Рений: приложение и свойства

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-02 13:50

Рений, чието приложение ще бъде разгледано по-долу, е елемент от химическата периодична таблица с атомен индекс 75 (Re). Името на веществото идва от река Рейн в Германия. Годината на откриване на този метал е 1925 г. Първата значителна партида материал е получена през 1928 г. Този елемент принадлежи към последния аналог със стабилен изотоп. Сам по себе си реният е метал с бял оттенък, а праховата му маса е черна. Точките на топене и кипене варират от +3186 до +5596 градуса по Целзий. Има парамагнитни характеристики.

Функции

Употребата на рений не е толкова разпространена поради изключителните му параметри и високата цена. При +300 °C металът започва активно да се подлага на окисление, чийто процес зависи от по-нататъшно повишаване на температурата. Този елемент е по-стабилен от волфрама, практически не взаимодейства с водород и азот, осигурявайки само адсорбция.

При нагряване се забелязва реакция с хлор, бром и флуор. Реният не се разтваря само в азотна киселина, а при взаимодействие с живак се образува амалгама. Реакция с воден пероксиден съставводородът причинява образуването на рениева киселина. Този елемент е единственият сред огнеупорните метали, който не образува карбиди. Използването на рений няма участие в биохимията. Има малко налична информация за всички възможни ефекти. Сред достоверните факти - токсичност и токсичност за живите организми.

Производство

Реният е изключително рядък метал. В природата най-често се среща в комбинация с волфрам и молибден. В допълнение, примеси присъстват в минералните находища на неговите съседи в таблицата. Реният се добива предимно от находища на молибден чрез свързан добив.

Освен това, въпросният елемент е извлечен от джезказганита, много рядък природен минерал, който е наречен така на казахското селище в близост до находището. Рений може да бъде изолиран и от пирит, цирконий, колумбит.

Металът е разпръснат по целия свят в незначителна концентрация. Сред известните минни обекти, където се среща в значителни количества, е Курилският остров Итуруп в Русия. Находището е открито през 1992 г. Тук металът е представен под формата на структура, подобна на молибден (ReS_2).

Добивът се извършва на малка платформа, разположена на върха на спящ вулкан. Там действат термални извори, което говори за разширяване на находището, което по предварителни оценки отделя около 37 тона от този метал годишно.

Вторият по големина депозит се счита за депозит на рений, подходящ задобив на промишлени елементи. Намира се във Финландия и се нарича Хитура. Там металът се извлича от друг минерал - таркианита.

Получаване

Рений се получава чрез преработка на първични суровини, които първоначално имат нисък процент от този материал. Най-често елементът се извлича от медни и молибденови сулфиди. Рениевите сплави се подлагат на пирометалургична обработка, която се използва при работа с руди, които се топят, преработват и изпичат.

Прекомерните температури на топене правят възможно получаването на по-висок оксид Re-207, който се задържа от специални улавящи устройства. Случва се част от елемента да се утаи в сажди след изпичане. Чист материал може да се получи от това вещество с помощта на водород. След това полученото прахообразно вещество се разтопява директно в рениеви блокове. Използването на руда за извличане на въпросния елемент е придружено от появата на утайка в штейна. По-нататъшното преобразуване на този състав позволява изолирането на рений чрез излагане на определени газове.

Технологични моменти

Възможно е да се постигне желаната концентрация по време на производството поради свойствата на рения и използването на сярна киселина. След преминаване през специални методи за пречистване е възможно да се изолира чист елемент от рудата.

Този метод не е много продуктивен, добивът на чист продукт е не повече от 65%. Този индикатор варира в зависимост от съдържанието на метал в рудата. На тази основа научнатапроучване за идентифициране на по-усъвършенствани и алтернативни методи на производство.

Съвременните технологии правят възможно оптимизиране на свойствата на изкуствено получения рений. Този разтвор позволява използването на воден разтвор вместо кисел. Това прави възможно улавянето на значително повече чист метал по време на почистване.

Заявление

Първо разгледайте основните характеристики на въпросния елемент, за който е особено ценен:

• Огнеупорност.
• Минимално излагане на корозия.
• Без деформация при излагане на химикали и киселини.

Тъй като цената на този метал е изключително висока, той се използва предимно в редки случаи. Основната област на приложение на този елемент е производството на топлоустойчиви сплави с различни метали, които се използват в конструкцията на ракети и авиационната индустрия. По правило рений се използва за производството на резервни части за свръхзвукови изтребители. Такива съединения включват най-малко 6% метал.

Подобен източник бързо се превърна в основен инструмент за създаване на реактивни силови агрегати. В същото време материалът започва да се счита за военно-стратегически резерв. Специално осигурените термични двойки позволяват измерване на температури в огромни диапазони. Въпросният елемент дава възможност за удължаване на експлоатационния живот на повечето агрегирани метали. От рений, чието използване е обсъдено по-горе, се правят и пружини за прецизно оборудване, платинени метали, спектрометри, манометри.

Акопо-точно използва волфрам с ренийно покритие. Поради своята устойчивост на химическа атака, този метал е включен в защитни покрития срещу киселинна и алкална среда.

Интересни факти

Рений се използва и за създаване на специални контакти. Те имат свойството да се самопочистват в случай на късо съединение. Върху обикновените метали остава оксид, който не позволява преминаването на ток. Токът преминава и през рениеви сплави, но не оставя никакви следи след себе си. В това отношение контактите, изработени от този метал, имат дълъг експлоатационен живот.

Най-важният аспект от използването на рений беше възможността да се използва за създаване на катализатори, които помагат за производството на определени компоненти на бензиновото гориво. Възможността за използване на химичен елемент в производството на нефтопродукти доведе до увеличаване на търсенето му на съответния пазар няколко пъти. Светът се интересува сериозно от този уникален материал.

Акции

Заслужава да се отбележи, че световните запаси от рений са най-малко 13 хиляди тона само в находища на молибден и мед. Те са основните източници на този компонент в металургичната индустрия. Повече от 2/3 от целия рений на планетата се намира в такива конфигурации. Останалата трета са вторични остатъци. Ако сведем всички изчисления на резервите до един знаменател, те трябва да са достатъчни за поне триста години. При изчисленията на учените рециклирането не е взето предвид. Подобенпроекти са разработвани от дълго време, някои от тях са доказали своята стойност.

Разходи

Цените на продуктите в повечето категории се формират от наличността и търсенето на продукта. Компонент като рений е един от най-скъпите метали в света, така че не всеки производител може да си го позволи, въпреки че има уникални свойства, които позволяват да се компенсират разходите за скъпата му употреба. В същото време реният има параметри, които няма друг метал. За създаването на космически и авиационни структури, неговите характеристики са идеални. Не е изненадващо, че цената на рения е висока, въпреки че отговаря на всички показатели, характерни за този уникален материал.

Още през 2011 г. средната цена на рения беше около 4,5 щатски долара за грам. Впоследствие не се наблюдава тенденция към намаляване на цените. Често крайната цена зависи от степента на пречистване на метала. Цената на материала може да достигне хиляди долари или повече.

История на откриването

Този елемент е открит от немските химици Ead и W alter Noddack през 1925 г. Те проведоха изследвания с помощта на колубиспектрален анализ в лабораторията на групата Siemens и Shake. След това събитие се проведе съответен доклад на среща на немски химици в Нюрнберг. Година по-късно екип от учени изолира първите два милиграма рений от молибден.

В относително чиста форма елементът е получен едва през 1928г. За получаванеедин милиграм от веществото трябваше да преработи над 600 килограма норвежки молибден. Промишленото производство на този метал също започва в Германия (1930 г.). Капацитетът на преработвателните предприятия позволи да се получат около 120 кг метал годишно. По това време това напълно задоволява нуждата от рений на целия световен пазар. В Америка първите промишлени 4,5 кг уникален метал са получени през 1943 г. чрез обработка на концентриран молибден. Именно този елемент стана последният открит метал със стабилен изотоп. Всички други аналози, открити по-рано, включително изкуствено, нямат такива свойства.

Природни резерви

Към днешна дата, според природните запаси на въпросния метал, списъкът с депозити може да бъде подреден в следния ред:

• чилийски мини.
• Съединени американски щати.
• Остров Итуруп, където депозитите се оценяват на до 20 тона годишно (под формата на изригвания на вулканичен газ).

В Руската федерация находищата от полуелементен водород се оценяват като обекти с максимален потенциал за медно-порфирни и медно-молибденови руди. Общо, според прогнозите на експертите, находищата на рений в Русия възлизат на 2900 тона (76% от ресурса на държавата). Лъвският дял от тези находища се намира във въглищния басейн на Московска област (82%). Следващото находище по отношение на запасите е Брикетно-Желтухинският басейн в Рязанска област.

Резултат

Реният е химичен елемент, койтопринадлежи към групата на редките метали с уникални характеристики. Неговите свойства, места на добив, обхват са описани по-горе.