Na planetě je velké množství různých kovů, lišících se vzácností a obtížností těžby. Odborníci v této oblasti je rozdělují do dvou skupin: přírodní a uměle získané v laboratoři. Náklady na některé zástupce druhé skupiny se velmi liší od nákladů na přírodní kovy přítomné na světovém trhu kvůli dlouhému a pracnému procesu jejich výroby.
Tento žebříček představuje 13 nejdražších kovů na světě.
13. místo: Indium- cenný stříbrnobílý kov ze skupiny lehkých kovů, který má výrazný lesk. Byl objeven v roce 1863 v Německu v chemické laboratoři vědců Ferdinanda Reicha a Theodora Richtera, kteří studovali minerály zinku těžené v horách Saska. Je měkký, tavný a tvárný, lze jej snadno krájet obyčejným nožem. Indium netvoří nezávislá ložiska a je součástí složení rud zinku, olova, mědi a cínu. Ročně se vyrobí několik stovek tun tohoto kovu. Pro své jedinečné vlastnosti našel široké uplatnění v mikroelektronice, polovodičové technice a strojírenství. Používá se k výrobě zrcadel, solárních článků, dentálních cementů, jako tmel a dokonce i ve vesmírné technice. Cena 1 gramu kovu indium je 0,5-0,7 dolaru.
12. místo: stříbrný- známý již od starověku a jeden z nejoblíbenějších drahých kovů, vyskytující se jak v přirozeném stavu, tak ve formě sloučenin. Používá se k pokrytí zrcadel, výrobě šperků a mincí. Aktivně se používá v elektronice, stomatologii, fotografii, má vynikající elektrickou a tepelnou vodivost. Největší zásoby tohoto kovu jsou soustředěny v Polsku, Číně, Mexiku, Chile, Austrálii, USA a Kanadě. Cena gramu stříbra je 0,55-1 USD.
11. místo: Ruthenium- zářivě stříbřitý kov, vyznačující se netavitelností, tvrdostí a zároveň křehkostí, nejvzácnější ze skupiny platiny. Byl objeven v roce 1844 profesorem Karlem Klausem, který dělal výzkum na Kazaňské univerzitě. Vlastnosti ruthenia z něj činí vyhledávaný materiál ve šperkařském, chemickém a elektronickém průmyslu. Používá se k výrobě laboratorního skla, kontaktů, elektrod, drátů. V Japonsku a západní Evropě se velké množství ruthenia používá k výrobě tištěných spojů a rezistorů a také k výrobě chlóru a různých alkálií. Tento kov se často používá jako katalyzátor mnoha chemických reakcí. Jeho výroba je zcela soustředěna v Jižní Africe. Cena jednoho gramu ruthenia je 1,5-2 dolary.
10. místo: Scandium- světlo a vysoce pevný kov stříbřitá barva se žlutým nádechem. Prvek byl poprvé objeven v roce 1879 švédským chemikem Larsem Nilssonem, který jej pojmenoval po Skandinávii. Scandium se aktivně používá ve světě vysokých a inovativní technologie. Používá se při konstrukci robotů, raket, letadel, satelitů a laserové techniky. Slitiny tohoto kovu se také používají ve sportovní oblasti - pro výrobu špičkového vybavení, jako jsou golfové hole a vysoce pevné rámy. Největší ložiska nerostů bohatých na skandium se nacházejí v Norsku a na Madagaskaru. Cena jednoho gramu tohoto kovu je 3-4 dolary.
9. místo: Rhenium- stříbřitě bílý kov, jeden z nejvyhledávanějších, těžko dosažitelných a vzácných prvků na světě. Je velmi hustý a má třetí nejvyšší bod tání ze všech příbuzných. Kov objevený v roce 1925 se používá v elektronice a chemický průmysl. Jeho vysoká hustota umožňuje vyrábět z něj lopatky turbín, trysky pro proudové motory atd. Cena za gram rhenia se pohybuje od 2,4 do 5 běžných jednotek za gram.
8. místo: Osmium- modrostříbrný kov, vyznačující se vysokou hustotou a křehkostí. Ve své čisté podobě se ve útrobách nevyskytuje, nachází se pouze ve svazcích s dalším kovem ze skupiny platiny - iridiem. Objevili ho v roce 1803 dva britští chemici Smithson Tennant a William Wollaston. Kov dostal svůj název z řeckého slova osme, což znamená „vůně“. Osmium má opravdu dost ostrý a nepříjemný zápach, který připomíná směs česneku a bělidla. Tento kov se těží na Uralu, Sibiři, Jižní Africe, Kanadě, USA a Kolumbii. Používá se především v chemickém průmyslu jako katalyzátor a ve farmakologii. Cena jednoho gramu osmia na světovém trhu je 12-15 dolarů.
7. místo: Iridium- těžký, tvrdý a zároveň křehký kov stříbrno-bílé barvy. Svět se o něm poprvé dozvěděl v roce 1803 díky britskému chemikovi S. Tennantovi, který zmíněný prvek také objevil. Iridium se prakticky nikdy nepoužívá samostatně a nejčastěji se používá k vytváření slitin. Má vysoký bod tání, je hustý a působí jako kov nejvíce odolný proti korozi. Klenotníci ji přidávají k platině, protože ji dělá třikrát tvrdší a šperky z této slitiny se prakticky neopotřebovávají a vypadají velmi krásně. Je také požadována při výrobě chirurgických nástrojů, elektrických kontaktů, přesnosti laboratorní váhy. Vyrábějí z něj tipy na drahá plnicí pera. Iridium se používá v leteckém inženýrství, biomedicíně, stomatologii a chemickém průmyslu. Během roku spotřebuje světová metalurgie přibližně jednu tunu tohoto kovu. Hlavní ložisko iridia se nachází v Jižní Africe. Jeho cena je 16-18 dolarů za 1 gram.
6. místo: palladium- lehký, pružný stříbrno-bílý kov ze skupiny platina. Je velmi tažný, tavný, dobře se leští, nematní se a je docela odolný vůči korozi. Byl objeven v roce 1803 britským chemikem Williamem Wollastonem, který oddělil neznámý kov od platinové rudy, která pocházela z Jižní Amerika. Palladium je dnes mezi klenotníky stále oblíbenější, protože jeho nízká cena, dostupnost a lehkost umožňují návrhářům z něj vytvářet ty nejodvážnější šperkařské kreace spadající do různých cenových kategorií a stylů. Platinový kov je široce používán v čisticích zařízeních a pro antikorozní nátěry. Největší množství tohoto prvku na světových trzích pochází z Ruska, ale velká naleziště jsou i v Jižní Africe. Cena palladia je 25-30 USD. za jeden gram.
5. místo: Rhodium Jedná se o tvrdý ušlechtilý kov skupiny platiny se stříbřitou barvou a silnými reflexními vlastnostmi. Je velmi tvrdý, odolný vůči vysokým teplotám a oxidaci. Byl objeven v roce 1803 v Anglii chemikem Williamem Wollastonem při práci s nativní platinou. Rhodium je považováno za vzácný prvek – ročně se vytěží asi 30 tun tohoto kovu. Největší naleziště jsou v Rusku, Jižní Africe, Kolumbii a Kanadě. Přibližně 80 % rhodia slouží jako katalyzátor v automobilovém a chemickém průmyslu. Vyrábějí se z něj zrcátka a světlomety do aut, ve šperkařství se používá při konečném zpracování výrobků. Hlavní výhodou rhodia je podíl na výrobě jaderné reaktory. Cena cenného platinového kovu se pohybuje od 30 do 45 dolarů za 1 gram.
4. místo: Zlato- hlavní drahý kov, který se v přírodě vyskytuje výhradně v čisté formě. Je velmi pevný, homogenní, odolný vůči korozi a je považován za nejvíce tvárný. Pro svou odolnost a tažnost je zlato již mnoho let nejoblíbenějším ušlechtilým kovem. Široce používán ve šperkařství, elektronice, stomatologii. Největší země těžící zlato jsou USA, Čína, Jižní Afrika, Austrálie. Cena jednoho gramu zlata na světovém trhu je 35-45 USD.
3. místo: Platina- ušlechtilý kov stříbrno-bílé barvy se zvláštním leskem, vyskytující se v přírodě pouze jako přírodní slitina s jinými kovy: ušlechtilými a základními. Velkou oblibu si získal díky své vlastní plasticitě, hustotě a vynikajícímu vzhledu. Výroba tohoto kovu se provádí jako výsledek složitých chemických procesů. Kromě výroby šperků a mincí je platina široce používána v lékařském a elektronickém průmyslu, v letectví a při výrobě zbraní. Největšími zeměmi produkujícími platinu jsou Jižní Afrika, Rusko, USA, Zimbabwe a Kanada. Cena jednoho gramu tohoto kovu se pohybuje mezi 40-50 dolary.
2. místo: Osmium-187- vzácný izotop, jehož extrakční proces je obzvláště obtížný a trvá asi devět měsíců. Jde o černý jemně krystalický prášek s fialovým odstínem, který nese titul nejhustší látky na planetě. Izotop Osmium-187 je přitom velmi křehký, v běžném hmoždíři ho lze rozdrtit na malé částice. Má významnou výzkumnou hodnotu, používá se jako katalyzátor chemických reakcí, pro výrobu vysoce přesných měřicích přístrojů a v lékařském průmyslu. Kazachstán je prvním a jediným státem prodávajícím Osmium-187 na světovém trhu. Tržní hodnota unikátního kovu je 10 000 $. na 1 gram a v Guinessově knize rekordů se odhaduje na 200 tisíc amerických dolarů.
1. místo: Kalifornie-252- jeden z izotopů Kalifornie, nejdražší kov na světě, jehož cena dosahuje 10 milionů amerických dolarů za 1 gram. Jeho báječná cena je plně oprávněná - ročně se vyrábí pouze 20-40 mikrogramů tohoto prvku a celková světová zásoba není větší než 8 gramů. Kalifornium-252 vytvářejí v laboratoři pomocí dvou jaderných reaktorů umístěných v USA a Rusku. Tento kov byl poprvé získán na Kalifornské univerzitě v Berkeley v roce 1950. Jedinečnost Kalifornie spočívá nejen v její ceně, ale také ve speciálních vlastnostech – energie generovaná jedním gramem izotopu se rovná energii průměrného jaderného reaktoru. Využití nejdražšího kovu na světě zasahuje i do oblasti medicíny a vědeckého výzkumu jaderné fyziky. Californium-252 je výkonný zdroj neutronů, což umožňuje jeho použití k léčbě maligních nádorů, kde je jiná radiační terapie neúčinná. Unikátní kov umožňuje prosvítit části reaktorů, části letadel a detekovat poškození, která jsou obvykle pečlivě skryta před rentgenovým zářením. S jeho pomocí je možné v útrobách země najít zásoby zlata, stříbra a ropy.
Na fotografii - Kalifornie vedle nehtu
Začátkem roku 2013 zažil trh s rheniem tři roky relativního klidu po výrazné volatilitě od konce roku 2006 do roku 2009, kdy spotová cena dosáhla vrcholu téměř 12 000 USD/kg díky raketově rostoucí spotřebě vesmírných superslitin. Od konce roku 2009 zůstala spotová cena rhenia pod 5 000 USD/kg a v lednu 2013 klesla na 3 500 – 3 700 USD/kg.
Navzdory některým problémům v tomto odvětví se Roskill domnívá, že primární a sekundární zdroje jsou v současné době dostatečné k tomu, aby umožnily výrobcům a potenciálním výrobcům držet krok s poptávkou. To by mělo znamenat pokračování období stability na trhu s rheniem a zabezpečení dodávek spotřebitelům za dostupné ceny.
Rhenium je odolné vůči přetavení a používá se v superslitinách pro lopatky plynových turbín používaných při extrémně vysokých teplotách v leteckých motorech a průmyslových plynových turbínách. Kvůli obavám o bezpečnost dodávek měla cena rhenia období velké nestálosti, což odrazovalo výrobce slitin od spoléhání se na kov.
Na počátku 21. století byl trh s rheniem pravděpodobně v přebytku, protože výroba nadále rostla navzdory poklesu výkonu leteckých motorů mezi lety 2002 a 2005. Od roku 2007 do roku 2009 byla produkce rhenia nižší, zatímco poptávka po kovu z leteckého průmyslu se naopak začala zvyšovat. V důsledku toho byly přebytky, které narostly na počátku roku 2000, rychle spotřebovány.
Mezi lety 2009 a 2012 byla nabídka rhenia pravděpodobně v přibližné rovnováze se spotřebou. V nadcházejících letech Roskill předpovídá, že výrobci by měli lépe rozumět trhu a být schopni přizpůsobit produkci kovů poptávce.
Kromě svého neocenitelného přínosu pro stabilitu superslitin a bezpečnost leteckých motorů se rhenium používá v konverzních katalyzátorech při výrobě vysokooktanových ropných produktů.
Používá se také jako promotor v katalyzátorech v operacích plyn-kapalina, a i když zatím toto malá koule Spotřeba břidlicového plynu se může v dlouhodobém horizontu stát mnohem důležitějším ve světle rychlé expanze těžby břidlicového plynu v USA a jinde.
Hlavní aplikace rhenia
Superslitiny na bázi niklu obsahující rhenium se používají ve spalovacích komorách lopatek turbín a výfukových trysek proudových motorů. Tyto slitiny obvykle obsahují 3 % a některé dokonce 6 % rhenia, což z konstrukce proudových motorů činí největší využití prvku, který má zásadní strategický vojenský význam pro použití ve vysoce výkonných vojenských proudových a raketových motorech.
Další nejdůležitější oblastí spotřeby rhenia jsou platinové a rheniové bimetalické katalyzátory pro chemický průmysl, které se používají při rafinaci ropy k výrobě vysokooktanových uhlovodíků, které se používají při výrobě bezolovnatého benzínu. Mezi další aplikace patří slitiny v konstrukci kelímků, elektrické kontakty, elektromagnety, vakuové trubice, topná tělesa, ionizační senzory, hmotnostní spektrografy, kovové povlaky, polovodiče, senzory regulace teploty, termočlánky a elektronky.
Ceny rhenia
Vzhledem ke své nízké dostupnosti vzhledem k poptávce je rhenium jedním z nejdražších kovů. Podle historických údajů zveřejněných na Metalprices.com byla průměrná měsíční spotová cena rhenia od prosince 2010 do srpna 2012 4 318 USD/kg. Cenové rozpětí během této doby bylo: minimálně asi 4050 $/kg a maximum asi 4550 $/kg. Ve stejném časovém období se však průměrná cena kovu rhenia, založená na údajích o celní hodnotě US Census Bureau, pohybovala kolem 2 000 USD/kg, což naznačuje existenci dvouvrstvého trhu. Důvod tohoto rozdílu ve statistikách spotových cen a dovozu spočívá v dlouhodobých smlouvách (LTAS) mezi největším světovým vývozcem rhenia Molymet (Chile) a největšími světovými spotřebiteli tohoto kovu, což jsou výrobci proudových motorů: GE, Pratt & Whitney a Rolls Royce a jejich smluvní partneři pro výrobu slitin.
Systém LTAS byl vytvořen před mnoha lety a je přísně dodržován i přes divoké výkyvy na spotovém trhu, kde ceny rhenia dosáhly v srpnu 2008 12 000 $/kg. LTAS a na nich založené dohody s pevnou cenou – jasná výhoda pro výrobce proudových motorů v posledních několika letech – vyprší v roce 2013. Mnoho lidí v tomto odvětví má podezření, že společnost Molymet přijme cenové schéma založené spíše na tržních cenách namísto zachování současného schématu dlouhodobých smluv s nízkými cenami.
Předpověď světového trhu s rhenium
Sloučeniny rhenia obsažené v koncentrátech molybdenu se získávají z ložisek porfyrové mědi a rhenium se získává jako vedlejší produkt při pražení takových koncentrátů molybdenu.
Mezi produkty obsahující rhenium patří perrhenate amonný (APR), kovový prášek a kyselina rhenium. V porovnání s 15 miliony tun mědi, ze které se těží, je zásoba primárního rhenia přibližně 46 tun ročně a poptávka po kovu je asi 54 tun. Ale tento malý trh má velké využití, jako je přídavek 3 % do superslitin niklu a 0,3 % s platinou v bimetalických katalyzátorech pro výrobu ropných produktů.
Většina rhenia se vyváží jako kovové granule s čistotou 99,9 %, přičemž 90 % nebo více se vyváží do USA. Více než 80 % světového rhenia se spotřebuje při výrobě superslitin pro použití především ve slitinách pro výrobu proudových leteckých motorů s plynovou turbínou. Současné projekce budoucí poptávky po rhenium z leteckého průmyslu jsou optimistické, protože se očekává, že se globální flotila letadel během příštích 20 let zdvojnásobí. Podle nejnovější prognózy Boeingu poroste letecká doprava v příštích dvou desetiletích v průměru o 5 % ročně, přičemž nákladní doprava bude v průměru 5,2 % ročně. Kromě těchto silných předpovědí pro civilní letadla povedou vojenské investice do high-tech letadel k dalšímu nárůstu výroby proudových motorů. Například počátkem srpna 2012 Rusko oznámilo své plány na modernizaci letectva do roku 2020 a vyčlenilo 723 miliard dolarů na nákup 600 nových letadel, 1 000 nových vrtulníků a generální oprava stávající letadla během tohoto období.
Ve svém sedmém výročním přehledu trhu s letadly, vydaném v prosinci 2013, Boeing předpovídá, že investoři v největší trhy letadla poskytnou finanční prostředky na další rekordní rok na výrobu vložek ve světě. Celkové náklady kontrakty na dodávky komerčních letadel by mohly v roce 2014 dosáhnout 112 miliard USD, přičemž společný podíl Boeingu a jeho evropského konkurenta Airbus bude tvořit 95 % tohoto trhu.
Pro období 05.12.16 - 24.07..6 %. Dynamika cen rhenia za poslední 3 měsíce je uvedena v grafu:
| 1100.00 | |||||||||||||||||
| 890.00 | |||||||||||||||||
| 05.12.16 | 19.12.16 | 26.01.17 | 11.03.17 | 27.03.17 | 26.04.17 | 30.05.17 | 24.07.17 |
Rhenium: Dynamika cenových změn na světovém trhu |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Rhenium je světlý stříbrný kov vzácných zemin. Rhenium patří mezi žáruvzdorné kovy, má dlouhodobou pevnost při ultravysokých teplotách (od 1000 do 2000 C). Kov je odolný vůči roztokům kyseliny fluorovodíkové a chlorovodíkové při teplotě nepřesahující 100 C, rhenium neinteraguje s dusíkem.
Rhenium se těží z molybdenu a některých měděných koncentrátů. Procento kovu v roztocích molybdenu se pohybuje od 0,01 do 0,04%, v koncentrátech mědi - od 0,002 do 0,003%. Rhenium se z kalů a prachu získává loužením slabým roztokem kyseliny sírové s přídavkem pyrolusitu, což je oxidační činidlo. V další fázi výroby rhenia se používá extrakční nebo sorpční metoda. V důsledku tohoto zpracování se získá rhenistan amonný, jehož redukcí vodíkem se získá prášek rhenia. K dalšímu zpracování rheniového prášku dochází pomocí metod práškové metalurgie nebo zónového tavení.
největší Ruští výrobci rhenium jsou:
CJSC "Promelectronics";
- JSC "GIREDMET";
- OAO Pobedit.
Rhenium se používá ve vakuových polovodičových a elektronických zařízeních. Kov může být použit v dehydrogenačních a hydrogenačních procesech jako vysoce kvalitní katalyzátor.
V medicíně se rhenium používá k výrobě specializovaných lékařských nástrojů a také k provádění vědecký výzkum při léčbě mnoha nemocí. Kov se používá jako přísada k získání slitin schopných provozu ve vakuu, stejně jako slitin používaných pro výrobu termočlánků, katod a elektrických kontaktů.
Rhenium se používá ve šperkařství, kov se používá jako povlak na šperky.
Radioelektronika používá slitiny rhenia k výrobě mikročipů. Slitiny na bázi rhenia se používají jako ochranné povlaky na kovové části a povrchy. Rhenium ochranné nátěry výrazně převyšují ochranné zinkové a chromové nátěry. Ochranné nátěry z rhenia se nanášejí na kovové části a povrchy, na které jsou kladeny zvýšené požadavky na odolnost proti opotřebení, odolnost proti korozi a pevnost.
Přídavek rhenia k wolframu a molybdenu usnadňuje další zpracování dat žáruvzdorné kovy.
Rhenium je chemický prvek s atomovým číslem 75 v Periodické tabulce chemických prvků D. I. Mendělejeva, označovaný symbolem Re (lat. Rhenium).
Atomové číslo - 75
Atomová hmotnost - 186,21
Hustota, kg/m³ - 21000
Teplota tání, ° С - 3180
Tepelná kapacita, kJ / (kg ° С) - 0,138
Elektronegativita - 1.9
Kovalentní poloměr, Å - 1,28
1. ionizace potenciál, ev - 7,87
Historie objevu rheniaHistorie prvku #75, stejně jako historie mnoha dalších prvků, začíná rokem 1869, rokem objevu periodického zákona.
Mendělejev nazval chybějící prvky skupiny VII "ekamarganese" a "dvimarganese" (ze sanskrtu "eka" - jeden a "dvi" - dva). Na rozdíl od ekaboronu (scandium), ekaaluminium (gallium) a ekasilicon (germanium) však tyto prvky nebyly podrobně popsány. Brzy se však objevilo poměrně hodně zpráv, jejichž autoři tvrdili, že objevili dwimarganese. Takže v roce 1877 ruský vědec S. Kern oznámil objev prvku devia, který by mohl v periodické tabulce nahradit dvimargan. Kernovo poselství nebylo bráno vážně, protože nebylo možné jeho experimenty zopakovat. Základem analytické metody pro stanovení rhenia však zůstává kvalitativní reakce na tento prvek objevená Kernem (prostřednictvím rhodanidového komplexu).
Systematické hledání neobjevených analogů manganu zahájili v roce 1922 němečtí chemici Walter Noddack a Ida Takke, která se později stala Noddackovou manželkou. Dobře si uvědomovali, že prvek 75 nebude snadné najít: v přírodě jsou prvky s lichými atomovými čísly vždy méně běžné než jejich sousedé vlevo a vpravo. A zde i sousedé - prvky č. 74 a 76, wolfram a osmium - jsou poměrně vzácné. Hojnost osmia je asi 10–6 %, proto je třeba u prvku č. 75 očekávat ještě nižší hodnotu, přibližně 10–7 %. Tak to mimochodem dopadlo... Zpočátku byly k hledání nového prvku vybrány platinové rudy a také minerály vzácných zemin - columbit, gadolinit. Platinové rudy musely být brzy opuštěny – byly příliš drahé. Vědci - Noddackové a jejich asistent Berg - zaměřili veškerou svou pozornost na dostupnější minerály a museli odvést skutečně titánskou práci. Izolace preparátů nového prvku v množství dostupném pro rentgenové vyšetření vyžadovala opakované opakování monotónních a zdlouhavých operací: rozpouštění, odpařování, loužení, rekrystalizace. Celkem bylo během tří let zpracováno více než 1600 vzorků. Teprve poté bylo v rentgenovém spektru jedné z frakcí kolumbitu objeveno pět nových čar patřících prvku č. 75. Nový prvek byl pojmenován rhenium – na počest provincie Rýn, rodiště Idy Noddack.
5. září 1925 na setkání německých chemiků v Norimberku oznámila Ida Noddack objev rhenia. Následující rok stejná skupina vědců izolovala první 2 mg rhenia z molybdenitového minerálu MoS 2 .
Pár měsíců po tomto objevu oznámili český chemik Druce a Angličan Loring, že objevili prvek 75 v manganovém minerálu pyrolusit MnO 2 . Počet vědců, kteří objevili rhenium, se tak zvýšil na pět. Později čestný člen ČSAV I. Druce nejednou napsal, že kromě něj a Loringa by se o tu čest objevit rhenium měli podělit manželé Noddak a Berg, další dva vědci, Heyrovský a Doleizhek. .
Obsah rhenia v zemské kůřeRhenium je jedním z nejvzácnějších prvků v zemské kůře. Jeho Clarkeovo číslo je 10 −3 g/t. V geochemických vlastnostech je podobný svým mnohem běžnějším sousedům v periodický systém- molybden a wolfram. Proto se ve formě drobných nečistot dostává do minerálů těchto prvků. Hlavním zdrojem rhenia jsou molybdenové rudy některých ložisek, kde se těží jako přidružená složka.
Rhenium se vyskytuje jako vzácný minerál dzhezkazganit (CuReS 4) nalezený poblíž kazašského města Dzhezkazgan. Kromě toho je rhenium jako nečistota obsaženo v columbitu, pyritech, stejně jako v zirkonu a minerálech prvků vzácných zemin.
O extrémním rozptylu rhenia svědčí skutečnost, že je známo pouze jedno ekonomicky výnosné ložisko rhenia, které se nachází v Rusku: jeho zásoby jsou asi 10-15 tun. Toto pole bylo objeveno v roce 1992 na sopce Kudryavy na ostrově Iturup, Jižní Kurilské ostrovy. Pole je reprezentováno fumarolovým polem se stálými zdroji vysokoteplotních hlubinných tekutin - fumarolami. To znamená, že ložisko se aktivně tvoří dodnes. Rhenium se zde nachází ve formě minerálu rheniitu ReS 2 se strukturou podobnou molybdenitu.
Fyzikální vlastnosti rheniaRhenium je čtvrtý prvek s nejvyšší hustotou v pevném stavu.
Rhenium krystalizuje v šestiúhelníkové těsně uzavřené mřížce (a = 2,760 Á, c = 4,458 Á). Atomový poloměr 1,373 Å, iontový poloměr Re7+ 0,56 Å. Rhenium je žáruvzdorný těžký kov, který svým vzhledem připomíná ocel. Hustota 21,03 g/cm3; teplota tání 3180 °C, t.t. 5900 °C. Kovový prášek - černý nebo tmavě šedý, v závislosti na disperzi. Podle řady fyzikálních vlastností se rhenium blíží žáruvzdorným kovům skupiny VI (molybden, wolfram), stejně jako kovům skupiny platiny. Čistý kov je při pokojové teplotě tažný, ale kvůli vysokému modulu pružnosti po zpracování se tvrdost rhenia značně zvyšuje v důsledku mechanického zpevnění. Pro obnovení plasticity se žíhá ve vodíku, inertním plynu nebo vakuu. Z hlediska bodu tání je rhenium na druhém místě mezi kovy, na druhém místě za wolframem a na čtvrtém místě v hustotě (po osmiu, iridiu a platině). Měrná tepelná kapacita 153 j/(kg K), nebo 0,03653 cal/(g deg) (0-1200 °C). Tepelný koeficient lineární roztažnosti 6,7 10-6 (20-500 °C). Měrný objemový elektrický odpor 19,3 10-6 ohm cm (20 °C). Teplota přechodu do stavu supravodivosti je 1,699 K; pracovní funkce 4,80 eV, paramagnet.
Z hlediska žáruvzdornosti je rhenium na druhém místě za wolframem. Na rozdíl od wolframu je rhenium v litém a rekrystalizovaném stavu tažný a za studena se deformuje. Modul pružnosti rhenia je 470 Gn/m2, neboli 47 000 kgf/mm2 (vyšší než u jiných kovů, kromě Os a Ir). To má za následek vysokou odolnost proti deformaci a rychlé zpevnění během tlakového zpracování. Rhenium se vyznačuje vysokou dlouhodobou pevností při teplotách 1000-2000 °C.
Rhenium odolává opakovanému zahřívání a ochlazování bez ztráty pevnosti. Jeho pevnost při teplotách do 1200 °C je vyšší než u wolframu a výrazně převyšuje molybden. Elektrický odpor rhenia je čtyřikrát vyšší než wolfram a molybden.
Chemické vlastnosti rheniaKompaktní rhenium je stabilní na vzduchu za běžných teplot. Při teplotách nad 300°C je pozorována oxidace kovu, oxidace probíhá intenzivně při teplotách nad 600°C. Rhenium je odolnější vůči oxidaci než wolfram, nereaguje přímo s dusíkem a vodíkem; rhenium prášek pouze adsorbuje vodík. Při zahřívání rhenium interaguje s fluorem, chlorem a bromem. Rhenium je téměř nerozpustné v kyselině chlorovodíkové a fluorovodíkové a jen málo reaguje s kyselinou sírovou i při zahřívání, ale je snadno rozpustné v kyselině dusičné. Rhenium tvoří amalgám se rtutí.
Rhenium reaguje s vodnými roztoky peroxidu vodíku za vzniku kyseliny rhenia.
Atom Re má sedm vnějších elektronů; konfigurace vyšších energetických úrovní 5d56s2. Rhenium je stabilní na vzduchu za běžných teplot. Oxidace kovu za vzniku oxidů (ReO3, Re2O7) je pozorována již od 300 °C a intenzivně probíhá nad 600 °C. Rhenium nereaguje s vodíkem až do bodu tání. S dusíkem vůbec neinteraguje. Rhenium, na rozdíl od jiných žáruvzdorných kovů, netvoří karbidy. Fluor a chlor reagují s rheniem při zahřívání za vzniku ReF6 a ReCl5; kov přímo neinteraguje s bromem a jodem. Sirné páry při 700-800 °C poskytují sulfid ReS2 s rheniem.
Rhenium nekoroduje v kyselině chlorovodíkové a fluorovodíkové jakékoli koncentrace za studena a při zahřátí na 100 °C. V kyselině dusičné, horké koncentrované kyselině sírové, v peroxidu vodíku se kov rozpouští za vzniku kyseliny rhenia. V alkalických roztocích při zahřívání rhenium pomalu koroduje, roztavené alkálie jej rychle rozpouštějí.
U rhenia jsou známy všechny valenční stavy od +7 do -1, což určuje velký počet a rozmanitost jeho sloučenin. Nejstabilnější jsou sloučeniny sedmimocného rhenia. Anhydrid rhenia ReO7 je světle žlutá látka, vysoce rozpustná ve vodě. Kyselina rhenium HReO4 - bezbarvá, silná; relativně slabé oxidační činidlo (na rozdíl od manganu HMnO4). Při interakci HReO4 s alkáliemi, oxidy kovů nebo uhličitany se tvoří jeho soli, perrhenáty. Sloučeniny dalších oxidačních stupňů rhenia - oranžovočervený oxid (VI) ReO3, tmavě hnědý oxid (IV) ReO2, těkavé chloridy a oxychloridy ReCl5, ReOCl4, ReO3Cl a další.
Technologie pro získávání rheniaRhenium se získává zpracováním surovin s velmi nízkým obsahem cílové složky (hlavně suroviny mědi a sirníku molybdenu).
Zpracování měděných a molybdenových surovin obsahujících sulfid rhenium je založeno na pyrometalurgických procesech (tavení, konverze, oxidační pražení). V podmínkách vysokých teplot rhenium sublimuje ve formě vyššího oxidu Re 2 O 7, který je pak zadržován v systémech jímání prachu a plynů.
V případě neúplné sublimace rhenia při pražení molybdenitových koncentrátů jeho část zůstává ve škvárách a dále přechází do roztoků čpavku nebo sody pro loužení škváry. Roztoky kyseliny sírové ze systémů mokrého sběru prachu a matečné louhy po hydrometalurgickém zpracování škváry tak mohou sloužit jako zdroje pro získání rhenia při zpracování koncentrátů molybdenitu.
Při tavení měděných koncentrátů se 56-60 % rhenia odnáší plyny. Neredukované rhenium zcela přechází do matu. Při přeměně posledně jmenovaného se rhenium obsažené v něm odstraňuje plyny. Pokud se pro výrobu kyseliny sírové používají pecní a konvertorové plyny, pak se rhenium koncentruje v pracích cirkulujících kyselinách sírových elektrostatických odlučovačů ve formě kyseliny rheniové. Praní kyseliny sírové je tedy hlavním zdrojem získávání rhenia při zpracování měděných koncentrátů.
Hlavní metody izolace z roztoků a čištění rhenia jsou extrakce a sorpce.
Světová těžba rheniaSvětová produkce rhenia v roce 2006 činila asi 40 tun.
Rhenium je drahý kov: kilogram rhenia stojí asi 1000 dolarů. Rhenium s vysokou čistotou je ještě dražší.
Surové zdroje a zásoby rheniaPokud jde o zásoby rhenia, Spojené státy jsou na prvním místě na světě a Kazachstán na druhém místě.
Celkové světové zásoby rhenia jsou asi 13 000 tun, včetně 3 500 tun molybdenových surovin a 9 500 tun mědi. Při perspektivní úrovni spotřeby rhenia ve výši 40-50 tun ročně může tento kov vystačit lidstvu na dalších 250-300 let. Toto číslo je odhadem bez zohlednění stupně opětovné použití kov. V roce 2002 činil export rhenia z Chile 20,57 tuny, neboli 58 % světové produkce rhenia. Rhenium vyrábí v Chile společnost Molybdenos y Metales SA. Rhenium se získává ve formě briket, granulí nebo prášku. Druhým na světě z hlediska produkce rhenia je důlní a hutní závod Zhezkazgan v Kazachstánu: ročně vyrobí 8,5 tuny rhenia. V Uzbekistánu, v uranovém dole v oblasti Navoi, 500-1000 kg
rhenium. V
Spojené státy vyrábí rhenium Phelpsem Dodgem jako vedlejší produkt při obohacování mědi-molybdenové rudy v ložisku Sierrita. Ročně se zde vyrobí asi 4 tuny rhenia.
Zásoby rhenia ve formě rhenitu na ostrově Iturup se odhadují na 10-15 tun, ve formě sopečných plynů - až 20 tun za rok.
Z praktického hlediska jsou nejdůležitějšími surovinami pro výrobu primárního rhenia v průmyslovém měřítku koncentráty molybdenu a sulfidu mědi. V celkové bilanci produkce rhenia ve světě tvoří více než 80 %. Zbytek připadá především na druhotné suroviny.
Těžba rhenia v RuskuV roce 1992 měli geologové štěstí – našli rhenium na území Ruska a ne ve formě nečistot v jiných minerálech, ale jedinou unikátní akumulaci minerálu rhenium známou na světě!
Rhenium ve formě minerálu objevili naši vědci téměř náhodou. Na Sachalinu, ve městě Južno-Sachalinsk, se nachází Institut vulkanologie a geodynamiky Ruské akademie přírodních věd. Její ředitel Heinrich Semenovich Steinberg již řadu let pořádá vědecké geologické expedice za účasti vědců z Novosibirsku, Moskvy, Irkutska a dalších měst. A tak při takové expedici v roce 1992 prováděli pracovníci Ústavu experimentální mineralogie (nachází se ve městě Černogolovka u Moskvy) a Ústavu geologie rudných ložisek (Moskva) režimová pozorování na vulkánech jihu Kurilský hřeben a na vrcholu sopky Kudryavy na ostrově Iturup v místech, kde sopečný plyn našel nový minerál - rhenium. Navenek to připomínalo obyčejný molybdenit, ale ukázalo se, že jde o sulfid rhenia. Obsah rhenia v něm dosahuje 80%. Byl to téměř zázrak – žádost o možnost průmyslového využití rhenitu k získání rhenia.
Sopka Kudryavy vysoká 986 metrů je sopkou tzv. havajského typu. Na rozdíl od explodujících plynových sopek doutná tiše. A za temné noci při pohledu do kráteru můžete v hlubinách vidět rozžhavenou lávu. Někdy láva proráží na povrch a šíří se po svazích. Pravda, Curly se posledních sto let chová klidně - zřejmě je dobře propláchnutý plyny, takže láva nevystřikuje. Povrch kráteru sopky Kudryavy má rozměry 200x400 metrů. Na kráteru Kudryavoy je šest fumarolových polí - oblasti o velikosti 30x40 metrů s velkým počtem vývodů plynu. Nad nimi vždy kouří nažloutlý kouř.
Vědci přemýšleli, odkud by se mohl sulfid rhenia na vrcholu sopky vzít, a došli k závěru, že krystalizuje ve formě jehlic přímo ze sopečného plynu. Ze šesti dostupných fumarolových polí jsou čtyři vysokoteplotní. Sopečné plyny v nich mají teplotu 500 až 940 stupňů Celsia. A teprve v takto „horkých“ polích vzniká nový minerál rhenium. Tam, kde je chladněji, je rhenitu mnohem méně a při teplotách pod 200 stupňů prakticky chybí. V tom je jedinečnost sopky Kudryavy: vždyť sopečné plyny, které vycházejí na povrch ve fumarolových polích jiných sopek, jsou mnohem méně horké.
Výjimkou je jediná sopka Kilauea, která se nachází na Havaji. Jeho plyny mají také vysokou teplotu, ale obsah rhenia v nich je dvakrát nižší než v plynných emisích sopky Kudryavy. A na Kilauea je téměř nemožné chytit plyny – havajská sopka neustále tryská proudy žhavé lávy.
Steinberg a jeho spolupracovníci vypočítali, kolik sulfidu rhenia se na sopce nahromadilo za sto let „práce“ ve stacionárním režimu. Ukázalo se, že ne tolik - 10-15 tun. To by Rusku stačilo na rok a půl.
Ruští vědci se rozhodli prověřit obsah tohoto kovu ve sopečných plynech. Pomocí speciálně navržených přístrojů bylo zjištěno, že rhenium obsahuje asi jeden gram na tunu. A za jediný den sopka vypustí do atmosféry asi 50 tisíc tun plynů. To je 20 tun rhenia ročně. A za sto let vlétlo do potrubí více než 2000 tun rhenia, které se rozptýlilo po planetě.
Vědci také zjistili, že vulkanické plyny neobsahují jen rhenium, ale nejméně tucet dalších vzácných doprovodných prvků: germanium, vizmut, indium, molybden, zlato, stříbro a další kovy.
Aplikace rheniaNejdůležitější vlastnosti rhenia, které určují jeho použití, jsou: velmi vysoký bod tání, odolnost vůči chemickým činidlům, katalytická aktivita (v tomto se blíží platinoidům).
Na počátku 70. let byl vyroben katalyzátor na bázi rhenia, který přispěl k výrobě aromatických uhlovodíků. Dnes se slitina niklu a rhenia, označovaná jako „monokrystal“, používá při výrobě dílů plynových turbín, protože má velkou odolnost vůči vysokým teplotám a teplotním extrémům. Slitina odolává teplotám až 1200 C, takže turbína může udržovat trvale vysokou teplotu a zcela spálit palivo, takže se s výfukovými plyny uvolňuje méně toxických látek.
Přibližně 75 % veškerého spotřebovaného rhenia bylo vynaloženo v 80. letech v ropném průmyslu na výrobu rhenium-platinového katalyzátoru. Odhaduje se, že v současnosti se k tomuto účelu používá asi 5 tisíc tun platiny (obsahující 15 tun rhenia). Vzhledem k tomu, že platina a rhenium jsou velmi drahé, jsou tyto katalyzátory pravidelně, po 3-5 letech, předmětem recyklace. V tomto případě ztráty kovu nepřesahují 10%. Hlavním dodavatelem katalyzátorů je W.C. Heraeus GmbH & Co. KG." V současné době se žádná plynová turbína nevyrábí bez použití žáruvzdorné slitiny obsahující rhenium. K tomuto účelu se v současnosti spotřebuje 66 % celkové produkce rhenia, neboli 27 tun/rok.
Používá se v elektronice a elektrotechnice (termočlánky, antikatody, polovodiče, elektronky atd.). Japonsko používá rhenium obzvláště široce v tomto odvětví průmyslu (65-75 % jeho spotřeby).
Globální poptávka po vzácných kovech se obvykle mění mílovými kroky. Zájem o ně není stálý, ale pulzující. Záleží na zavádění nových high-tech slitin s různými přísadami do výroby. Dnes je třeba do takových slitin přidávat nějaký vzácný kov a zítra se za něj možná najde náhrada a jeho potřeba téměř úplně zmizí. Pokud jde o rhenium, před deseti lety se používal jen zřídka. Během období 1925-1967 spotřeboval světový průmysl pouze 4,5 tuny rhenia. A dnes je pouze požadavek Spojených států asi 30 tun ročně. Spojené státy americké tvoří více než 50 % světové spotřeby rhenia a za posledních pět let se poptávka po tomto vzácném kovu zvýšila 3,6krát.
Rhenium se používá při výrobě:
- platino-rhenium katalyzátory používané pro syntézu vysokooktanové benzínové složky používané k výrobě komerčního benzínu, který nevyžaduje přídavek tetraethylolova.
- wolfram-rhenium termočlánky pro měření teplot do 2200 °C
- slitiny s wolframem a molybdenem. Přídavek rhenia současně zvyšuje pevnost a tažnost těchto kovů.
- vlákna v hmotnostních spektrometrech a iontových manometrech.
- proudové motory. Pro výrobu lopatek plynových turbín se používají zejména monokrystalické slitiny obsahující nikl-rhenium se zvýšenou tepelnou odolností.
Samočistící elektrické kontakty jsou navíc vyrobeny z rhenia. Při uzavření a přerušení obvodu vždy dochází k elektrickému výboji, v důsledku čehož dochází k oxidaci kontaktního kovu. Rhenium oxiduje úplně stejně, ale jeho oxid Re 2 O 7 je při relativně nízkých teplotách těkavý (bod varu je pouze 362,4 °C), a proto se při výbojích odpařuje z kontaktní plochy. Proto kontakty rhenia slouží velmi dlouho.
Biologická role rheniaJe nepravděpodobné, že by se rhenium účastnilo biochemických procesů. Obecně je o vlivu rhenia na živé organismy známo jen velmi málo, jeho toxicita nebyla studována, takže při práci s jeho sloučeninami je třeba být opatrný.
