaiden mineraaliesiintymissä on epäpuhtauksia. Renium louhitaan pääasiassa molybdeeniesiintymistä niihin liittyvän uuttamisen kautta.

Lisäksi kyseinen alkuaine on uutettu dzhezkazganiitista, erittäin harvinaisesta luonnonmineraalista, joka on nimetty esiintymän lähellä sijaitsevan kazakstanin asutuksen mukaan. Renium voidaan eristää myös rikkikiisistä, zirkoniumista, kolumbiitista.

Metalli on hajallaan kaikkialla maailmassa mitättömänä pitoisuutena. Tunnetuista kaivoskohteista, joissa sitä löytyy merkittäviä määriä, on Iturupin Kurilien saari Venäjällä. Esiintymä löydettiin vuonna 1992. Tässä metalli esitetään molybdeenin k altaisen rakenteen muodossa (ReS_2).

Kaivostyötä tehdään pienellä alustalla, joka sijaitsee lepäävän tulivuoren päällä. Lämpöjouset ovat siellä aktiivisia, mikä kertoo esiintymän laajenemisesta, joka alustavien arvioiden mukaan vapauttaa tätä metallia noin 37 tonnia vuodessa.

Toiseksi suurimmaksi talletukseksi pidetään sopivaa reniumesiintymääteollinen elementtien louhinta. Se sijaitsee Suomessa ja on nimeltään Hitura. Siellä metalli uutetaan toisesta mineraalista - tarkyaniitista.

Vastaanota

Renium saadaan prosessoimalla primaariraaka-aineita, joissa tätä materiaalia on aluksi vähän. Useimmiten alkuaine uutetaan kuparista ja molybdeenisulfideista. Reniumlejeeringeille tehdään pyrometallurginen käsittely, jota käytetään sulatettujen, jalostettujen ja paahdettujen malmien kanssa.

Liian korkeat sulamislämpötilat mahdollistavat korkeamman Re-207-oksidin saamisen, jonka erityiset pyyntilaitteet pidättävät. Tapahtuu, että osa elementistä laskeutuu nokeen ampumisen jälkeen. Tästä aineesta voidaan saada puhdasta materiaalia vedyn avulla. Sitten tuloksena oleva jauhemainen aine sulatetaan suoraan reniumharkoihin. Malmin käyttöön kyseessä olevan alkuaineen uuttamiseen liittyy sedimentin ilmaantumista mattapintaan. Tämän koostumuksen muuntaminen edelleen mahdollistaa reniumin eristämisen altistamalla tietyille kaasuille.

Teknologiset hetket

Haluttu pitoisuus on mahdollista saavuttaa valmistuksen aikana reniumin ominaisuuksien ja rikkihapon käytön ansiosta. Erityisten puhdistusmenetelmien läpikäymisen jälkeen on mahdollista eristää malmista puhdas alkuaine.

Tämä menetelmä ei ole kovin tuottava, puhtaan tuotteen saanto on enintään 65 %. Tämä indikaattori vaihtelee malmin metallipitoisuuden mukaan. Tältä pohj alta tieteellinentutkimusta kehittyneempien ja vaihtoehtoisten tuotantomenetelmien tunnistamiseksi.

Nykyaikaiset tekniikat mahdollistavat keinotekoisesti saadun reniumin ominaisuuksien optimoinnin. Tämä liuos sallii vesipitoisen liuoksen käytön happaman liuoksen sijasta. Tämä mahdollistaa huomattavasti enemmän puhdasta metallia vangitsemisen puhdistuksen aikana.

Hakemus

Mieti ensin kyseisen elementin tärkeimmät ominaisuudet, joista sitä erityisesti arvostetaan:

• Tulenkestys.
• Minimaalinen altistuminen korroosiolle.
• Ei muodonmuutoksia altistuessaan kemikaaleille ja hapoille.

Koska tämän metallin hinta on erittäin korkea, sitä käytetään pääasiassa harvoissa tapauksissa. Tämän elementin pääasiallinen sovellusalue on lämmönkestävien metalliseosten valmistus eri metalleilla, joita käytetään rakettien rakentamisessa ja ilmailuteollisuudessa. Reniumia käytetään pääsääntöisesti yliäänihävittäjien varaosien valmistukseen. Tällaiset yhdisteet sisältävät vähintään 6 % metallia.

Tällaisesta lähteestä tuli nopeasti suihkuvoimayksiköiden luomisen päätyökalu. Samaan aikaan materiaalia alettiin pitää sotilaallis-strategisena reservinä. Erityiset lämpöparit mahdollistavat lämpötilojen mittaamisen v altavilla alueilla. Kyseinen elementti mahdollistaa useimpien aggregoitujen metallien käyttöiän pidentämisen. Reniumista, jonka käyttöä on käsitelty yllä, valmistetaan jousia myös tarkkuuslaitteisiin, platinametalleihin, spektrometreihin, painemittareihin.

JosTarkemmin sanottuna se käyttää reniumpinnoitettua volframia. Kemiallisen hyökkäyksen kestävyyden vuoksi tämä metalli sisältyy suojapinnoitteisiin happamia ja emäksisiä ympäristöjä vastaan.

Mielenkiintoisia faktoja

Reniumia käytetään myös erikoiskontaktien luomiseen. Niillä on itsepuhdistuva ominaisuus oikosulun sattuessa. Tavallisissa metalleissa jää oksidia, mikä ei salli virran kulkemista. Virta kulkee myös reniumseosten läpi, mutta se ei jätä jälkiä itsestään. Tässä suhteessa tästä metallista valmistetuilla koskettimilla on pitkä käyttöikä.

Reniumin käytön tärkein näkökohta oli mahdollisuus käyttää sitä katalyyttien luomiseen, jotka auttavat tuottamaan tiettyjä bensiinipolttoaineen komponentteja. Mahdollisuus käyttää kemiallista alkuainetta öljytuoteteollisuudessa johti sen kysynnän kasvuun vastaavilla markkinoilla moninkertaiseksi. Maailma on vakavasti kiinnostunut tästä ainutlaatuisesta materiaalista.

Osakkeet

On syytä huomata, että reniumin maailmanvarasto on vähintään 13 tuhatta tonnia vain molybdeeni- ja kupariesiintymissä. Ne ovat tämän komponentin tärkeimmät lähteet metallurgisessa teollisuudessa. Yli 2/3 kaikesta planeetan reniumista löytyy tällaisista kokoonpanoista. Jäljelle jäävä kolmasosa on sekundäärisiä jäämiä. Jos vähennämme kaikki varantolaskelmat yhteen nimittäjään, niiden pitäisi riittää vähintään kolmesataa vuotta. Tiedemiesten laskelmissa kierrätystä ei otettu huomioon. Samanlaisiahankkeita on kehitetty pitkään, osa niistä on osoittautunut arvokkaaksi.

Kustannus

Tuotteiden hinnat useimmissa luokissa muodostuvat tuotteen saatavuudesta ja kysynnästä. Reniumin k altainen komponentti on yksi maailman kalleimmista metalleista, joten kaikilla valmistajilla ei ole siihen varaa, vaikka sillä on ainutlaatuisia ominaisuuksia, jotka mahdollistavat sen kalliin käytön kustannukset. Samaan aikaan reniumilla on parametreja, joita millään muulla metallilla ei ole. Avaruus- ja ilmailurakenteiden luomiseen sen ominaisuudet ovat ihanteellisia. Ei ole yllättävää, että reniumin hinta on korkea, vaikka se vastaa kaikkia tälle ainutlaatuiselle materiaalille ominaisia indikaattoreita.

Jo vuonna 2011 reniumin keskihinta oli noin 4,5 dollaria gramm alta. Tämän jälkeen hintojen laskusuuntausta ei havaittu. Usein lopullinen hinta riippuu metallin puhdistusasteesta. Materiaalin hinta voi olla tuhansia dollareita tai enemmän.

Löytöhistoria

Saksalaiset kemistit Ead ja W alter Noddack löysivät tämän alkuaineen vuonna 1925. He tekivät tutkimusta kolumbispektrianalyysillä Siemens and Shake -ryhmän laboratoriossa. Tämän tapahtuman jälkeen vastaava raportti pidettiin saksalaisten kemistien kokouksessa Nürnbergissä. Vuotta myöhemmin tutkijaryhmä eristi molybdeenista kaksi ensimmäistä milligrammaa reniumia.

Suhteellisen puhtaassa muodossa alkuaine saatiin vasta vuonna 1928. Saadakseenyksi milligramma ainetta joutui käsittelemään yli 600 kiloa norjalaista molybdeeniä. Myös tämän metallin teollinen tuotanto aloitettiin Saksassa (1930). Jalostuslaitosten kapasiteetti mahdollisti noin 120 kg metallin saannin vuodessa. Tuolloin tämä täytti täysin reniumin tarpeen koko maailmanmarkkinoilla. Amerikassa ensimmäiset teolliset 4,5 kg ainutlaatuista metallia saatiin vuonna 1943 käsittelemällä tiivistettyä molybdeeniä. Tästä elementistä tuli viimeinen löydetty metalli, jolla on vakaa isotooppi. Kaikilla muilla aikaisemmin, myös keinotekoisesti, löydetyillä analogeilla ei ollut tällaisia ominaisuuksia.

Luonnonsuojelualueet

Tähän mennessä kyseessä olevan metallin luonnonvarantojen mukaan esiintymien luettelo voidaan järjestää seuraavaan järjestykseen:

• Chilen kaivokset.
• Yhdysvallat.
• Iturupin saari, jossa esiintymien arvioidaan olevan jopa 20 tonnia vuodessa (tulivuoren kaasupurkausina).

Venäjän federaatiossa puolialkuainevetytyyppiset esiintymät on arvioitu kohteiksi, joissa on suurin potentiaali porfyyrikuparille ja kupari-molybdeenimalmeille. Yhteensä asiantuntijoiden ennusteiden mukaan reniumesiintymiä Venäjällä on yhteensä 2900 tonnia (76 % v altion varoista). Leijonanosa näistä esiintymistä sijaitsee Moskovan alueen hiilialueella (82 %). Seuraava varannon kenttä on Briketno-Zheltukhinsky-allas Ryazanin alueella.

Tulos

Renium on kemiallinen alkuaine, jokakuuluu harvinaisten metallien ryhmään, jolla on ainutlaatuiset ominaisuudet. Sen ominaisuudet, louhintapaikat ja laajuudet on kuvattu edellä.