Рениум: қолданылуы және қасиеттері

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-02 13:58

Қолданылуы төменде талқыланатын рений 75 (Re) атомдық индексі бойынша химиялық периодтық жүйенің элементі болып табылады. Заттың атауы Германиядағы Рейн өзенінен шыққан. Бұл металдың ашылған жылы - 1925. Материалдың алғашқы маңызды партиясы 1928 жылы алынды. Бұл элемент тұрақты изотопы бар соңғы аналогқа жатады. Өздігінен рений ақ түсті металл, ал оның ұнтақ массасы қара. Балқу және қайнау температуралары Цельсий бойынша +3186-дан +5596 градусқа дейін. Оның парамагниттік сипаттамалары бар.

Мүмкіндіктер

Ренийді қолдану оның ерекше параметрлері мен жоғары құнына байланысты соншалықты кең таралмаған. +300 ° C температурада металл тотығу процесі белсенді түрде басталады, оның процесі температураның одан әрі жоғарылауына байланысты. Бұл элемент вольфрамға қарағанда тұрақты, сутегімен және азотпен іс жүзінде әрекеттеспейді, тек адсорбцияны қамтамасыз етеді.

Қызған кезде хлор, бром және фтормен реакция байқалады. Рений тек азот қышқылында ерімейді, сынаппен әрекеттескенде амальгама түзіледі. Сулы пероксид құрамымен реакциясутегі рений қышқылының түзілуін тудырады. Бұл элемент отқа төзімді металдардың ішінде карбид түзбейтін жалғыз элемент. Ренийді қолдану биохимияға қатысы жоқ. Оның барлық ықтимал әсерлері туралы ақпарат аз. Сенімді фактілердің ішінде – тірі организмдерге уыттылық және уыттылық.

Өндіріс

Рений – өте сирек кездесетін металл. Табиғатта ол көбінесе вольфрам мен молибденмен бірге кездеседі. Сонымен қатар, қоспалар кестеде оның көршілерінің пайдалы қазбалар кен орындарында бар. Рений негізінен молибден кен орындарынан байланысты өндіру арқылы өндіріледі.

Сонымен қатар, қарастырылып отырған элемент кен орнындағы қазақ қонысының атымен осылай аталған өте сирек кездесетін табиғи минерал жезқазганиттен алынады. Ренийді пириттен, цирконийден, колумбиттен де бөліп алуға болады.

Метал дүние жүзінде шамалы концентрацияда таралады. Ол айтарлықтай мөлшерде кездесетін белгілі тау-кен орындарының арасында Ресейдегі Курил Итуруп аралы бар. Кен орны 1992 жылы ашылған. Мұнда металл молибденге ұқсас құрылым түрінде берілген (ReS_2).

Тау-кен жұмыстары тоқтап тұрған жанартаудың үстінде орналасқан шағын платформада жүзеге асырылады. Ол жерде жылу көздері белсенді жұмыс істейді, бұл алдын ала есептеулер бойынша жылына шамамен 37 тонна осы металды шығаратын кен орнының кеңеюін көрсетеді.

Екінші ірі кен орны үшін қолайлы рений кен орны болып саналадыөнеркәсіптік элементтерді алу. Ол Финляндияда орналасқан және Хитура деп аталады. Онда металл басқа минералдан – таркяниттен алынады.

Алу

Рений бастапқы шикізатты өңдеу арқылы алынады, бастапқыда бұл материалдың пайызы төмен. Көбінесе элемент мыс пен молибден сульфидтерінен алынады. Рений қорытпалары пирометаллургиялық өңдеуден өтеді, ол балқытылатын, конверсияланатын және күйдірілген кендермен жұмыс істегенде қолданылады.

Арнайы балқу температурасы жоғарырақ Re-207 оксидін алуға мүмкіндік береді, оны арнайы ұстағыш құрылғылар ұстайды. Элементтің бір бөлігі күйдіргеннен кейін күйеде қалады. Бұл заттан сутегінің көмегімен таза материал алуға болады. Содан кейін алынған ұнтақ зат тікелей рений құймаларына балқытылады. Қарастырылып отырған элементті алу үшін кенді пайдалану штейндегі шөгінділердің пайда болуымен бірге жүреді. Бұл құрамды одан әрі түрлендіру белгілі бір газдардың әсері арқылы ренийді оқшаулауға мүмкіндік береді.

Технологиялық сәттер

Ренидің қасиеттері мен күкірт қышқылын қолдану есебінен өндіру кезінде қажетті концентрацияға жетуге болады. Арнайы тазарту әдістерінен өткеннен кейін кеннен таза элементті бөліп алуға болады.

Бұл әдіс аса өнімді емес, таза өнімнің шығымы 65%-дан аспайды. Бұл көрсеткіш рудадағы металл құрамына байланысты өзгереді. Осының негізінде ғылымиөндірістің неғұрлым жетілдірілген және балама әдістерін анықтау үшін зерттеулер.

Заманауи технологиялар жасанды жолмен алынған ренийдің қасиеттерін оңтайландыруға мүмкіндік береді. Бұл ерітінді қышқылдың орнына сулы ерітіндіні қолдануға мүмкіндік береді. Бұл тазалау кезінде әлдеқайда таза металды алуға мүмкіндік береді.

Қолданба

Біріншіден, қарастырылып отырған элементтің негізгі сипаттамаларын қарастырыңыз, олар үшін ол ерекше бағаланады:

• Төзімділік.
• Корозияға ең аз әсер ету.
• Химиялық заттар мен қышқылдар әсер еткенде деформация болмайды.

Бұл металдың бағасы өте жоғары болғандықтан, ол негізінен сирек жағдайларда қолданылады. Бұл элементті қолданудың негізгі саласы зымыран жасауда және авиация өнеркәсібінде қолданылатын әртүрлі металдармен ыстыққа төзімді қорытпаларды өндіру болып табылады. Әдетте, рений дыбыстан жылдам ұшатын ұшақтардың қосалқы бөлшектерін өндіру үшін қолданылады. Мұндай қосылыстарға кемінде 6% металл кіреді.

Мұндай көз жылдам реактивті қуат блоктарын жасаудың негізгі құралына айналды. Сонымен бірге материал әскери-стратегиялық резерв ретінде қарастырыла бастады. Арнайы берілген жылу жұптары үлкен диапазондағы температураны өлшеуге мүмкіндік береді. Қарастырылып отырған элемент агрегатталған металдардың көпшілігінің қызмет ету мерзімін ұзартуға мүмкіндік береді. Жоғарыда қолданылуы қарастырылған ренийден серіппелер дәлме-дәл жабдыққа, платина металдарына, спектрометрлерге, манометрлерге арналған.

Егердәлірек айтқанда, рениймен қапталған вольфрамды пайдаланады. Химиялық әсерге төзімділігіне байланысты бұл металл қышқыл және сілтілі ортадан қорғайтын жабындарға кіреді.

Қызықты фактілер

Рениум арнайы контактілерді жасау үшін де қолданылады. Олардың қысқа тұйықталу кезінде өзін-өзі тазалау қасиеті бар. Қарапайым металдарда токтың өтуіне жол бермейтін оксид қалады. Ток рений қорытпалары арқылы да өтеді, бірақ ол өзінен кейін ешқандай із қалдырмайды. Осыған байланысты бұл металдан жасалған контактілердің қызмет ету мерзімі ұзақ.

Ренийді қолданудың ең маңызды аспектісі оны бензин отынының кейбір компоненттерін алуға көмектесетін катализаторлар жасау үшін пайдалану мүмкіндігі болды. Мұнай өнімдері өнеркәсібінде химиялық элементті қолдану мүмкіндігі оған сәйкес нарықта сұраныстың бірнеше есе артуына әкелді. Бұл бірегей материал әлемді қатты қызықтырады.

Акциялар

Айта кетейік, ренийдің әлемдік қоры тек молибден мен мыс кен орындарында кемінде 13 мың тоннаны құрайды. Олар металлургия өнеркәсібінде осы компоненттің негізгі көздері болып табылады. Планетадағы барлық ренийдің 2/3-тен астамы осындай конфигурацияларда кездеседі. Қалған үштен бірі – екіншілік қалдықтар. Егер біз қорлардың барлық есептерін бір бөлгішке дейін азайтатын болсақ, олар кем дегенде үш жүз жылға жетеді. Ғалымдардың есебінде қайта өңдеу ескерілмеді. Ұқсасжобалар ұзақ уақыт бойы әзірленді, олардың кейбіреулері өзінің құндылығын дәлелдеді.

Құны

Көптеген санаттардағы өнім бағасы өнімнің қолжетімділігі мен сұранысына байланысты қалыптасады. Рений сияқты компонент әлемдегі ең қымбат металдардың бірі болып табылады, сондықтан оны қымбат пайдалану шығындарын өтеуге мүмкіндік беретін бірегей қасиеттерге ие болғанымен, әрбір өндіруші оны сатып ала алмайды. Сонымен бірге ренийдің басқа металдарда жоқ параметрлері бар. Ғарыштық және авиациялық құрылымдарды құру үшін оның сипаттамалары өте қолайлы. Рений бағасының жоғары болуы таңқаларлық емес, бірақ ол осы бірегей материалға тән барлық көрсеткіштерге сәйкес келеді.

2011 жылдың өзінде ренийдің орташа құны бір грамм үшін шамамен 4,5 АҚШ долларын құрады. Кейіннен бағаның төмендеу үрдісі байқалмады. Көбінесе соңғы құны металды тазарту дәрежесіне байланысты. Материалдың бағасы мыңдаған долларға жетуі мүмкін.

Табу тарихы

Бұл элементті неміс химиктері Эад және Вальтер Ноддак 1925 жылы ашқан. Олар Siemens және Shake тобының зертханасында колумбиспектрлік талдауды қолданып зерттеу жүргізді. Осы оқиғадан кейін Нюрнбергте неміс химиктерінің басқосуында тиісті баяндама жасалды. Бір жылдан кейін ғалымдар тобы молибденнен алғашқы екі миллиграмм ренийді бөліп алды.

Салыстырмалы түрде таза түрде элемент 1928 жылы ғана алынған. Алу үшінбір миллиграмм зат 600 келіден астам норвег молибденін өңдеуге тура келді. Бұл металдың өнеркәсіптік өндірісі Германияда да басталды (1930). Өңдеу зауыттарының қуаттылығы жылына шамамен 120 кг металл алуға мүмкіндік берді. Сол кезде бұл бүкіл әлемдік нарықтағы рений қажеттілігін толығымен қанағаттандырды. Америкада бірінші өнеркәсіптік 4,5 кг бірегей металл 1943 жылы концентрлі молибденді өңдеу арқылы алынды. Дәл осы элемент тұрақты изотопы бар соңғы ашылған металл болды. Бұрын ашылған барлық басқа аналогтар, соның ішінде жасанды, мұндай қасиеттерге ие болмады.

Табиғи қорықтар

Бүгінгі күні қаралып отырған металдың табиғи қорларына сәйкес кен орындарының тізімін келесі ретпен орналастыруға болады:

• Чили шахталары.
• Америка Құрама Штаттары.
• Итуруп аралы, онда кен орындары жылына 20 тоннаға дейін бағаланады (жанартау газының атқылауы түрінде).

Ресей Федерациясында жартылай элементті сутегі типті кен орындары порфирлі мыс және мыс-молибден кендерінің максималды әлеуеті бар учаскелер ретінде бағаланады. Жалпы алғанда, сарапшылардың болжамы бойынша, Ресейдегі рений кен орындары 2900 тоннаны құрайды (мемлекеттік ресурстардың 76%). Бұл кен орындарының негізгі үлесі Мәскеу облысының көмір бассейнінде (82%) орналасқан. Қоры бойынша келесі кен орны Рязань облысындағы Брикетно-Желтухин бассейні болып табылады.

Нәтиже

Рений – химиялық элементерекше белгілері бар сирек металдар тобына жатады. Оның қасиеттері, алыну орындары, қолдану аясы жоғарыда сипатталған.