A bolygón számos különféle fém található, amelyek ritkaságukat és bányászati nehézségüket tekintve különböznek egymástól. A szakértők ezen a területen két csoportra osztják őket: természetes és mesterségesen laboratóriumban nyert. A második csoport egyes képviselőinek költsége nagyon eltér a világpiacon jelen lévő természetes fémek költségétől, gyártásuk hosszú és fáradságos folyamata miatt.
Ez a rangsor a világ 13 legdrágább fémét mutatja be.
13. hely: Indium- értékes ezüst-fehér fém a könnyűfémek csoportjából, amely erős fényű. 1863-ban fedezték fel Németországban Ferdinand Reich és Theodor Richter tudósok kémiai laboratóriumában, akik a szászországi hegyekben bányászott cink ásványokat tanulmányozták. Puha, olvadó és képlékeny, közönséges késsel könnyen vágható. Az indium nem képez független lerakódásokat, és szerepel a cink-, ólom-, réz- és ónércek összetételében. Ebből a fémből évente több száz tonna készül. Egyedülálló tulajdonságainak köszönhetően széles körben alkalmazzák a mikroelektronikában, a félvezető-technológiában és a gépészetben. Tükrök, napelemek, fogászati cementek készítésére, tömítőanyagként, sőt az űrtechnikában is használják. 1 gramm indium fém ára 0,5-0,7 dollár.
12. hely: Ezüst- ősidők óta ismert és az egyik legnépszerűbb nemesfém, amely természetes állapotban és vegyület formájában is megtalálható. Tükrök takarására, ékszerek és érmék készítésére használják. Aktívan használják az elektronikában, a fogászatban, a fotózásban, kiváló elektromos és hővezető képességgel rendelkezik. Ennek a fémnek a legnagyobb készletei Lengyelországban, Kínában, Mexikóban, Chilében, Ausztráliában, az Egyesült Államokban és Kanadában koncentrálódnak. Egy gramm ezüst ára 0,55-1 USD.
11. hely: Ruténium- fényes ezüstös fém, amelyre jellemző az infúzió, keménység és ridegség egyidejűleg, a platinacsoport legritkább tagja. Karl Klaus professzor fedezte fel 1844-ben, aki a Kazany Egyetemen kutatott. A ruténium tulajdonságai miatt az ékszer-, vegyipar és elektronikai ipar keresett anyaga. Laboratóriumi üvegedények, érintkezők, elektródák, vezetékek gyártására használják. Japánban és Nyugat-Európában nagy mennyiségű ruténiumot használnak nyomtatott áramkörök és ellenállások, valamint klór és különféle lúgok előállítására. Ezt a fémet gyakran használják számos kémiai reakció katalizátoraként. Termelése teljes egészében Dél-Afrikában összpontosul. Egy gramm ruténium ára 1,5-2 dollár.
10. hely: Scandium- könnyű és nagy szilárdságú fém ezüstös színű, sárga árnyalattal. Az elemet először 1879-ben fedezte fel Lars Nilsson svéd vegyész, aki Skandináviáról nevezte el. A Scandiumot aktívan használják a magas és innovatív technológiák. Robotok, rakéták, repülőgépek, műholdak és lézertechnológia építésénél használják. Ezen fémötvözeteket a sportpályákon is használják - csúcskategóriás felszerelések, például golfütők és nagy szilárdságú keretek gyártásához. A skandiumban gazdag ásványok legnagyobb lelőhelyei Norvégiában és Madagaszkáron találhatók. Ennek a fémnek egy grammjának ára 3-4 amerikai dollár.
9. hely: Rénium- ezüstös-fehér fém, a világ egyik legkeresettebb, legnehezebben elérhető és ritka eleme. Nagyon sűrű, és rokonai közül a harmadik legmagasabb olvadásponttal rendelkezik. Az 1925-ben felfedezett fémet elektronikai és vegyipar. Nagy sűrűsége lehetővé teszi turbinalapátok, sugárhajtóművek fúvókái stb. gyártását belőle. A rénium grammonkénti ára 2,4 és 5 hagyományos egység között mozog grammonként.
8. hely: Ozmium- kékes-ezüst fém, amelyet nagy sűrűség és törékenység jellemez. Tiszta formájában nem létezik a belekben, csak kötegekben található meg a platinacsoport egy másik fémével - irídiummal. Két brit kémikus, Smithson Tennant és William Wollaston fedezte fel 1803-ban. A fém nevét a görög osme szóból kapta, ami „szagot” jelent. Az ozmiumnak valóban meglehetősen éles és kellemetlen szaga van, amely fokhagyma és fehérítő keverékére emlékeztet. Ezt a fémet az Urálban, Szibériában, Dél-Afrikában, Kanadában, az Egyesült Államokban és Kolumbiában bányászják. Főleg a vegyiparban használják katalizátorként és a farmakológiában. Egy gramm ozmium ára a világpiacon 12-15 dollár.
7. hely: Iridium- nehéz, kemény és egyben törékeny ezüst-fehér színű fém. A világ először 1803-ban szerzett tudomást róla, S. Tennant brit kémikusnak köszönhetően, aki szintén felfedezte a fent említett elemet. Az irídiumot gyakorlatilag soha nem használják önmagában, és leggyakrabban ötvözetek készítésére használják. Magas olvadáspontú, sűrű és a leginkább korrózióálló fémként működik. Az ékszerészek a platinához adják, mert háromszor keményebbé teszi, és az ebből az ötvözetből készült ékszerek gyakorlatilag nem kopnak, és nagyon szépek. Sebészeti műszerek, elektromos érintkezők, precíziós gyártásban is igény van rá laboratóriumi mérlegek. Drága töltőtoll-hegyeket készítenek belőle. Az irídiumot a repülőgépgyártásban, a biomedicinában, a fogászatban és a vegyiparban használják. Az év során a világkohászat körülbelül egy tonnát fogyaszt ebből a fémből. Az irídium fő lelőhelye Dél-Afrikában található. Költsége 16-18 dollár 1 grammonként.
6. hely: Palládium- könnyű, rugalmas ezüst-fehér fém a platina csoportból. Nagyon képlékeny, olvadó, jól políroz, nem szennyeződik és meglehetősen ellenáll a korróziónak. 1803-ban fedezte fel William Wollaston brit kémikus, aki elválasztotta az ismeretlen fémet a platinaérctől, amely Dél Amerika. Manapság a palládium egyre népszerűbb az ékszerészek körében, hiszen alacsony ára, elérhetősége és könnyedsége lehetővé teszi a tervezők számára, hogy a legmerészebb, különböző árkategóriákba és stílusokhoz tartozó ékszeralkotásokat készítsenek belőle. A platinafémet széles körben használják tisztítóeszközökben és korróziógátló bevonatokhoz. Ennek az elemnek a legnagyobb mennyisége a világpiacon Oroszországból származik, de Dél-Afrikában is vannak nagy betétek. A palládium ára 25-30 USD. egy grammért.
5. hely: Ródium Ez a platinacsoportba tartozó kemény nemesfém ezüstös színű és erős fényvisszaverő tulajdonságokkal. Nagyon kemény, ellenáll a magas hőmérsékletnek és az oxidációnak. William Wollaston vegyész fedezte fel 1803-ban Angliában, miközben őshonos platinával dolgozott. A ródium ritka elemnek számít - ebből a fémből évente körülbelül 30 tonnát bányásznak. A legnagyobb lelőhelyek Oroszországban, Dél-Afrikában, Kolumbiában és Kanadában találhatók. A ródium körülbelül 80%-a katalizátorként szolgál az autóiparban és a vegyiparban. Tükrök és fényszórók készítésére használják autók számára, ékszerekben pedig a termékek végső feldolgozásánál használják. A ródium fő előnye a termelésben való részvétel atomreaktorok. Az értékes platinafém ára 1 grammonként 30-45 dollár között mozog.
4. hely: Arany- a fő nemesfém, amely a természetben kizárólag tiszta formájában fordul elő. Nagyon erős, homogén, ellenáll a korróziónak, és a leginkább képlékenynek tekinthető. Tartóssága és hajlékonysága miatt az arany évek óta a legnépszerűbb nemesfém. Széles körben használják ékszerekben, elektronikában, fogászatban. A legnagyobb aranybányász országok az USA, Kína, Dél-Afrika, Ausztrália. Egy gramm arany ára a világpiacon 35-45 USD.
3. hely: Platina- ezüst-fehér színű, különleges fényű nemesfém, amely a természetben csak természetes ötvözetként található meg más fémekkel: nemes és alap. A benne rejlő plaszticitás, sűrűség és kiváló megjelenés miatt nagy népszerűségre tett szert. Ennek a fémnek az előállítása összetett kémiai folyamatok eredményeként történik. Az ékszerek és érmék gyártása mellett a platinát széles körben használják az orvosi és elektronikai iparban, a repüléstechnikában és a fegyvergyártásban. A legnagyobb platinatermelő országok Dél-Afrika, Oroszország, az USA, Zimbabwe és Kanada. Ennek a fémnek egy grammjának ára 40-50 dollár között ingadozik.
2. hely: ozmium-187- egy ritka izotóp, amelynek extrakciós folyamata különösen nehéz, és körülbelül kilenc hónapig tart. Ez egy lila árnyalatú, fekete finom kristályos por, amely a bolygó legsűrűbb anyaga címet viseli. Ugyanakkor az Osmium-187 izotóp nagyon törékeny, egy közönséges habarcsban apró részecskékre zúzható. Fontos kutatási értéke van, kémiai reakciók katalizátoraként, nagy pontosságú mérőműszerek gyártásában és az orvosi iparban használják. Kazahsztán az első és egyetlen állam, amely Osmium-187-et értékesít a világpiacon. Az egyedülálló fém piaci értéke 10 000 dollár. 1 grammonként, a Guinness Rekordok Könyvében pedig 200 ezer amerikai dollárra becsülik.
1. hely: Kalifornia-252- Kalifornia egyik izotópja, a világ legdrágább féme, amelynek ára eléri a 10 millió dollárt 1 grammonként. Mesés ára teljes mértékben indokolt - ebből az elemből évente mindössze 20-40 mikrogrammot gyártanak, és a teljes világkínálat nem haladja meg a 8 grammot. Kalifornium-252-t hoznak létre laboratóriumban két, az Egyesült Államokban és Oroszországban található atomreaktor segítségével. Ezt a fémet először a Berkeley-i Kaliforniai Egyetemen szerezték be 1950-ben. Kalifornia egyedisége nemcsak az árában rejlik, hanem a különleges tulajdonságaiban is - az izotóp egy grammja által termelt energia megegyezik egy átlagos atomreaktor energiájával. A világ legdrágább fémének felhasználása kiterjed az orvostudományra és a magfizika tudományos kutatására is. A Californium-252 erős neutronforrás, amely lehetővé teszi olyan rosszindulatú daganatok kezelésében történő alkalmazását, ahol más sugárterápia nem hatékony. Az egyedülálló fém lehetővé teszi, hogy átvilágítsunk reaktorok részein, repülőgépek részein, és észleljük a röntgensugárzás elől általában gondosan elrejtett sérüléseket. Segítségével arany-, ezüst- és olajkészleteket lehet találni a föld belsejében.
A képen - kalifornia a köröm mellett
2013 elejére a rénium piacán három év viszonylagos nyugalom volt tapasztalható a 2006 végétől 2009-ig tartó jelentős volatilitás után, amikor az azonnali ára közel 12 000 USD/kg-on érte el a csúcsot az űrszuperötvözetek egekbe szökő fogyasztása miatt. 2009 vége óta a rénium azonnali ára 5000 USD/kg alatt maradt, és 2013 januárjában 3500–3700 USD/kg-ra esett vissza.
Az iparágban jelentkező kihívások ellenére Roskill úgy véli, hogy az elsődleges és másodlagos erőforrások jelenleg elegendőek ahhoz, hogy a termelők és a potenciális termelők lépést tudjanak tartani a kereslettel. Ez a réniumpiac stabilitási időszakának folytatását és a fogyasztók megfizethető áron történő ellátásának biztonságát jelenti.
A rénium ellenáll a visszafolyásnak, és szuperötvözetekben használják gázturbinák lapátjaihoz, amelyeket rendkívül magas hőmérsékleten használnak repülőgép-hajtóművekben és ipari gázturbinákban. Az ellátás biztonságával kapcsolatos félelmek miatt a rénium ára nagy ingadozási periódusokat mutatott, ami visszatartotta az ötvözetgyártókat attól, hogy a fémre támaszkodjanak.
A 2000-es évek elején a rénium piac valószínűleg többletet mutatott, mivel a termelés tovább nőtt annak ellenére, hogy a repülőgép-hajtóművek teljesítménye 2002 és 2005 között visszaesett. 2007 és 2009 között a rénium termelése alacsonyabb volt, míg a repülőgépipar fém iránti kereslete éppen ellenkezőleg, növekedni kezdett. Ennek eredményeként a 2000-es évek elején megnövekedett többlet gyorsan elhasználódott.
2009 és 2012 között a réniumellátás valószínűleg megközelítőleg egyensúlyban volt a fogyasztással. A következő években a Roskill azt jósolja, hogy a gyártóknak jobban meg kell érteniük a piacot, és a fémtermelést a kereslethez kell igazítaniuk.
A szuperötvözetek stabilitásához és a repülőgép-hajtóművek biztonságához való felbecsülhetetlen értékű hozzájárulása mellett a réniumot konverziós katalizátorként használják magas oktánszámú kőolajtermékek gyártása során.
Promotorként is használják katalizátorokban gáz-folyadék műveletekben, és bár eddig ez kis gömb fogyasztás, hosszú távon sokkal fontosabbá válhat az USA-ban és másutt a palagáz-termelés gyors bővülése fényében.
A rénium fő alkalmazásai
A réniumot tartalmazó nikkelalapú szuperötvözetek a turbinalapátok égésterében és a sugárhajtóművek kipufogófúvókáiban használatosak. Ezek az ötvözetek jellemzően 3%, sőt némelyik 6% réniumot is tartalmaznak, így a sugárhajtóművek gyártása a legnagyobb felhasználási terület a nagy teljesítményű katonai sugárhajtóművekben és rakétahajtóművekben való felhasználás szempontjából kritikus stratégiai katonai jelentőségű elem számára.
A rénium következő fő felhasználási területe a platina és a rénium bimetál katalizátorai a vegyiparban, amelyeket az olajfinomítás során használnak fel, hogy magas oktánszámú szénhidrogéneket állítsanak elő, amelyeket ólommentes benzin előállításához használnak fel. Egyéb alkalmazások közé tartoznak a tégelyszerkezetben használt ötvözetek, elektromos érintkezők, elektromágnesek, vákuumcsövek, fűtőelemek, ionizációs érzékelők, tömegspektrográfok, fémbevonatok, félvezetők, hőmérséklet-szabályozó érzékelők, hőelemek és vákuumcsövek.
A rénium árak
A kereslethez képest alacsony elérhetősége miatt a rénium az egyik legdrágább fém. A Metalprices.com oldalon közzétett történelmi adatok szerint a rénium átlagos havi azonnali ára 2010 decemberétől 2012 augusztusáig 4318 dollár/kg volt. Az ártartomány ez idő alatt a következő volt: minimum körülbelül 4050 USD/kg és maximum körülbelül 4550 USD/kg. Ugyanakkor ugyanebben az időszakban a réniumfém átlagos ára az Egyesült Államok Népszámlálási Hivatala vámérték-adatai alapján körülbelül 2000 USD/kg volt, ami kétszintű piac létezésére utal. Az azonnali ár- és importstatisztikák ezen különbségének oka a világ legnagyobb rénium-exportőre, a Molymet (Chile) és a világ legnagyobb fémfogyasztói, a sugárhajtóművek gyártói: GE, Pratt & Whitney és Rolls Royce, valamint szerződéses partnereik ötvözetek gyártására.
Az LTAS rendszert sok évvel ezelőtt hozták létre, és szigorúan betartják az azonnali piac vad ingadozásai ellenére, ahol 2008 augusztusában a rénium ára elérte a 12 000 USD/kg-ot. Az LTAS és az ezeken alapuló fix áras megállapodások – ami az elmúlt néhány évben egyértelműen előnyt jelentett a sugárhajtóművek gyártói számára – 2013-ban lejár. Az iparágban sokan azt gyanítják, hogy a Molymet a jelenlegi alacsony árú, hosszú távú szerződéses rendszer fenntartása helyett inkább a piaci árakon alapuló árrendszert alkalmaz.
A rénium világpiaci előrejelzése
A molibdén-koncentrátumokban lévő réniumvegyületeket porfírréz-lerakódásokból nyerik, és a réniumot melléktermékként nyerik vissza az ilyen molibdén-koncentrátumok pörkölése során.
A réniumtartalmú termékek közé tartozik az ammónium-perrhenát (APR), a fémpor és a réniumsav. A 15 millió tonna rézhez képest, amelyből kivonják, a primer rénium kínálata hozzávetőleg 46 tonna évente, a fém iránti kereslet pedig körülbelül 54 tonna. Ennek a kis piacnak azonban nagy alkalmazásai vannak, például 3% nikkel-szuperötvözetek és 0,3% platina hozzáadása a bimetál katalizátorokhoz kőolajtermékek előállításához.
A rénium nagy részét 99,9%-os tisztaságú fémpellet formájában exportálják, és legalább 90%-át az Egyesült Államokba exportálják. A világ réniumának több mint 80%-át szuperötvözetek gyártása során használják fel, főleg a gázturbinás repülőgép-hajtóművek gyártásához használt ötvözetekben. A repülőgépipar rénium iránti jövőbeli keresletére vonatkozó jelenlegi előrejelzések buktatók, mivel a globális repülőgép-flotta várhatóan megduplázódik a következő 20 évben. A Boeing legfrissebb előrejelzése szerint a légi közlekedés átlagosan évi 5%-kal fog növekedni a következő két évtizedben, növekedéssel teherforgalomátlagosan évi 5,2% lesz. A polgári repülőgépekre vonatkozó erős előrejelzések mellett a csúcstechnológiás repülőgépekbe történő katonai beruházások a sugárhajtóművek gyártásának további növekedéséhez vezetnek. Például 2012 augusztusának elején Oroszország bejelentette, hogy 2020-ig modernizálja a légierőt, és 723 milliárd dollárt különít el 600 új repülőgép, 1000 új helikopter és nagyjavítás meglévő repülőgépeket ebben az időszakban.
A hetedik éves, 2013 decemberében kiadott repülőgéppiaci áttekintésében a Boeing azt jósolja, hogy a befektetők legnagyobb piacok repülőgépek újabb rekordévre biztosítanak finanszírozást a világ bélésének gyártásához. összköltsége A kereskedelmi repülőgépek szállítására vonatkozó szerződések 2014-ben elérhetik a 112 milliárd dollárt, miközben a Boeing és európai versenytársa, az Airbus együttes részesedése ennek a piacnak a 95 százaléka lesz.
05.12.16 - 24.07..6% időszakra. A rénium árának dinamikája az elmúlt 3 hónapban a diagramon látható:
| 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 |
Rénium: Az árváltozások dinamikája a világpiacon |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
A rénium egy ritkaföldfém könnyű ezüstfém. A rénium a tűzálló fémek közé tartozik, ultramagas hőmérsékleten (1000 és 2000 C között) tartósan szilárd. A fém 100 C-ot meg nem haladó hőmérsékleten ellenáll a hidrogén-fluorid és sósav oldatainak, a rénium nem lép kölcsönhatásba a nitrogénnel.
A réniumot molibdénből és néhány rézkoncentrátumból bányászják. A fém százalékos aránya a molibdén oldatokban 0,01-0,04%, a rézkoncentrátumokban - 0,002-0,003%. A réniumot az iszapból és a porból gyenge kénsavoldattal, piroluzit hozzáadásával nyerik ki, amely oxidálószer. A réniumtermelés következő szakaszában az extrakciós vagy szorpciós módszert alkalmazzák. A kezelés eredményeként ammónium-perrenátot kapunk, amelyet hidrogénnel redukálva réniumport kapunk. A réniumpor további feldolgozása porkohászati módszerekkel vagy zónaolvasztással történik.
A legnagyobb Orosz gyártók rénium a következők:
CJSC "Promelectronics";
- JSC "GIREDMET";
- OAO Pobedit.
A réniumot vákuum-félvezető- és elektronikus eszközökben használják. A fém kiváló minőségű katalizátorként használható dehidrogénezési és hidrogénezési eljárásokban.
Az orvostudományban a réniumot speciális orvosi műszerek gyártására, valamint végrehajtására használják tudományos kutatás számos betegség kezelésében. A fémet adalékanyagként használják vákuumkörülmények között működő ötvözetek előállítására, valamint hőelemek, katódok és elektromos érintkezők előállítására.
A réniumot ékszerekben használják, a fémet ékszerek bevonataként használják.
A rádióelektronika réniumötvözeteket használ mikrochipek előállításához. A rénium alapú ötvözeteket fém alkatrészek és felületek védőbevonataként használják. A rénium védőbevonatok lényegesen jobbak, mint a cink és króm védőbevonatok. A rénium védőbevonatokat fém alkatrészekre és felületekre hordják fel, amelyekre fokozott kopásállóság, korrózióállóság és szilárdság vonatkozik.
A rénium volfrámhoz és molibdénhez való hozzáadása megkönnyíti a további adatfeldolgozást tűzálló fémek.
A rénium egy kémiai elem, amelynek rendszáma 75 a periódusos rendszerben kémiai elemek D. I. Mengyelejev, Re (lat. Rhenium) szimbólummal jelölve.
Atomszám - 75
Atomtömeg - 186,21
Sűrűség, kg/m³ - 21000
Olvadáspont, ° С - 3180
Hőkapacitás, kJ / (kg ° С) - 0,138
Elektronegativitás - 1,9
Kovalens sugár, Å - 1,28
1. ionizáció potenciál, ev - 7,87
A rénium felfedezésének történeteA 75-ös elem története sok más elemhez hasonlóan 1869-ben, a periodikus törvény felfedezésének évében kezdődik.
Mengyelejev a VII. csoport hiányzó elemeit "ekamarganese"-nek és "dvimarganese"-nek nevezte (a szanszkrit "eka" - egy és "dvi" - kettő). Az ekaboronnal (scandium), az ekaalumíniummal (galliummal) és az ekasiliconnal (germániummal) ellentétben azonban ezeket az elemeket nem írták le részletesen. Hamarosan azonban elég sok jelentés jelent meg, amelyek szerzői azt állították, hogy felfedezték a Dwimarganese-t. Így 1877-ben az orosz tudós, S. Kern bejelentette a devia elem felfedezését, amely átveheti a dvimarganát a periódusos rendszerben. Kern üzenetét nem vették komolyan, mert nem lehetett megismételni kísérleteit. Ennek az elemnek a Kern által felfedezett kvalitatív reakciója (a rodanid komplexen keresztül) azonban továbbra is a rénium meghatározására szolgáló analitikai módszer alapja marad...
A mangán felfedezetlen analógjainak szisztematikus keresését 1922-ben Walter Noddack és Ida Takke német kémikusok kezdték el, akik később Noddack felesége lett. Tudták jól, hogy a 75-ös elemet nem lesz könnyű megtalálni: a természetben a páratlan atomszámú elemek mindig ritkábban fordulnak elő, mint bal és jobb oldali szomszédaik. És itt még a szomszédok is - a 74-es és 76-os elemek, a wolfram és az ozmium - meglehetősen ritkák. Az ozmium abundanciája 10-6% körüli, ezért a 75. számú elemnél ennél is alacsonyabb, hozzávetőlegesen 10-7% értékkel kell számolni. Így egyébként kiderült... Kezdetben platinaérceket, valamint ritkaföldfém ásványokat - kolumbitot, gadolinitot - választottak új elem felkutatására. A platinaérceket hamarosan fel kellett hagyni – túl drágák voltak. A kutatók – a noddackok és asszisztensük, Berg – minden figyelmüket a könnyebben hozzáférhető ásványokra összpontosították, és valóban titáni munkát kellett végezniük. Új elem készítményeinek röntgenvizsgálatra alkalmas mennyiségben történő izolálása monoton és hosszadalmas műveletek ismételt megismétlését tette szükségessé: oldás, bepárlás, kilúgozás, átkristályosítás. Összesen több mint 1600 mintát dolgoztak fel három év alatt. Csak ezután fedeztek fel öt új, a 75-ös számú elemhez tartozó vonalat az egyik kolumbitfrakció röntgenspektrumában. Az új elem a rénium nevet kapta – a Rajna tartomány, Ida Noddack szülőhelyének tiszteletére.
1925. szeptember 5-én a német vegyészek nürnbergi találkozóján Ida Noddack bejelentette a rénium felfedezését. A következő évben ugyanez a tudóscsoport izolálta az első 2 mg réniumot a MoS 2 molibdenit ásványból.
Néhány hónappal a felfedezés után a cseh kémikus, Druce és az angol Loring arról számoltak be, hogy a 75-ös elemet fedezték fel a MnO 2 mangán-piroluzitban. Így a réniumot felfedező tudósok száma ötre nőtt. Később a Csehszlovák Tudományos Akadémia tiszteletbeli tagja, I. Druce nemegyszer írta, hogy rajta és Loringon, a házastársain, Noddakon és Bergen kívül még két tudósnak – Geyrovskynak – kellett volna megosztania a rénium felfedezésének megtiszteltetését. és Doleyzhek.
A rénium tartalma a földkéregbenA rénium a földkéreg egyik legritkább eleme. Clarke-száma 10 −3 g/t. Geokémiai tulajdonságait tekintve hasonló a periódusos rendszerben sokkal gyakoribb szomszédaihoz - a molibdénhez és a volfrámhoz. Ezért apró szennyeződések formájában bejut ezen elemek ásványaiba. A rénium fő forrása egyes lelőhelyek molibdénércei, ahol társkomponensként nyerik ki.
A rénium egy ritka dzhezkazganit ásványként (CuReS 4) fordul elő, amelyet a kazah Dzhezkazgan város közelében találtak. Ezenkívül szennyeződésként a rénium megtalálható a kolumbitban, a piritekben, valamint a cirkonban és a ritkaföldfémek ásványaiban.
A rénium szélsőséges szóródását bizonyítja, hogy a réniumnak egyetlen gazdaságilag jövedelmező lelőhelye ismert, Oroszországban: készletei körülbelül 10-15 tonna. Ezt a mezőt 1992-ben fedezték fel a Kudryavy vulkánon, az Iturup-szigeten, a Dél-Kuril-szigeteken. A mezőt egy fumarol mező képviseli, ahol a magas hőmérsékletű mélyfolyadékok állandó forrásai - fumarolok. Ez azt jelenti, hogy a betét a mai napig aktívan alakul. A rénium itt a molibdenithez hasonló szerkezetű ReS 2 reniit ásvány formájában található.
A rénium fizikai tulajdonságaiA rénium a negyedik legnagyobb sűrűségű elem szilárd állapotban.
A rénium egy hatszögletű, szorosan tömörített rácsban kristályosodik ki (a = 2,760 Å, c = 4,458 Å). Atomsugár 1,373 Å, ionsugár Re7+ 0,56 Å. A rénium egy tűzálló nehézfém, amely megjelenésében az acélra hasonlít. Sűrűség 21,03 g/cm3; olvadáspont: 3180°С, forráspont: 5900°С. Fémpor - fekete vagy sötétszürke, diszperziótól függően. A rénium számos fizikai tulajdonsága szerint megközelíti a VI. csoport tűzálló fémeit (molibdén, volfrám), valamint a platinacsoport fémeit. A tiszta fém szobahőmérsékleten képlékeny, de a feldolgozás utáni nagy rugalmassági modulus miatt a rénium keménysége nagymértékben megnő a munkaedzés következtében. A plaszticitás helyreállítása érdekében hidrogénben, inert gázban vagy vákuumban lágyítják. Az olvadáspont tekintetében a rénium a második helyen áll a fémek között, csak a volfrám után, és a negyedik helyen áll sűrűségben (ozmium, irídium és platina után). Fajlagos hőkapacitás 153 j/(kg K), vagy 0,03653 cal/(g deg) (0-1200 °C). A lineáris tágulási együttható 6,7 10-6 (20-500 °C). Fajlagos térfogatú elektromos ellenállás 19,3 10-6 ohm cm (20 °C). A szupravezető állapotba való átmenet hőmérséklete 1,699 K; munkafunkció 4,80 eV, paramágneses.
Tűzállóságát tekintve a rénium a második helyen áll a volfrám után. A volfrámtól eltérően a rénium öntött és átkristályosodott állapotban képlékeny, hidegben pedig deformálódik. A rénium rugalmassági modulusa 470 Gn/m2, vagyis 47 000 kgf/mm2 (magasabb, mint más fémeké, kivéve az Os és Ir). Ez nagy deformációállóságot és gyors munkakeményedést eredményez a nyomáskezelés során. A réniumot 1000-2000 °C közötti hőmérsékleten nagy, hosszú távú szilárdság jellemzi.
A rénium szilárdságvesztés nélkül ellenáll az ismételt melegítésnek és hűtésnek. Szilárdsága 1200 °C-ig nagyobb, mint a volfrámé, és jelentősen meghaladja a molibdénét. A rénium elektromos ellenállása négyszer akkora, mint a volfrámé és a molibdéné.
A rénium kémiai tulajdonságaiA kompakt rénium normál hőmérsékleten levegőben stabil. 300 °C feletti hőmérsékleten a fém oxidációja figyelhető meg, az oxidáció intenzíven megy végbe 600 °C feletti hőmérsékleten. A rénium jobban ellenáll az oxidációnak, mint a volfrám, nem reagál közvetlenül nitrogénnel és hidrogénnel; A réniumpor csak a hidrogént adszorbeálja. Melegítéskor a rénium kölcsönhatásba lép a fluorral, klórral és brómmal. A rénium sósavban és hidrogén-fluoridban szinte oldhatatlan, kénsavval még melegítés közben is csak kismértékben reagál, salétromsavban viszont jól oldódik. A rénium amalgámot képez a higannyal.
A rénium reakcióba lép a hidrogén-peroxid vizes oldatával, és réniumsav keletkezik.
A Re atomnak hét külső elektronja van; magasabb energiaszintek konfigurációja 5d56s2. A rénium levegőben, normál hőmérsékleten stabil. A fém oxidációja oxidok képződésével (ReO3, Re2O7) 300 °C-tól kezdődően figyelhető meg, és 600 °C felett intenzíven megy végbe. A rénium az olvadáspontig nem lép reakcióba hidrogénnel. Egyáltalán nem lép kölcsönhatásba a nitrogénnel. A rénium a többi tűzálló fémtől eltérően nem képez karbidokat. A fluor és a klór reakcióba lép a réniummal, amikor hevítik ReF6-ot és ReCl5-öt; a fém nem lép kölcsönhatásba közvetlenül a brómmal és a jóddal. A kéngőz 700-800 °C-on ReS2-szulfidot ad réniummal.
A rénium nem korrodálódik semmilyen koncentrációjú sósavban és hidrogén-fluoridban hidegben és 100 °C-ra melegítve. Salétromsavban, forró tömény kénsavban, hidrogén-peroxidban a fém feloldódik és réniumsav keletkezik. A lúgos oldatokban hevítéskor a rénium lassan korrodál, az olvadt lúgok gyorsan oldják.
A rénium esetében minden +7 és -1 közötti vegyértékállapot ismert, ami meghatározza vegyületeinek nagy számát és változatosságát. A heptavalens rénium vegyületei a legstabilabbak. A rénium-anhidrid ReO7 halványsárga anyag, vízben jól oldódik. Réniumsav HReO4 - színtelen, erős; viszonylag gyenge oxidálószer (ellentétben a mangán HMnO4-tal). Amikor a HReO4 lúgokkal, fém-oxidokkal vagy karbonátokkal lép kölcsönhatásba, sói, perrenátok képződnek. A rénium egyéb oxidációs állapotú vegyületei - narancsvörös oxid (VI) ReO3, sötétbarna oxid (IV) ReO2, illékony kloridok és oxikloridok ReCl5, ReOCl4, ReO3Cl és mások.
A rénium előállításának technológiájaA réniumot nagyon alacsony célkomponens tartalmú nyersanyagok feldolgozásával nyerik (főleg réz és molibdén-szulfid nyersanyagok).
A szulfid rénium tartalmú réz és molibdén alapanyagok feldolgozása pirometallurgiai eljárásokon (olvasztás, átalakítás, oxidatív pörkölés) alapul. Magas hőmérsékleti körülmények között a rénium magasabb rendű Re 2 O 7 oxid formájában szublimál, amely azután megmarad a por- és gázgyűjtő rendszerekben.
A molibdenit-koncentrátum pörkölése során a rénium tökéletlen szublimációja esetén egy része a salakban marad, majd ammóniás vagy szódaoldatba kerül a salak kilúgozására. Így a nedves porgyűjtő rendszerek kénsavas oldatai és a salak hidrometallurgiai feldolgozása utáni anyalúgok forrásként szolgálhatnak a rénium kinyerésére a molibdenitkoncentrátumok feldolgozása során.
A rézkoncentrátumok olvasztásakor a rénium 56-60%-a gázokkal távozik. A redukálatlan rénium teljesen átmegy a mattba. Ez utóbbi átalakítása során a benne lévő rénium gázokkal távozik. Ha kemence- és konvertergázokat használnak a kénsav előállításához, akkor a rénium az elektrosztatikus leválasztók mosásában keringő kénsavat koncentrálják réniumsav formájában. Így a mosó kénsav a rénium kinyerésének fő forrása a rézkoncentrátumok feldolgozása során.
Az oldatokból történő izolálás és a rénium tisztításának fő módszerei az extrakció és a szorpció.
A rénium világbányászataA világ réniumtermelése 2006-ban körülbelül 40 tonnát tett ki.
A rénium drága fém: egy kilogramm rénium körülbelül 1000 dollárba kerül. A nagy tisztaságú rénium még drágább.
A rénium nyers forrásai és tartalékaiA réniumtartalékok tekintetében az Egyesült Államok az első helyen áll a világon, Kazahsztán pedig a második helyen.
A világ teljes réniumkészlete körülbelül 13 000 tonna, ebből 3500 tonna molibdén nyersanyag és 9500 tonna réz. Az évi 40-50 tonna rénium fogyasztás várható szintjével ez a fém még 250-300 évre elegendő lehet az emberiség számára. Ez a szám egy becslés a mérték figyelembevétele nélkül újrafelhasználás fém. 2002-ben a Chiléből származó rénium exportja 20,57 tonnát tett ki, ami a világ réniumtermelésének 58%-a. A réniumot Chilében a Molybdenos y Metales SA állítja elő. A réniumot brikett, granulátum vagy por formájában nyerik. A réniumtermelést tekintve a világon a második a kazahsztáni Zhezkazgan bánya- és olvasztóüzem: évi 8,5 tonna réniumot állít elő. Üzbegisztánban, a Navoi régióban található uránbányában 500-1000 kg
rénium. NÁL NÉL
Az Egyesült Államokban a réniumot a Phelps Dodge állítja elő a Sierrita lelőhelyen végzett réz-molibdén ércdúsítás melléktermékeként. Évente körülbelül 4 tonna réniumot állítanak elő itt.
Az Iturup-szigeten renit formájában lévő réniumkészletek becslések szerint 10-15 tonna, vulkáni gázok formájában - akár 20 tonna évente.
Gyakorlatilag a primer rénium ipari méretekben történő előállításának legfontosabb alapanyagai a molibdén és réz-szulfid koncentrátumok. A világ réniumtermelésének teljes mérlegében több mint 80%-ot adnak. A többit főként a másodnyersanyagok teszik ki.
A rénium bányászata Oroszországban1992-ben a geológusoknak szerencséjük volt - réniumot találtak Oroszország területén, és nem szennyeződések formájában más ásványokban, hanem a rénium ásványának egyetlen egyedülálló felhalmozódását a világon!
A réniumot ásványi formában szinte véletlenül fedezték fel tudósaink. Szahalinon, Juzsno-Szahalinszk városában található az Orosz Természettudományi Akadémia Vulkanológiai és Geodinamikai Intézete. Igazgatója, Heinrich Semenovich Steinberg évek óta tudományos geológiai expedíciókat szervez Novoszibirszk, Moszkva, Irkutszk és más városok tudósainak részvételével. Így egy ilyen 1992-es expedíció során a Kísérleti Ásványtani Intézet (amely a Moszkva melletti Csernogolovka városában található) és az Érckelőhelyek Földtani Intézete (Moszkva) alkalmazottai rezsim megfigyeléseket végeztek a déli vulkánokon. A Kuril hegygerinc és a Kudryavy vulkán tetején az Iturup-szigeten olyan helyeken, ahol egy vulkáni gáz új ásványt - réniumot - talált. Külsőleg a közönséges molibdenitre hasonlított, de kiderült, hogy rénium-szulfid. A rénium tartalma eléri a 80%-ot. Szinte csoda volt – a rénit rénium előállítására való ipari felhasználásának lehetőségét kérték.
A 986 méter magas Kudryavy vulkán egy úgynevezett hawaii típusú vulkán. A felrobbanó gázvulkánokkal ellentétben csendesen parázslik. Egy sötét éjszakán pedig a kráterbe nézve vörösen izzó lávát láthatunk a mélyben. A láva néha a felszínre tör és szétterül a lejtőkön. Igaz, a Curly az elmúlt száz évben nyugodtan viselkedik - láthatóan jól ki van öblítve gázokkal, így a láva nem fröccsen ki. A Kudryavy vulkán kráterének felülete 200x400 méteres. A Kudryavoy kráteren hat fumarolmező található - 30x40 méteres területek, nagyszámú gázkimenettel. Mindig sárgás füst füstölög felettük.
A tudósok kíváncsiak voltak, honnan származhat a rénium-szulfid a vulkán tetején, és arra a következtetésre jutottak, hogy tűk formájában kristályosodik ki közvetlenül a vulkáni gázból. A hat elérhető fumarolmező közül négy magas hőmérsékletű. A bennük lévő vulkáni gázok hőmérséklete 500-940 Celsius fok. És csak az ilyen "forró" mezőkön képződik új rénium ásvány. Ahol hidegebb van, ott sokkal kevesebb a renit, 200 fok alatti hőmérsékleten pedig gyakorlatilag hiányzik. Ez a Kudryavy vulkán egyedisége: végül is a más vulkánok fumarolmezőiben felszínre kerülő vulkáni gázok sokkal kevésbé forróak.
A kivétel az egyetlen Kilauea vulkán, amely Hawaii-on található. Gázai is magas hőmérsékletűek, de réniumtartalmuk kétszer alacsonyabb, mint a Kudryavy vulkán gázkibocsátásában. Kilaueán pedig szinte lehetetlen gázokat fogni - a hawaii vulkán folyamatosan vörösen izzó lávafolyamokat tör ki.
Steinberg és munkatársai kiszámolták, hogy mennyi rénium-szulfid halmozódott fel a vulkánon százéves „munka” során, álló rendszerben. Kiderült, hogy nem annyira - 10-15 tonna. Oroszországnak ez másfél évre elég lenne.
Az orosz tudósok úgy döntöttek, hogy megvizsgálják ennek a fémnek a tartalmát a vulkáni gázokban. Speciálisan tervezett műszerek segítségével megállapították, hogy a rénium tonnánként körülbelül egy grammot tartalmaz. És mindössze egy nap alatt a vulkán mintegy 50 ezer tonna gázt bocsát ki a légkörbe. Ez évente 20 tonna réniumot jelent. Száz év alatt pedig több mint 2000 tonna rénium repült a csőbe, amely szétszóródott a bolygón.
A tudósok azt is megállapították, hogy a vulkáni gázok nemcsak réniumot tartalmaznak, hanem legalább egy tucat másik ritka kísérőelemet: germániumot, bizmutot, indiumot, molibdént, aranyat, ezüstöt és más fémeket.
A rénium alkalmazásaA rénium legfontosabb, felhasználását meghatározó tulajdonságai: nagyon magas olvadáspont, kémiai reagensekkel szembeni ellenállás, katalitikus aktivitás (ebben a platinoidokhoz közel áll).
Az 1970-es évek elején rénium alapú katalizátort készítettek, amely hozzájárult az aromás szénhidrogének előállításához. Napjainkban a nikkel és a rénium ötvözetét, amelyet "egykristálynak" neveznek, gázturbina-alkatrészek előállítására használják, mivel kiválóan ellenáll a magas hőmérsékletnek és a szélsőséges hőmérsékleti viszonyoknak. Az ötvözet 1200 C-ig ellenáll, így a turbina folyamatosan magas hőmérsékletet tud fenntartani, teljesen elégetve az üzemanyagot, így a kipufogógázokkal kevesebb mérgező anyag szabadul fel.
A 80-as években az összes felhasznált rénium körülbelül 75%-át az olajiparban költötték el rénium-platina katalizátor előállítására. Becslések szerint jelenleg körülbelül 5 ezer tonna platinát (amely 15 tonna réniumot tartalmaz) használnak erre a célra. Mivel a platina és a rénium nagyon drága, ezeket a katalizátorokat rendszeresen, 3-5 év elteltével újrahasznosítják. Ebben az esetben a fémveszteség nem haladja meg a 10%-ot. A fő katalizátorszállító a W.C. Heraeus GmbH & Co. K.G." Jelenleg egyetlen gázturbina sem készül réniumtartalmú hőálló ötvözet használata nélkül. Erre a célra jelenleg a teljes réniumtermelés 66%-át, vagyis évi 27 tonnát használnak fel.
Az elektronikában és az elektrotechnikában használják (hőelemek, antikatódok, félvezetők, elektroncsövek stb.). Japán különösen széles körben használja a réniumot ebben az iparban (fogyasztásának 65-75%-a).
A ritka fémek iránti globális kereslet általában ugrásszerűen változik. Az érdeklődés irántuk nem állandó, hanem lüktető. Ez az új csúcstechnológiás ötvözetek különféle adalékanyagokkal való gyártásba való bevezetésétől függ. Ma már ritka fémet kell hozzáadni az ilyen ötvözetekhez, holnap pedig talán találnak helyette helyette, és szinte teljesen megszűnik az igény. Ami a réniumot illeti, tíz évvel ezelőtt ritkán használták. Az 1925 és 1967 közötti időszakban a világ ipara mindössze 4,5 tonna réniumot fogyasztott. És ma már csak az Egyesült Államok követelménye körülbelül 30 tonna évente. Az Egyesült Államok adja a világ réniumfogyasztásának több mint 50%-át, és az elmúlt öt évben e ritka fém iránti kereslet 3,6-szorosára nőtt.
A réniumot a következők gyártásához használják:
- platina-rénium katalizátorok, amelyeket nagy oktánszámú benzinkomponens szintézisére használnak, és olyan kereskedelmi benzin előállításához használnak, amelyhez nincs szükség tetraetil-ólom hozzáadására.
- volfrám-rénium hőelemek 2200 °C-ig terjedő hőmérséklet mérésére
- volfrám és molibdén ötvözetek. A rénium hozzáadása egyidejűleg növeli ezen fémek szilárdságát és hajlékonyságát.
- izzószálak tömegspektrométerekben és ionmanométerekben.
- sugárhajtóművek. Különösen a megnövelt hőállóságú, egykristályos nikkel-rénium tartalmú ötvözeteket használják gázturbinás motorok lapátjainak gyártásához.
Ezenkívül az öntisztító elektromos érintkezők réniumból készülnek. Az áramkör zárásakor és megszakadásakor mindig elektromos kisülés lép fel, aminek következtében az érintkező fém oxidálódik. A rénium pontosan ugyanígy oxidálódik, de Re 2 O 7 oxidja viszonylag alacsony hőmérsékleten illékony (a forráspontja mindössze 362,4 °C), ezért a kisülések során elpárolog az érintkezési felületről. Ezért a rénium érintkezők nagyon hosszú ideig szolgálnak.
A rénium biológiai szerepeNem valószínű, hogy a rénium részt vesz a biokémiai folyamatokban. A rénium élő szervezetekre gyakorolt hatásáról általában nagyon keveset tudunk, toxicitását nem vizsgálták, ezért óvatosan kell dolgozni vegyületeivel.
