Planeedil on palju erinevaid metalle, mis erinevad harulduse ja ekstraheerimise raskusastme poolest. Selle valdkonna eksperdid jagavad need kahte rühma: looduslikud ja laboris kunstlikult saadud. Mõne teise rühma esindaja maksumus erineb nende valmistamise pika ja töömahuka protsessi tõttu väga palju maailmaturul leiduvate looduslike metallide maksumusest.
See pingerida esitab 13 maailma kõige kallimat metalli.
13 koht: Indium- väärtuslik hõbevalge metall kergmetallide rühmast, millel on tugev läige. See avastati 1863. aastal Saksamaal teadlaste Ferdinand Reichi ja Theodor Richteri keemialaboris, kes uurisid Saksimaa mägedes kaevandatud tsingi mineraale. See on pehme, sulav ja tempermalmist, seda saab hõlpsasti lõigata tavalise noaga. Indium ei moodusta iseseisvaid ladestusi ja sisaldub tsingi, plii, vase ja tina maakide koostises. Seda metalli toodetakse aastas mitusada tonni. Tänu oma ainulaadsetele omadustele on see leidnud laialdast rakendust mikroelektroonikas, pooljuhttehnoloogias ja masinaehituses. Seda kasutatakse peeglite, päikesepatareide, hambatsementide valmistamiseks, hermeetikuna ja isegi kosmosetehnoloogias. Indiummetalli 1 grammi hind on 0,5-0,7 dollarit.
12 koht: Hõbedane- tuntud iidsetest aegadest ja üks populaarsemaid väärismetalle, mida leidub nii looduslikus olekus kui ka ühenditena. Kasutatakse peeglite katmiseks, ehete ja müntide valmistamiseks. Seda kasutatakse aktiivselt elektroonikas, hambaravis, fotograafias, sellel on suurepärane elektri- ja soojusjuhtivus. Selle metalli suurimad varud on koondunud Poola, Hiina, Mehhiko, Tšiili, Austraalia, USA ja Kanada. Hõbeda grammi maksumus on 0,55-1 USD.
11 koht: Ruteenium- särav hõbedane metall, mida iseloomustab ühtaegu mittesulavus, kõvadus ja rabedus, plaatinarühma kõige haruldasem. Selle avastas 1844. aastal Kaasani ülikoolis uurimistööd teinud professor Karl Klaus. Ruteeniumi omadused muudavad selle nõutud materjaliks juveeli-, keemia- ja elektroonikatööstuses. Seda kasutatakse laboratoorsete klaasnõude, kontaktide, elektroodide, juhtmete valmistamiseks. Jaapanis ja Lääne-Euroopas kasutatakse suures koguses ruteeniumi trükkskeemide ja takistite tootmiseks, samuti kloori ja erinevate leeliste tootmiseks. Seda metalli kasutatakse sageli paljude keemiliste reaktsioonide katalüsaatorina. Selle tootmine on täielikult koondunud Lõuna-Aafrikasse. Ühe grammi ruteeniumi maksumus on 1,5-2 dollarit.
10. koht: skandium- kerge ja kõrge tugevusega metall hõbedane värv kollase varjundiga. Elemendi avastas esmakordselt 1879. aastal Rootsi keemik Lars Nilsson, kes nimetas selle Skandinaavia järgi. Scandium kasutatakse aktiivselt maailmas kõrge ja uuenduslikud tehnoloogiad. Seda kasutatakse robotite, rakettide, lennukite, satelliitide ja lasertehnoloogia ehitamisel. Samuti kasutatakse selle metalli sulameid spordiväljakul - tipptasemel varustuse, näiteks golfikeppide ja ülitugevate raamide valmistamiseks. Suurimad skandiumirikaste mineraalide leiukohad on Norras ja Madagaskaril. Selle metalli ühe grammi maksumus on 3-4 USA dollarit.
9. koht: Reenium- hõbevalge metall, üks ihaldatumaid, raskemini ligipääsetavaid ja haruldasemaid elemente maailmas. See on väga tihe ja oma sugulaste seas kõrgeim sulamistemperatuuriga kolmas. 1925. aastal avastatud metalli kasutatakse elektroonikas ja keemiatööstus. Selle suur tihedus võimaldab valmistada sellest turbiinilabasid, reaktiivmootorite otsikuid jms. Reeniumi grammi hind on vahemikus 2,4 kuni 5 tavalist ühikut grammi kohta.
8. koht: Osmium- sinakas-hõbedane metall, mida iseloomustab suur tihedus ja rabedus. Puhtal kujul seda soolestikus ei eksisteeri, seda leidub ainult kimpudena koos teise plaatinarühma metalliga - iriidiumiga. Selle avastasid 1803. aastal kaks Briti keemikut Smithson Tennant ja William Wollaston. Metall sai oma nime kreekakeelsest sõnast osme, mis tähendab "lõhn". Osmiumil on tõesti üsna terav ja ebameeldiv lõhn, mis meenutab küüslaugu ja valgendi segu. Seda metalli kaevandatakse Uuralites, Siberis, Lõuna-Aafrikas, Kanadas, USA-s ja Colombias. Seda kasutatakse peamiselt keemiatööstuses katalüsaatorina ja farmakoloogias. Ühe grammi osmiumi hind maailmaturul on 12-15 dollarit.
7. koht: Iriidium- raske, kõva ja samal ajal rabe hõbevalge värvusega metall. Maailm sai sellest esmakordselt teada 1803. aastal tänu Briti keemikule S. Tennantile, kes ka eelmainitud elemendi avastas. Iriidiumi ei kasutata praktiliselt kunagi iseseisvalt ja seda kasutatakse kõige sagedamini sulamite loomiseks. Sellel on kõrge sulamistemperatuur, see on tihe ja toimib kõige korrosioonikindlama metallina. Juveliirid lisavad seda plaatinale, sest see teeb selle kolm korda kõvemaks ning sellest sulamist valmistatud ehted praktiliselt ei kulu ja näevad väga ilusad välja. Nõutud on ka kirurgiliste instrumentide, elektriliste kontaktide, täpsuse valmistamisel laboratoorsed kaalud. Nad valmistavad sellest näpunäiteid kallite täitesulepeade jaoks. Iriidiumi kasutatakse kosmosetehnikas, biomeditsiinis, hambaravis ja keemiatööstuses. Aasta jooksul tarbib maailma metallurgia seda metalli ligikaudu üks tonn. Peamine iriidiumi leiukoht asub Lõuna-Aafrikas. Selle maksumus on 16-18 dollarit 1 grammi kohta.
6. koht: Pallaadium- kerge, painduv hõbevalge metall plaatina rühmast. See on väga plastiline, sulav, poleerib hästi, ei tuhmu ja on üsna korrosioonikindel. Selle avastas 1803. aastal Briti keemik William Wollaston, kes eraldas võõra metalli plaatinamaagist, mis pärines Lõuna-Ameerika. Tänapäeval on pallaadium juveliiride seas üha populaarsem, kuna selle madal hind, kättesaadavus ja kergus võimaldavad disaineritel sellest luua kõige julgemaid ehteloomingut, mis kuuluvad erinevatesse hinnakategooriatesse ja stiilidesse. Plaatinametalli kasutatakse laialdaselt puhastusseadmetes ja korrosioonivastaste katete jaoks. Suurim kogus seda elementi maailmaturgudel pärineb Venemaalt, kuid suuri maardlaid on ka Lõuna-Aafrikas. Pallaadiumi maksumus on 25-30 USD. ühe grammi eest.
5. koht: Roodium See on plaatinarühma kõva väärismetall, millel on hõbedane värv ja tugevad peegeldavad omadused. See on väga kõva, vastupidav kõrgetele temperatuuridele ja oksüdatsioonile. Selle avastas 1803. aastal Inglismaal keemik William Wollaston, töötades kohaliku plaatinaga. Roodiumi peetakse haruldaseks elemendiks - aastas kaevandatakse seda metalli umbes 30 tonni. Suurimad maardlad on Venemaal, Lõuna-Aafrikas, Colombias ja Kanadas. Umbes 80% roodiumist toimib auto- ja keemiatööstuses katalüsaatorina. Seda kasutatakse autode peeglite ja esitulede valmistamiseks ning ehetes toodete lõpptöötlemisel. Roodiumi peamine eelis on tootmises osalemine tuumareaktorid. Väärtusliku plaatina metalli maksumus jääb vahemikku 30–45 dollarit 1 grammi kohta.
4. koht: Kuldne- peamine väärismetall, mis looduses esineb eranditult puhtal kujul. See on väga tugev, homogeenne, korrosioonikindel ja seda peetakse kõige vormitavamaks. Kuld on oma vastupidavuse ja elastsuse tõttu olnud aastaid kõige populaarsem väärismetall. Laialdaselt kasutatav ehetes, elektroonikas, hambaravis. Suurimad kullakaevandusriigid on USA, Hiina, Lõuna-Aafrika, Austraalia. Ühe grammi kulla hind maailmaturul on 35-45 USD.
3. koht: Plaatina- erilise läikega hõbevalge värvi väärismetall, mida leidub looduses ainult loodusliku sulamina koos teiste metallidega: vääris- ja alusmetallidega. See on saavutanud suure populaarsuse tänu sellele omasele plastilisusele, tihedusele ja suurepärasele välimusele. Selle metalli tootmine toimub keeruliste keemiliste protsesside tulemusena. Lisaks ehete ja müntide tootmisele kasutatakse plaatinat laialdaselt meditsiini- ja elektroonikatööstuses, lennunduses ja relvade tootmisel. Suurimad plaatinat tootvad riigid on Lõuna-Aafrika Vabariik, Venemaa, USA, Zimbabwe ja Kanada. Selle metalli ühe grammi hind kõigub 40-50 dollari vahel.
2. koht: osmium-187- haruldane isotoop, mille ekstraheerimisprotsess on eriti raske ja kestab umbes üheksa kuud. See on purpurse tooniga must peenkristalliline pulber, mis kannab planeedi tihedaima aine tiitlit. Samas on isotoop Osmium-187 väga habras, seda saab tavalises mördis purustada väikesteks osakesteks. Sellel on oluline uurimisväärtus, seda kasutatakse keemiliste reaktsioonide katalüsaatorina, ülitäpsete mõõteriistade valmistamisel ja meditsiinitööstuses. Kasahstan on esimene ja ainus osariik, kes müüb Osmium-187 maailmaturul. Unikaalse metalli turuväärtus on 10 000 dollarit. 1 grammi kohta ja Guinnessi rekordite raamatus on see hinnanguliselt 200 tuhat USA dollarit.
1. koht: California-252- üks California isotoope, maailma kalleim metall, mille maksumus ulatub 10 miljoni USA dollarini 1 grammi kohta. Selle vapustav hind on täielikult õigustatud - seda elementi toodetakse aastas vaid 20–40 mikrogrammi ja kogu maailma pakkumine ei ületa 8 grammi. Nad loovad kalifornium-252 laboris, kasutades kahte USA-s ja Venemaal asuvat tuumareaktorit. See metall saadi esmakordselt California ülikoolis Berkeleys 1950. aastal. California ainulaadsus ei seisne mitte ainult hinnas, vaid ka eriomadustes – ühe grammi isotoobi tekitatud energia on võrdne keskmise tuumareaktori energiaga. Maailma kalleima metalli kasutamine ulatub meditsiini ja tuumafüüsika teadusuuringute valdkonda. Kalifornium-252 on võimas neutronite allikas, mis võimaldab seda kasutada pahaloomuliste kasvajate raviks, kui muu kiiritusravi on ebaefektiivne. Ainulaadne metall võimaldab paista läbi reaktorite osade, lennukiosade ja tuvastada kahjustusi, mis on tavaliselt hoolikalt röntgenikiirguse eest varjatud. Tema abiga on võimalik leida kulla-, hõbeda- ja naftavarusid maa soolestikus.
Fotol - kalifornia küüne kõrval
2013. aasta alguseks koges reeniumiturg kolm aastat suhtelist rahulikkust pärast märkimisväärset volatiilsust 2006. aasta lõpust kuni 2009. aastani, mil hetkehind saavutas tipptasemel peaaegu 12 000 $/kg kosmose supersulamite tarbimise tõttu. Alates 2009. aasta lõpust on reeniumi hetkehind püsinud alla 5000 dollari/kg ja langenud 2013. aasta jaanuaris 3500–3700 dollarile/kg.
Hoolimata mõningatest väljakutsetest tööstuses, usub Roskill, et esmased ja teisesed ressursid on praegu piisavad, et võimaldada tootjatel ja potentsiaalsetel tootjatel nõudlusega sammu pidada. See peaks tähendama reeniumituru stabiilsuse perioodi jätkumist ja tarbijate tarnekindlust taskukohaste hindadega.
Reenium on tagasivoolukindel ja seda kasutatakse gaasiturbiinide labade supersulamites, mida kasutatakse ülikõrgetel temperatuuridel lennukimootorites ja tööstuslikes gaasiturbiinides. Tarnekindluse kartuste tõttu on reeniumi hinnal olnud perioode suur kõikumine, mistõttu sulamitootjad ei julgenud metallile tugineda.
2000. aastate alguses oli reeniumiturg tõenäoliselt ülejäägis, kuna tootmine kasvas jätkuvalt vaatamata lennukimootorite toodangu langusele aastatel 2002–2005. Aastatel 2007–2009 oli reeniumi tootmine väiksem, samas kui nõudlus selle metalli järele lennukitööstuses, vastupidi, hakkas kasvama. Selle tulemusel kasutati 2000. aastate alguses kasvanud ülejäägid kiiresti ära.
Aastatel 2009–2012 oli reeniumi pakkumine tõenäoliselt ligikaudu tasakaalus tarbimisega. Lähiaastatel prognoosib Roskill, et tootjad peaksid turgu paremini mõistma ja suutma metallitoodangut vastavalt nõudlusele kohandada.
Lisaks hindamatule panusele supersulamite stabiilsusesse ja lennukimootorite ohutusesse kasutatakse reeniumi kõrge oktaanarvuga naftatoodete tootmisel muundamise katalüsaatorites.
Seda kasutatakse ka promootorina katalüsaatorites gaas-vedelikuks töötamisel ja kuigi siiani on see väike kera tarbimine, võib see pikas perspektiivis muutuda palju olulisemaks, pidades silmas kildagaasi tootmise kiiret laienemist USA-s ja mujal.
Reeniumi peamised kasutusalad
Reeniumi sisaldavaid niklipõhiseid supersulameid kasutatakse turbiinilabade põlemiskambrites ja reaktiivmootorite väljalaskeotsikutes. Need sulamid sisaldavad tavaliselt 3% ja mõned isegi 6% reeniumi, muutes reaktiivmootorite konstruktsiooni suurimaks kasutuseks elemendi jaoks, mis on kriitilise strateegilise sõjalise tähtsusega suure jõudlusega sõjalistes reaktiiv- ja rakettmootorites kasutamiseks.
Järgmine olulisem reeniumi tarbimise valdkond on keemiatööstuse plaatina ja reeniumi bimetallkatalüsaatorid, mida kasutatakse nafta rafineerimisel kõrge oktaanarvuga süsivesinike tootmiseks, mida kasutatakse pliivaba bensiini tootmisel. Muud rakendused hõlmavad sulameid tiigli konstruktsioonis, elektrikontakte, elektromagneteid, vaakumtorusid, kütteelemente, ionisatsiooniandureid, massispektrograafisid, metallkatteid, pooljuhte, temperatuuri reguleerimise andureid, termopaare ja vaakumtorusid.
Reeniumi hinnad
Kuna reenium on nõudlusega võrreldes madal kättesaadavus, on see üks kallimaid metalle. Veebisaidil Metalprices.com avaldatud ajalooliste andmete kohaselt oli reeniumi keskmine igakuine hetkehind 2010. aasta detsembrist 2012. aasta augustini 4318 dollarit kg kohta. Hinnavahemik selle aja jooksul oli: minimaalselt umbes 4050 $/kg ja maksimaalselt umbes 4550 $/kg. Kuid samal perioodil oli reeniumi metalli keskmine hind USA rahvaloenduse büroo tolliväärtuse andmete põhjal umbes 2000 dollarit kg kohta, mis viitas kahetasandilise turu olemasolule. Selle hetkehindade ja impordistatistika erinevuse põhjus peitub pikaajalistes lepingutes (LTAS) maailma suurima reeniumi eksportija Molymeti (Tšiili) ja maailma suurimate metallitarbijate, kelleks on reaktiivmootorite tootjad: GE, Pratt & Whitney ja Rolls Royce ning nende lepingupartnerid sulamite tootmiseks.
LTAS-süsteem loodi aastaid tagasi ja sellest peetakse rangelt kinni vaatamata metsikutele kõikumistele spot-turul, kus reeniumi hind ulatus 2008. aasta augustis 12 000 dollarini/kg. LTAS ja nendel põhinevad fikseeritud hinnaga lepingud – mis on reaktiivmootorite tootjatele viimastel aastatel selgeks saanud – aeguvad 2013. aastal. Paljud tööstusharu esindajad kahtlustavad, et Molymet võtab praeguse madala hinnaga pikaajaliste lepingute skeemi säilitamise asemel kasutusele rohkem turuhindadel põhineva hinnaskeemi.
Maailma reeniumituru prognoos
Molübdeenkontsentraadis sisalduvad reeniumiühendid saadakse porfüüri vase ladestustest ja reenium saadakse selliste molübdeenkontsentraatide röstimisel kõrvalsaadusena.
Reeniumi sisaldavate toodete hulka kuuluvad ammooniumperrenaat (APR), metallipulber ja reeniumhape. Võrreldes 15 miljoni tonni vasega, millest seda kaevandatakse, on primaarse reeniumi pakkumine ligikaudu 46 tonni aastas ja nõudlus metalli järele on ligikaudu 54 tonni. Kuid sellel väikesel turul on suured rakendused, näiteks 3% lisamine nikli supersulamitesse ja 0,3% plaatina lisamine bimetallkatalüsaatoritesse naftatoodete tootmiseks.
Suurem osa reeniumist eksporditakse 99,9% puhta metalligraanulitena, 90% või rohkem eksporditakse USA-sse. Üle 80% maailma reeniumist kulub supersulamite tootmiseks, mida kasutatakse peamiselt gaasiturbiinlennukite reaktiivmootorite tootmiseks kasutatavates sulamites. Praegused prognoosid lennunduse ja kosmosetööstuse reeniumi nõudluse järele on tõusuteel, kuna järgmise 20 aasta jooksul peaks ülemaailmne lennukipark kahekordistuma. Boeingu viimase prognoosi kohaselt kasvab lennureisid järgmise kahe aastakümne jooksul keskmiselt 5% aastas, kusjuures kasv kaubavedu on keskmiselt 5,2% aastas. Lisaks nendele tugevatele prognoosidele tsiviillennukite osas toovad sõjalised investeeringud kõrgtehnoloogilistesse lennukitesse kaasa reaktiivmootorite tootmise edasise kasvu. Näiteks 2012. aasta augusti alguses teatas Venemaa oma plaanist moderniseerida õhujõud 2020. aastaks ja eraldada 723 miljardit dollarit 600 uue lennuki, 1000 uue helikopteri ja kapitaalremont olemasolevate õhusõidukitega.
Oma seitsmendas iga-aastases lennukituru ülevaates, mis avaldati 2013. aasta detsembris, ennustab Boeing, et investorid suurimad turud lennukid rahastavad järjekordset rekordaastat liinilaevade tootmiseks maailmas. kogumaksumus kommertslennukite tarnelepingud võivad 2014. aastal ulatuda 112 miljardi dollarini, samal ajal kui Boeingu ja tema Euroopa konkurendi Airbusi osakaal moodustab sellelt turult 95%.
Perioodiks 05.12.16 - 24.07..6%. Reeniumi hinna dünaamika viimase 3 kuu jooksul on näidatud diagrammil:
| 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 |
Reenium: hinnamuutuste dünaamika maailmaturul |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Reenium on haruldaste muldmetallide kerge hõbemetall. Reenium kuulub tulekindlate metallide hulka, omab pikaajalist tugevust ülikõrgetel temperatuuridel (1000–2000 C). Metall on vastupidav vesinikfluoriid- ja vesinikkloriidhappe lahustele temperatuuril mitte üle 100 C, reenium ei interakteeru lämmastikuga.
Reeniumi kaevandatakse molübdeenist ja mõnest vasekontsentraadist. Metalli protsent molübdeenilahustes on vahemikus 0,01 kuni 0,04%, vase kontsentraatides - 0,002 kuni 0,003%. Reenium ekstraheeritakse mudast ja tolmust nõrga väävelhappe lahusega leostumise teel, millele on lisatud pürolusiidi, mis on oksüdeeriv aine. Reeniumi tootmise järgmises etapis kasutatakse ekstraheerimis- või sorptsioonimeetodit. Selle töötlemise tulemusena saadakse ammooniumperrenaat, mille redutseerimisel vesinikuga saadakse reeniumipulber. Reeniumipulbri edasine töötlemine toimub pulbermetallurgia meetodite või tsoonisulatamise teel.
suurima Venemaa tootjad reenium on:
CJSC "Promelectronics";
- JSC "GIREDMET";
- OAO Pobedit.
Reeniumi kasutatakse vaakumpooljuht- ja elektroonikaseadmetes. Metalli saab kasutada dehüdrogeenimis- ja hüdrogeenimisprotsessides kvaliteetse katalüsaatorina.
Meditsiinis kasutatakse reeniumi nii spetsiaalsete meditsiiniinstrumentide valmistamiseks kui ka teostamiseks teaduslikud uuringud paljude haiguste ravis. Metalli kasutatakse lisandina vaakumtingimustes töötavate sulamite, samuti termopaaride, katoodide ja elektrikontaktide tootmiseks kasutatavate sulamite saamiseks.
Reeniumi kasutatakse ehetes, metalli kasutatakse ehete kattekihina.
Raadioelektroonikas kasutatakse mikrokiipide tootmiseks reeniumisulameid. Reeniumipõhiseid sulameid kasutatakse metallosade ja pindade kaitsekattena. Reeniumi kaitsekatted on oluliselt paremad kui kaitsvad tsink- ja kroomkatted. Reeniumi kaitsekatted kantakse metallosadele ja pindadele, millele kehtivad kõrgendatud kulumiskindluse, korrosioonikindluse ja tugevuse nõuded.
Reeniumi lisamine volframile ja molübdeenile hõlbustab edasist andmetöötlust tulekindlad metallid.
Reenium on D. I. Mendelejevi keemiliste elementide perioodilises tabelis aatomnumbriga 75 keemiline element, mida tähistatakse sümboliga Re (lat. Reenium).
Aatomarv - 75
Aatommass - 186,21
Tihedus, kg/m³ - 21000
Sulamistemperatuur, ° С - 3180
Soojusvõimsus, kJ / (kg ° С) - 0,138
Elektronegatiivsus - 1,9
Kovalentne raadius, Å - 1,28
1. ionisatsioon potentsiaal, ev - 7,87
Reeniumi avastamise ajaluguElemendi #75 ajalugu, nagu ka paljude teiste elementide ajalugu, algab 1869. aastal, perioodilise seaduse avastamise aastal.
Mendelejev nimetas VII rühma puuduvaid elemente "ekamargaaniks" ja "dvimargaaniks" (sanskriti keelest "eka" - üks ja "dvi" - kaks). Erinevalt ekaboroonist (skandium), ekaalumiiniumist (gallium) ja ekasiliconist (germaanium) ei ole neid elemente aga üksikasjalikult kirjeldatud. Peagi ilmus aga üsna palju teateid, mille autorid väitsid, et avastasid Dwimarganese. Nii teatas vene teadlane S. Kern 1877. aastal elemendi devia avastamisest, mis võib perioodilisustabelis asendada dvimargaani. Kerni sõnumit ei võetud tõsiselt, sest tema katseid polnud võimalik korrata. Siiski jääb Kerni (rodaniidikompleksi kaudu) avastatud kvalitatiivne reaktsioon sellele elemendile reeniumi määramise analüütilise meetodi aluseks...
Süstemaatilist mangaani avastamata analoogide otsimist alustasid 1922. aastal Saksa keemikud Walter Noddack ja Ida Takke, kellest sai hiljem Noddacki naine. Nad teadsid hästi, et elementi 75 pole lihtne leida: looduses on paaritu aatomnumbriga elemente alati vähem levinud kui nende vasak- ja parempoolsed naabrid. Ja siin on isegi naabrid - elemendid nr 74 ja 76, volfram ja osmium - üsna haruldased. Osmiumi arvukus on umbes 10–6%, seetõttu tuleks elemendi nr 75 puhul eeldada veelgi madalamat väärtust, ligikaudu 10–7%. Nii, muide, selgus... Algselt valiti uue elemendi otsimiseks plaatinamaagid, aga ka haruldased muldmetallid - kolumbiit, gadoliniit. Plaatinamaagid tuli peagi loobuda – need olid liiga kallid. Teadlased – Noddackid ja nende assistent Berg – keskendusid kogu oma tähelepanu paremini ligipääsetavatele mineraalidele ja nad pidid tegema tõeliselt titaanlikku tööd. Uue elemendi preparaatide eraldamine röntgenuuringuks saadaolevas koguses nõudis monotoonsete ja pikkade toimingute korduvat kordamist: lahustamist, aurustamist, leostumist, ümberkristallimist. Kokku töödeldi kolme aasta jooksul üle 1600 proovi. Alles pärast seda avastati ühe kolumbiidifraktsiooni röntgenspektris viis uut elemendile nr 75 kuuluvat joont. Uus element sai nimeks reenium – Reini provintsi, Ida Noddacki sünnikoha auks.
5. septembril 1925 teatas Ida Noddack Saksa keemikute koosolekul Nürnbergis reeniumi avastamisest. Järgmisel aastal eraldas sama teadlaste rühm molübdeniidi mineraalist MoS 2 esimesed 2 mg reeniumi.
Mõni kuu pärast seda avastust teatasid tšehhi keemik Druce ja inglane Loring, et nad avastasid elemendi 75 mangaani mineraalpürolusiidist MnO 2 . Seega kasvas reeniumi avastanud teadlaste arv viieni. Hiljem kirjutas Tšehhoslovakkia Teaduste Akadeemia auliige I. Druce rohkem kui korra, et lisaks temale ja Loringile, abikaasadele Noddakile ja Bergile, peaksid reeniumi avastamise au jagama veel kaks teadlast, Heyrovsky ja Doleizhek. .
Reeniumi sisaldus maakooresReenium on üks haruldasemaid elemente maakoores. Selle Clarke'i arv on 10–3 g/t. Geokeemiliste omaduste poolest sarnaneb see palju tavalisemate naabritega perioodiline süsteem- molübdeen ja volfram. Seetõttu siseneb see väikeste lisandite kujul nende elementide mineraalidesse. Reeniumi peamiseks allikaks on mõne maardla molübdeenimaagid, kust seda ekstraheeritakse seotud komponendina.
Reenium esineb haruldase mineraalina dzhezkazganiidina (CuReS 4), mida leidub Kasahstani Dzhezkazgani linna lähedal. Lisaks sisaldub reenium lisandina kolumbiidis, püriitides, aga ka tsirkoonis ja haruldaste muldmetallide elementide mineraalides.
Reeniumi äärmuslikust hajutatusest annab tunnistust asjaolu, et Venemaal on teada vaid üks majanduslikult tasuv reeniumi leiukoht: selle varud on umbes 10-15 tonni. See väli avastati 1992. aastal Kudryavy vulkaanil, Iturupi saarel, Lõuna-Kuriili saartel. Põldu esindab fumarooliväli, kus on püsivad kõrge temperatuuriga süvavedelike allikad – fumaroolid. See tähendab, et hoius on aktiivne moodustamine tänaseni. Reeniumi leidub siin mineraali reniiidi ReS 2 kujul, mille struktuur sarnaneb molübdeniidiga.
Reeniumi füüsikalised omadusedReenium on tahkes olekus suuruselt neljas element.
Reenium kristalliseerub kuusnurkses tihedalt pakitud võres (a = 2,760 Å, c = 4,458 Å). Aatomiraadius 1,373 Å, ioonraadius Re7+ 0,56 Å. Reenium on tulekindel raskmetall, mis välimuselt meenutab terast. Tihedus 21,03 g/cm3; mp 3180°С, tbp 5900°С. Metallipulber - must või tumehall, olenevalt dispersioonist. Mitmete füüsikaliste omaduste järgi läheneb reenium VI rühma tulekindlatele metallidele (molübdeen, volfram), aga ka plaatinarühma metallidele. Puhas metall on toatemperatuuril plastiline, kuid kõrge elastsusmooduli tõttu pärast töötlemist suureneb reeniumi kõvadus töökarastamise tõttu kõvasti. Plastilisuse taastamiseks lõõmutatakse seda vesinikus, inertgaasis või vaakumis. Sulamistemperatuuri järgi on reenium metallide seas teisel kohal, teisel kohal ainult volframi järel ja neljandal tiheduselt (osmiumi, iriidiumi ja plaatina järel). Erisoojusmaht 153 j/(kg K) ehk 0,03653 cal/(g deg) (0-1200 °C). Lineaarpaisumise soojustegur 6,7 10-6 (20-500 °C). Erimaht elektritakistus 19,3 10-6 oomi cm (20 °C). Ülijuhtivusseisundisse ülemineku temperatuur on 1,699 K; tööfunktsioon 4,80 eV, paramagnetiline.
Tulekindluse poolest on reenium volframi järel teisel kohal. Erinevalt volframist on reenium valatud ja ümberkristallitud olekus plastiline ning külma käes deformeerub. Reeniumi elastsusmoodul on 470 Gn/m2 ehk 47 000 kgf/mm2 (kõrgem kui teistel metallidel, välja arvatud Os ja Ir). Selle tulemuseks on suur vastupidavus deformatsioonile ja kiire töökõvenemine survetöötluse ajal. Reeniumi iseloomustab kõrge pikaajaline tugevus temperatuuril 1000-2000 °C.
Reenium talub korduvat kuumutamist ja jahutamist ilma tugevust kaotamata. Selle tugevus temperatuuril kuni 1200 °C on suurem kui volframil ja ületab oluliselt molübdeeni oma. Reeniumi elektritakistus on neli korda suurem kui volframil ja molübdeenil.
Reeniumi keemilised omadusedKompaktne reenium on tavatemperatuuril õhu käes stabiilne. Temperatuuridel üle 300°C täheldatakse metalli oksüdeerumist, oksüdatsioon toimub intensiivselt temperatuuril üle 600°C. Reenium on oksüdatsioonile vastupidavam kui volfram, ei reageeri otseselt lämmastiku ja vesinikuga; reeniumipulber adsorbeerib ainult vesinikku. Kuumutamisel interakteerub reenium fluori, kloori ja broomiga. Reenium on vesinikkloriid- ja vesinikfluoriidhappes peaaegu lahustumatu ning reageerib väävelhappega vähesel määral isegi kuumutamisel, kuid lahustub hästi lämmastikhappes. Reenium moodustab elavhõbedaga amalgaami.
Reenium reageerib vesinikperoksiidi vesilahustega, moodustades reeniumhappe.
Re-aatomil on seitse välist elektroni; kõrgemate energiatasemete konfiguratsioon 5d56s2. Reenium on tavatemperatuuril õhus stabiilne. Metalli oksüdeerumist koos oksiidide (ReO3, Re2O7) moodustumisega täheldatakse alates 300 °C ja jätkub intensiivselt üle 600 °C. Reenium ei reageeri vesinikuga kuni sulamistemperatuurini. See ei suhtle lämmastikuga üldse. Reenium, erinevalt teistest tulekindlatest metallidest, ei moodusta karbiide. Fluor ja kloor reageerivad reeniumiga kuumutamisel, moodustades ReF6 ja ReCl5; metall ei interakteeru otseselt broomi ja joodiga. Väävli aur 700–800 ° C juures annab reeniumiga sulfiidi ReS2.
Reenium ei korrodeeru külmas ja 100 °C-ni kuumutades vesinikkloriid- ja vesinikfluoriidhapetes. Lämmastikhappes, kuumas kontsentreeritud väävelhappes, vesinikperoksiidis lahustub metall, moodustades reeniumhappe. Leeliselahustes söövitub reenium kuumutamisel aeglaselt, sulaleelised lahustavad selle kiiresti.
Reeniumi puhul on teada kõik valentsseisundid vahemikus +7 kuni -1, mis määrab selle ühendite suure arvu ja mitmekesisuse. Hepvalentse reeniumi ühendid on kõige stabiilsemad. Reeniumanhüdriid ReO7 on helekollane aine, vees hästi lahustuv. Reeniumhape HReO4 - värvitu, tugev; suhteliselt nõrk oksüdeeriv aine (erinevalt mangaanist HMnO4). Kui HReO4 interakteerub leeliste, metallioksiidide või karbonaatidega, tekivad selle soolad, perrenaadid. Reeniumi muude oksüdatsiooniastmete ühendid - oranžikaspunane oksiid (VI) ReO3, tumepruun oksiid (IV) ReO2, lenduvad kloriidid ja oksükloriidid ReCl5, ReOCl4, ReO3Cl jt.
Reeniumi saamise tehnoloogiaReeniumi saadakse väga väikese sihtkomponendi sisaldusega tooraine (peamiselt vase ja molübdeensulfiidi tooraine) töötlemisel.
Sulfiidreeniumi sisaldavate vase ja molübdeeni toorainete töötlemine põhineb pürometallurgilistel protsessidel (sulatamine, muundamine, oksüdatiivne röstimine). Kõrgete temperatuuride tingimustes sublimeerub reenium kõrgema oksiidi Re 2 O 7 kujul, mis jääb seejärel tolmu ja gaasi kogumissüsteemidesse.
Reeniumi mittetäieliku sublimatsiooni korral molübdeniidikontsentraatide röstimisel jääb osa sellest tuhka sisse ja läheb seejärel tuha leostamiseks mõeldud ammoniaagi- või soodalahusteks. Seega võivad pärast tuhka hüdrometallurgilist töötlemist niiskete tolmukogumissüsteemide ja emalahuste väävelhappelahused olla molübdeniidikontsentraatide töötlemisel reeniumi saamise allikad.
Vase kontsentraatide sulatamisel viiakse 56-60% reeniumist koos gaasidega minema. Redutseerimata reenium läheb täielikult matiks. Viimase muundamisel eemaldatakse selles sisalduv reenium gaasidega. Kui väävelhappe tootmiseks kasutatakse ahju- ja konvertergaase, siis reenium kontsentreeritakse elektrifiltrite pesemises ringlevas väävelhappes reeniumhappe kujul. Seega on väävelhappe pesemine vaskkontsentraatide töötlemisel peamine reeniumi saamise allikas.
Reeniumi lahustest eraldamise ja puhastamise peamised meetodid on ekstraheerimine ja sorptsioon.
Reeniumi kaevandamine maailmasMaailmas toodeti reeniumi 2006. aastal umbes 40 tonnini.
Reenium on kallis metall: kilogramm reeniumi maksab umbes 1000 dollarit. Kõrge puhtusastmega reenium on veelgi kallim.
Reeniumi toorained ja varudReeniumivarude poolest on maailmas esikohal USA, teisel kohal Kasahstan.
Reeniumi koguvarud maailmas on umbes 13 000 tonni, sealhulgas 3500 tonni molübdeeni toorainena ja 9500 tonni vaske. Reeniumi eeldatava tarbimise taseme korral 40–50 tonni aastas võib sellest metallist inimkonnale piisata veel 250–300 aastaks. See arv on hinnanguline, ilma kraadi arvestamata taaskasuta metallist. 2002. aastal eksporditi Tšiilist reeniumi 20,57 tonnini ehk 58% maailma reeniumitoodangust. Reeniumi toodab Tšiilis firma Molybdenos y Metales SA. Reeniumi saadakse brikettide, graanulite või pulbrina. Reeniumi tootmise poolest maailmas teisel kohal on Zhezkazgani kaevandus- ja sulatustehas Kasahstanis: see toodab 8,5 tonni reeniumi aastas. Usbekistanis Navoi piirkonna uraanikaevanduses 500–1000 kg
reenium. AT
USA toodab Phelps Dodge'i reeniumi Sierrita maardlas vase-molübdeeni maagi rikastamise kõrvalsaadusena. Siin toodetakse aastas umbes 4 tonni reeniumi.
Reeniumivarud reniidi kujul Iturupi saarel on hinnanguliselt 10-15 tonni, vulkaaniliste gaaside kujul - kuni 20 tonni aastas.
Praktilises plaanis on primaarse reeniumi tööstuslikuks tootmiseks kõige olulisemad toorained molübdeeni ja vasksulfiidi kontsentraadid. Maailma reeniumitootmise kogubilansis moodustavad need üle 80%. Ülejäänu moodustab peamiselt teisese tooraine.
Reeniumi kaevandamine Venemaal1992. aastal geoloogidel vedas - nad leidsid reeniumi Venemaa territooriumilt ja mitte lisanditena teistes mineraalides, vaid ainukese maailmas tuntud reeniumi mineraali akumulatsiooni!
Mineraali kujul oleva reeniumi avastasid meie teadlased peaaegu juhuslikult. Sahhalinil, Južno-Sahhalinski linnas, asub Venemaa Loodusteaduste Akadeemia vulkanoloogia ja geodünaamika instituut. Selle juht Heinrich Semenovitš Steinberg on aastaid korraldanud teaduslikke geoloogilisi ekspeditsioone Novosibirski, Moskva, Irkutski ja teiste linnade teadlaste osavõtul. Ja nii viisid sellise ekspeditsiooni ajal 1992. aastal eksperimentaalse mineraloogia instituudi (see asub Moskva lähedal Tšernogolovka linnas) ja maagimaardlate geoloogia instituudi (Moskva) töötajad režiimivaatlusi lõunapoolsete vulkaanide kohta. Kuriili seljandikul ja Kudrjavy vulkaani tipus Iturupi saarel kohtades, kus vulkaaniline gaas leidis uue mineraali - reeniumi. Väliselt meenutas see tavalist molübdeniiti, kuid osutus reeniumsulfiidiks. Reeniumi sisaldus selles ulatub 80% -ni. See oli peaaegu ime – taotlus reeniidi tööstuslikuks kasutamiseks reeniumi saamiseks.
986 meetri kõrgune Kudrjavy vulkaan on nn Hawaii tüüpi vulkaan. Erinevalt plahvatavatest gaasivulkaanidest hõõgub see vaikselt. Ja pimedal ööl kraatrisse vaadates võib sügavuses näha punast kuuma laavat. Mõnikord murdub laava pinnale ja levib mööda nõlvad. Tõsi, Curly on viimased sada aastat käitunud rahulikult – ilmselt on ta gaasidega korralikult läbi puhastatud, nii et laava välja ei pritsi. Kudryavy vulkaani kraatri pinna mõõtmed on 200x400 meetrit. Kudryavoy kraatril on kuus fumaroolivälja – 30x40 meetri suurused alad suure hulga gaasiväljunditega. Nende kohal suitseb alati kollakas suits.
Teadlased mõtlesid, kust võib vulkaani tipust pärineda reeniumsulfiid, ja jõudsid järeldusele, et see kristalliseerub nõelte kujul otse vulkaanilisest gaasist. Kuuest saadaolevast fumarooliväljast neli on kõrge temperatuuriga. Neis sisalduvate vulkaaniliste gaaside temperatuur on 500–940 kraadi Celsiuse järgi. Ja ainult sellistel "kuumadel" väljadel moodustub uus reeniumi mineraal. Seal, kus on külmem, on reniiti palju vähem ja alla 200 kraadise temperatuuri juures see praktiliselt puudub. See on Kudrjavy vulkaani ainulaadsus: lõppude lõpuks on teiste vulkaanide fumarooliväljadel pinnale tõusvad vulkaanilised gaasid palju vähem kuumad.
Erandiks on ainus Kilauea vulkaan, mis asub Hawaiil. Selle gaasidel on ka kõrge temperatuur, kuid reeniumi sisaldus neis on kaks korda väiksem kui Kudrjavy vulkaani gaasiheites. Ja Kilaueal on peaaegu võimatu gaase püüda - Hawaii vulkaan purskab pidevalt välja punakuuma laavavoogu.
Steinberg ja tema kaastöötajad arvutasid välja, kui palju reeniumsulfiidi kogunes vulkaanile saja aasta pikkuse "töö" jooksul statsionaarses režiimis. Selgus, et mitte nii palju - 10-15 tonni. Sellest piisaks Venemaale pooleteiseks aastaks.
Vene teadlased otsustasid kontrollida selle metalli sisaldust vulkaanilistes gaasides. Spetsiaalselt disainitud instrumentide abil leiti, et reeniumi on tonni kohta umbes üks gramm. Ja vaid ühe päevaga paiskab vulkaan atmosfääri umbes 50 tuhat tonni gaase. See on 20 tonni reeniumi aastas. Ja üle saja aasta lendas torusse üle 2000 tonni reeniumi, mis hajus mööda planeeti laiali.
Teadlased leidsid ka, et vulkaanilised gaasid ei sisalda mitte ainult reeniumi, vaid veel vähemalt tosinat haruldast kaasnevat elementi: germaaniumi, vismutit, indiumit, molübdeeni, kulda, hõbedat ja muid metalle.
Reeniumi pealekandmineReeniumi kõige olulisemad omadused, mis määravad selle kasutamise, on: väga kõrge sulamistemperatuur, vastupidavus keemilistele reaktiividele, katalüütiline aktiivsus (selles on see platinoididele lähedane).
1970. aastate alguses valmistati reeniumipõhine katalüsaator, mis aitas kaasa aromaatsete süsivesinike tootmisele. Tänapäeval kasutatakse gaasiturbiini osade valmistamisel nikli ja reeniumi sulamit, mida nimetatakse "üksikkristalliks", kuna sellel on suurepärane vastupidavus kõrgetele temperatuuridele ja äärmuslikele temperatuuridele. Sulam talub kuni 1200 C temperatuure, mistõttu suudab turbiin hoida püsivalt kõrget temperatuuri, põletades kütuse täielikult, nii et koos heitgaasidega eraldub vähem mürgiseid aineid.
Ligikaudu 75% kogu tarbitud reeniumist kulutati 80ndatel naftatööstuses reenium-plaatina katalüsaatori tootmiseks. Praegu kasutatakse selleks hinnanguliselt umbes 5 tuhat tonni plaatinat (sisaldab 15 tonni reeniumi). Kuna plaatina ja reenium on väga kallid, võetakse need katalüsaatorid regulaarselt, 3–5 aasta pärast, ringlussevõtuks. Sellisel juhul ei ületa metallikaod 10%. Peamine katalüsaatorite tarnija on W.C. Heraeus GmbH & Co. K.G." Praegu ei valmistata ühtegi gaasiturbiini ilma reeniumi sisaldavat kuumakindlat sulamit kasutamata. Selleks tarbitakse praegu 66% reeniumi kogutoodangust ehk 27 tonni aastas.
Seda kasutatakse elektroonikas ja elektrotehnikas (termopaarid, antikatoodid, pooljuhid, elektrontorud jne). Jaapan kasutab reeniumi selles tööstusharus eriti laialdaselt (65-75% oma tarbimisest).
Ülemaailmne nõudlus haruldaste metallide järele muutub tavaliselt hüppeliselt. Huvi nende vastu pole pidev, vaid pulseeriv. See sõltub uute kõrgtehnoloogiliste erinevate lisanditega sulamite kasutuselevõtust tootmisse. Täna nõutakse sellistele sulamitele mõne haruldase metalli lisamist ja võib-olla homme leitakse sellele asendus ja vajadus selle järele kaob peaaegu täielikult. Mis puutub reeniumi, siis kümme aastat tagasi kasutati seda harva. Ajavahemikul 1925–1967 tarbis maailma tööstus vaid 4,5 tonni reeniumi. Ja täna on ainult Ameerika Ühendriikide nõue umbes 30 tonni aastas. Ameerika Ühendriigid annavad üle 50% maailma reeniumi tarbimisest ja viimase viie aasta jooksul on nõudlus selle haruldase metalli järele kasvanud 3,6 korda.
Reeniumi kasutatakse järgmiste toodete valmistamiseks:
- plaatina-reeniumkatalüsaatorid, mida kasutatakse suure oktaanarvuga bensiinikomponendi sünteesiks, mida kasutatakse kaubandusliku bensiini tootmiseks, mis ei vaja tetraetüülplii lisamist.
- volfram-reenium termopaarid temperatuuri mõõtmiseks kuni 2200 °C
- sulamid volframi ja molübdeeniga. Reeniumi lisamine suurendab samaaegselt nende metallide tugevust ja elastsust.
- hõõgniidid massispektromeetrites ja ioonmanomeetrites.
- reaktiivmootorid. Eelkõige kasutatakse gaasiturbiinimootorite labade valmistamiseks ühekristallilisi nikli-reeniumi sisaldavaid kõrgendatud kuumakindlusega sulameid.
Lisaks on reeniumist valmistatud isepuhastuvad elektrikontaktid. Ahela sulgemisel ja katkemisel tekib alati elektrilahendus, mille tulemusena kontaktmetall oksüdeerub. Reenium oksüdeerub täpselt samamoodi, kuid selle oksiid Re 2 O 7 on suhteliselt madalatel temperatuuridel lenduv (keemistemperatuur on ainult 362,4 ° C) ja seetõttu aurustub see heidete käigus kontaktpinnalt. Seetõttu teenivad reeniumi kontaktid väga pikka aega.
Reeniumi bioloogiline rollOn ebatõenäoline, et reenium osaleb biokeemilistes protsessides. Üldjuhul on reeniumi toimest elusorganismidele väga vähe teada, selle toksilisust pole uuritud, mistõttu tuleks selle ühenditega töötamisel olla ettevaatlik.
