Na planecie jest wiele różnych metali, różniących się rzadkością i trudnością wydobycia. Eksperci w tej dziedzinie dzielą je na dwie grupy: naturalną i sztucznie uzyskaną w laboratorium. Koszt niektórych przedstawicieli drugiej grupy znacznie różni się od kosztu metali naturalnych obecnych na rynku światowym, ze względu na długi i pracochłonny proces ich wytwarzania.
Ranking ten prezentuje 13 najdroższych metali na świecie.
13 miejsce: Ind- cenny srebrno-biały metal z grupy metali lekkich o silnym połysku. Odkryto go w 1863 roku w Niemczech w laboratorium chemicznym naukowców Ferdinanda Reicha i Theodora Richtera, którzy badali minerały cynku wydobywane w górach Saksonii. Jest miękki, topliwy i plastyczny, można go łatwo ciąć zwykłym nożem. Ind nie tworzy samodzielnych osadów i wchodzi w skład rud cynku, ołowiu, miedzi i cyny. Rocznie produkuje się kilkaset ton tego metalu. Ze względu na swoje unikalne właściwości znalazł szerokie zastosowanie w mikroelektronice, technologii półprzewodnikowej i inżynierii mechanicznej. Wykorzystywany jest do produkcji luster, ogniw słonecznych, cementów dentystycznych, jako uszczelniacz, a nawet w technice kosmicznej. Cena 1 grama metalu indu wynosi 0,5-0,7 dolara.
12 miejsce: Srebro- znany od czasów starożytnych i jeden z najpopularniejszych metali szlachetnych, występujący zarówno w stanie rodzimym, jak i w postaci związków. Służy do zakrywania luster, robienia biżuterii i monet. Jest aktywnie stosowany w elektronice, stomatologii, fotografii, ma doskonałą przewodność elektryczną i cieplną. Największe rezerwy tego metalu skoncentrowane są w Polsce, Chinach, Meksyku, Chile, Australii, USA i Kanadzie. Koszt grama srebra to 0,55-1 USD.
11. miejsce: Ruten- jasny srebrzysty metal, charakteryzujący się jednocześnie nietopliwością, twardością i kruchością, najrzadszy z grupy platynowców. Został odkryty w 1844 roku przez profesora Karla Klausa, który prowadził badania na Uniwersytecie Kazańskim. Właściwości rutenu sprawiają, że jest poszukiwanym materiałem w przemyśle jubilerskim, chemicznym i elektronicznym. Służy do produkcji szkła laboratoryjnego, styków, elektrod, drutów. W Japonii i Europie Zachodniej duże ilości rutenu są wykorzystywane do produkcji obwodów drukowanych i rezystorów, a także do produkcji chloru i różnych zasad. Metal ten jest często używany jako katalizator wielu reakcji chemicznych. Jej produkcja jest w całości skoncentrowana w Afryce Południowej. Koszt jednego grama rutenu to 1,5-2 dolary.
10 miejsce: Skand- lekkie i metal o wysokiej wytrzymałości srebrzysty kolor z żółtym odcieniem. Pierwiastek ten po raz pierwszy odkrył w 1879 roku szwedzki chemik Lars Nilsson, który nazwał go na cześć Skandynawii. Scandium jest aktywnie wykorzystywane w świecie wysokich i innowacyjne technologie. Znajduje zastosowanie w budowie robotów, rakiet, samolotów, satelitów i technologii laserowej. Również stopy tego metalu są używane w boisku sportowym - do produkcji wysokiej klasy sprzętu, takiego jak kije golfowe i ramy o wysokiej wytrzymałości. Największe złoża minerałów bogatych w skand znajdują się w Norwegii i Madagaskarze. Koszt jednego grama tego metalu to 3-4 dolary amerykańskie.
9 miejsce: Ren- srebrzystobiały metal, jeden z najbardziej poszukiwanych, trudno dostępnych i rzadkich pierwiastków na świecie. Jest bardzo gęsty i ma trzecią najwyższą temperaturę topnienia ze wszystkich swoich krewnych. Odkryty w 1925 roku metal jest używany w elektronice i przemysł chemiczny. Jego wysoka gęstość umożliwia wytwarzanie z niego łopatek turbin, dysz do silników odrzutowych itp. Cena za gram renu waha się od 2,4 do 5 konwencjonalnych jednostek za gram.
8 miejsce: Osm- niebieskawo-srebrny metal, charakteryzujący się dużą gęstością i kruchością. W czystej postaci nie występuje w jelitach, występuje tylko w wiązkach z innym metalem z grupy platynowców – irydem. Został odkryty w 1803 roku przez dwóch brytyjskich chemików Smithsona Tennanta i Williama Wollastona. Metal ma swoją nazwę od greckiego słowa osme, co oznacza „zapach”. Osm naprawdę ma dość ostry i nieprzyjemny zapach, przypominający mieszankę czosnku i wybielacza. Metal ten wydobywany jest na Uralu, Syberii, RPA, Kanadzie, USA i Kolumbii. Stosowany jest głównie w przemyśle chemicznym jako katalizator oraz w farmakologii. Cena jednego grama osmu na rynku światowym wynosi 12-15 dolarów.
7 miejsce: Iryd- ciężki, twardy i jednocześnie kruchy metal o srebrno-białym kolorze. Świat dowiedział się o nim po raz pierwszy w 1803 roku dzięki brytyjskiemu chemikowi S. Tennantowi, który również odkrył wspomniany pierwiastek. Iryd praktycznie nigdy nie jest używany samodzielnie i jest najczęściej używany do tworzenia stopów. Ma wysoką temperaturę topnienia, jest gęsty i działa jak najbardziej odporny na korozję metal. Jubilerzy dodają go do platyny, ponieważ czyni ją trzykrotnie twardszą, a biżuteria wykonana z tego stopu praktycznie się nie zużywa i wygląda bardzo pięknie. Jest również poszukiwany w produkcji narzędzi chirurgicznych, styków elektrycznych, precyzji wagi laboratoryjne. Robią z niego napiwki na drogie wieczne pióra. Iryd jest stosowany w inżynierii lotniczej, biomedycynie, stomatologii i przemyśle chemicznym. W ciągu roku światowa metalurgia zużywa około jednej tony tego metalu. Główne złoże irydu znajduje się w Afryce Południowej. Jego koszt to 16-18 dolarów za 1 gram.
6 miejsce: Paladium- lekki, elastyczny srebrno-biały metal z grupy platynowców. Jest bardzo plastyczny, topliwy, dobrze się poleruje, nie matowieje i jest dość odporny na korozję. Został odkryty w 1803 roku przez brytyjskiego chemika Williama Wollastona, który oddzielił nieznany metal od rudy platyny, która pochodziła z Ameryka Południowa. Dziś pallad cieszy się coraz większą popularnością wśród jubilerów, gdyż jego niska cena, dostępność i lekkość pozwalają projektantom tworzyć z niego najodważniejsze kreacje biżuteryjne, należące do różnych kategorii cenowych i stylów. Platynowy metal jest szeroko stosowany w urządzeniach czyszczących oraz do powłok antykorozyjnych. Najwięcej tego pierwiastka na światowych rynkach pochodzi z Rosji, ale duże złoża znajdują się również w RPA. Koszt palladu to 25-30 USD. za jeden gram.
5 miejsce: Rod Jest to twardy metal szlachetny z grupy platynowców o srebrzystym kolorze i silnych właściwościach odbijających. Jest bardzo twardy, odporny na wysokie temperatury i utlenianie. Został odkryty w 1803 roku w Anglii przez chemika Williama Wollastona podczas pracy z rodzimą platyną. Rod uważany jest za pierwiastek rzadki - rocznie wydobywa się około 30 ton tego metalu. Największe złoża znajdują się w Rosji, RPA, Kolumbii i Kanadzie. Około 80% rodu służy jako katalizator w przemyśle motoryzacyjnym i chemicznym. Wykorzystywany jest do produkcji lusterek i reflektorów samochodowych, a w jubilerstwie wykorzystywany jest do końcowej obróbki produktów. Główną zaletą rodu jest udział w produkcji reaktor nuklearny. Koszt cennego metalu platynowego waha się od 30-45 dolarów za 1 gram.
4 miejsce: Złoto- główny metal szlachetny, który w naturze występuje wyłącznie w czystej postaci. Jest bardzo mocny, jednorodny, odporny na korozję i uważany za najbardziej plastyczny. Ze względu na swoją trwałość i plastyczność złoto od wielu lat jest najpopularniejszym metalem szlachetnym. Szeroko stosowany w jubilerstwie, elektronice, stomatologii. Największe kraje wydobywające złoto to USA, Chiny, RPA, Australia. Koszt jednego grama złota na rynku światowym to 35-45 USD.
3 miejsce: Platyna- metal szlachetny o srebrno-białym kolorze o szczególnym połysku, występujący w naturze jedynie jako naturalny stop z innymi metalami: szlachetnymi i bazowymi. Zyskał dużą popularność dzięki nieodłącznej plastyczności, gęstości i doskonałemu wyglądowi. Produkcja tego metalu odbywa się w wyniku złożonych procesów chemicznych. Oprócz produkcji biżuterii i monet platyna jest szeroko stosowana w przemyśle medycznym i elektronicznym, w lotnictwie oraz w produkcji broni. Największe kraje produkujące platynę to RPA, Rosja, USA, Zimbabwe i Kanada. Cena jednego grama tego metalu waha się w granicach 40-50 dolarów.
2. miejsce: Osm-187- rzadki izotop, którego proces ekstrakcji jest szczególnie trudny i trwa około dziewięciu miesięcy. Jest to czarny drobnokrystaliczny proszek o fioletowym odcieniu, który nosi tytuł najgęstszej substancji na planecie. Jednocześnie izotop Osm-187 jest bardzo kruchy, można go rozkruszyć na małe cząstki w zwykłym moździerzu. Ma ważną wartość badawczą, jest stosowany jako katalizator reakcji chemicznych, do produkcji precyzyjnych przyrządów pomiarowych oraz w przemyśle medycznym. Kazachstan jest pierwszym i jedynym państwem sprzedającym Osmium-187 na rynku światowym. Wartość rynkowa unikalnego metalu wynosi 10 000 USD. za 1 gram, aw Księdze Rekordów Guinnessa szacuje się ją na 200 tysięcy dolarów.
1. miejsce: Kalifornia-252- jeden z izotopów Kalifornii, najdroższy metal na świecie, którego koszt sięga 10 milionów dolarów za 1 gram. Jego bajeczna cena jest w pełni uzasadniona - rocznie produkuje się tylko 20-40 mikrogramów tego pierwiastka, a całkowita światowa podaż nie przekracza 8 gramów. Tworzą kaliforn-252 w laboratorium za pomocą dwóch reaktorów jądrowych zlokalizowanych w USA i Rosji. Metal ten został po raz pierwszy uzyskany na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley w 1950 roku. Wyjątkowość Kalifornii tkwi nie tylko w jej kosztach, ale także w jej szczególnych właściwościach – energia generowana przez jeden gram izotopu jest równa energii przeciętnego reaktora jądrowego. Zastosowanie najdroższego metalu na świecie rozciąga się na dziedzinę medycyny i badań naukowych fizyki jądrowej. Californium-252 jest potężnym źródłem neutronów, dzięki czemu można go stosować w leczeniu nowotworów złośliwych, w których inna radioterapia jest nieskuteczna. Unikalny metal umożliwia prześwitywanie części reaktorów, części samolotów i wykrywanie uszkodzeń, które zwykle są starannie ukryte przed promieniowaniem rentgenowskim. Z jego pomocą można znaleźć w trzewiach ziemi rezerwy złota, srebra i ropy naftowej.
Na zdjęciu - Kalifornia przy gwoździu
Na początku 2013 r. rynek renu doświadczył trzech lat względnego spokoju po znacznej zmienności od końca 2006 r. do 2009 r., kiedy cena spot osiągnęła szczyt na poziomie prawie 12 000 USD/kg z powodu gwałtownie rosnącej konsumpcji nadstopów kosmicznych. Od końca 2009 r. cena spotowa renu utrzymuje się poniżej 5000 USD/kg i spadła do 3500-3700 USD/kg w styczniu 2013 r.
Pomimo pewnych wyzwań w branży, Roskill uważa, że zasoby pierwotne i wtórne są obecnie wystarczające, aby umożliwić producentom i potencjalnym producentom nadążyć za popytem. Powinno to oznaczać kontynuację okresu stabilizacji na rynku renu i bezpieczeństwo dostaw do konsumentów po przystępnych cenach.
Ren jest odporny na reflow i jest stosowany w nadstopach do łopatek turbin gazowych stosowanych w ekstremalnie wysokich temperaturach w silnikach lotniczych i przemysłowych turbinach gazowych. Ze względu na obawy o bezpieczeństwo dostaw, ceny renu miały okresy dużej zmienności, co zniechęcało producentów stopów do polegania na tym metalu.
Na początku XXI wieku rynek renu prawdopodobnie miał nadwyżkę, ponieważ produkcja nadal rosła pomimo spadku mocy silników lotniczych w latach 2002-2005. Od 2007 do 2009 roku produkcja renu była niższa, podczas gdy zapotrzebowanie na metal z przemysłu lotniczego, wręcz przeciwnie, zaczęło rosnąć. W rezultacie nadwyżki, które wzrosły na początku 2000 roku, szybko się zużyły.
W latach 2009-2012 podaż renu była prawdopodobnie zrównoważona z konsumpcją. Roskill przewiduje, że w nadchodzących latach producenci powinni lepiej rozumieć rynek i być w stanie dostosować produkcję metalu do popytu.
Oprócz nieocenionego wkładu w stabilność superstopów i bezpieczeństwo silników lotniczych, ren jest wykorzystywany w katalizatorach konwersji w produkcji wysokooktanowych produktów naftowych.
Wykorzystywany jest również jako promotor w katalizatorach w operacjach gaz-ciecz i chociaż do tej pory to mała kula konsumpcji, może stać się znacznie ważniejsza w dłuższej perspektywie w świetle szybkiego rozwoju wydobycia gazu łupkowego w Stanach Zjednoczonych i innych krajach.
Główne zastosowania renu
Nadstopy na bazie niklu zawierające ren są stosowane w komorach spalania łopatek turbin i dysz wylotowych silników odrzutowych. Stopy te zazwyczaj zawierają 3%, a niektóre nawet 6% renu, co sprawia, że konstrukcja silników odrzutowych jest największym zastosowaniem dla pierwiastka o krytycznym strategicznym znaczeniu wojskowym w wysokowydajnych wojskowych silnikach odrzutowych i rakietowych.
Kolejnym ważnym zastosowaniem renu są katalizatory bimetaliczne platynowe i renowe dla przemysłu chemicznego, które są wykorzystywane w rafinacji ropy naftowej do produkcji wysokooktanowych węglowodorów, które są wykorzystywane do produkcji benzyny bezołowiowej. Inne zastosowania obejmują stopy w konstrukcji tygli, styki elektryczne, elektromagnesy, rury próżniowe, elementy grzejne, czujniki jonizacji, spektrografy mas, powłoki metalowe, półprzewodniki, czujniki kontroli temperatury, termopary i rury próżniowe.
Ceny renu
Ze względu na niską dostępność w stosunku do popytu, ren jest jednym z najdroższych metali. Według danych historycznych opublikowanych na Metalprices.com, średnia miesięczna cena spot renu od grudnia 2010 do sierpnia 2012 wyniosła 4318 USD/kg. Przedział cenowy w tym czasie wynosił: minimalnie około 4050 USD/kg i maksymalnie około 4550 USD/kg. Jednak w tym samym okresie średnia cena renu metalicznego, oparta na danych celnych z US Census Bureau, wynosiła około 2000 USD/kg, co wskazuje na istnienie rynku dwupoziomowego. Powodem tej różnicy w statystykach cen spot i importu są kontrakty długoterminowe (LTAS) między największym światowym eksporterem renu Molymet (Chile) a największymi światowymi konsumentami tego metalu, którymi są producenci silników odrzutowych: GE, Pratt & Whitney i Rolls Royce oraz ich partnerzy kontraktowi do produkcji stopów.
System LTAS powstał wiele lat temu i jest ściśle przestrzegany pomimo gwałtownych wahań na rynku spot, gdzie ceny renu osiągnęły 12 000 USD/kg w sierpniu 2008 roku. LTAS i oparte na nich umowy o stałej cenie – wyraźna korzyść dla producentów silników odrzutowych w ciągu ostatnich kilku lat – wygasają w 2013 roku. Wiele osób w branży podejrzewa, że Molymet przyjmie system cenowy oparty bardziej na cenach rynkowych, zamiast utrzymywać obecny, długoterminowy system kontraktów o niskich cenach.
Prognoza na światowy rynek renu
Związki renu zawarte w koncentratach molibdenu pozyskiwane są z porfirowych złóż miedzi, a ren jest odzyskiwany jako produkt uboczny podczas prażenia takich koncentratów molibdenu.
Produkty zawierające ren obejmują nadrenian amonu (APR), proszek metalu i kwas renowy. W porównaniu z 15 milionami ton miedzi, z której jest wydobywana, podaż renu pierwotnego wynosi około 46 ton rocznie, a zapotrzebowanie na metal wynosi około 54 ton. Ale ten mały rynek ma duże zastosowania, takie jak 3% dodatek nadstopów niklu i 0,3% platyny w katalizatorach bimetalicznych do produkcji produktów naftowych.
Większość renu jest eksportowana jako 99,9% czystego metalu w granulkach, z czego 90% lub więcej jest eksportowanych do USA. Ponad 80% światowego renu jest zużywane do produkcji nadstopów stosowanych głównie w stopach do produkcji silników lotniczych z turbiną gazową. Obecne prognozy dotyczące przyszłego popytu na ren w przemyśle lotniczym są optymistyczne, ponieważ oczekuje się, że globalna flota samolotów podwoi się w ciągu najbliższych 20 lat. Według najnowszej prognozy Boeinga podróże lotnicze będą rosły średnio o 5% rocznie w ciągu najbliższych dwóch dekad, przy wzroście ruch towarowy wyniesie średnio 5,2% rocznie. Oprócz tych silnych prognoz dotyczących samolotów cywilnych, inwestycje wojskowe w zaawansowane technologicznie samoloty doprowadzą do dalszego wzrostu produkcji silników odrzutowych. Na przykład na początku sierpnia 2012 r. Rosja ogłosiła plany modernizacji Sił Powietrznych do 2020 r. i przeznaczyła 723 mld USD na zakup 600 nowych samolotów, 1000 nowych śmigłowców i wyremontować istniejących statków powietrznych w tym okresie.
W swoim siódmym dorocznym przeglądzie rynku lotniczego, opublikowanym w grudniu 2013 r., Boeing przewiduje, że inwestorzy największe rynki samolot zapewni finansowanie kolejnego rekordowego roku produkcji wkładek na świecie. całkowity koszt kontrakty na dostawę samolotów komercyjnych mogą osiągnąć w 2014 roku 112 miliardów dolarów, podczas gdy łączny udział Boeinga i jego europejskiego konkurenta Airbusa wyniesie 95% tego rynku.
Za okres 05.12.16 - 24.07..6%. Dynamikę cen renu za ostatnie 3 miesiące przedstawia wykres:
| 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 |
Ren: Dynamika zmian cen na rynku światowym |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ren to lekki srebrny metal ziem rzadkich. Ren należy do metali ogniotrwałych, wykazuje długotrwałą wytrzymałość w ultrawysokich temperaturach (od 1000 do 2000 C). Metal jest odporny na roztwory kwasu fluorowodorowego i chlorowodorowego w temperaturze nieprzekraczającej 100 C, ren nie oddziałuje z azotem.
Ren wydobywany jest z molibdenu i niektórych koncentratów miedzi. Procentowa zawartość metalu w roztworach molibdenu waha się od 0,01 do 0,04%, w koncentratach miedzi od 0,002 do 0,003%. Ren ekstrahuje się z osadów i pyłów poprzez ługowanie słabym roztworem kwasu siarkowego z dodatkiem piroluzytu, który jest utleniaczem. W kolejnym etapie produkcji renu stosowana jest metoda ekstrakcji lub sorpcji. W wyniku tej obróbki otrzymuje się nadrenian amonu, po redukcji którego wodorem otrzymuje się proszek renu. Dalsze przetwarzanie proszku renu odbywa się przy użyciu metod metalurgii proszków lub topienia strefowego.
największy Rosyjscy producenci ren to:
CJSC „Promelectronics”;
- JSC „PRZESAMOWNICA”;
- OAO Pobedit.
Ren jest stosowany w próżniowych urządzeniach półprzewodnikowych i elektronicznych. Metal może być stosowany w procesach odwodornienia i uwodorniania jako wysokiej jakości katalizator.
W medycynie ren wykorzystywany jest do produkcji specjalistycznych narzędzi medycznych, a także do wykonywania badania naukowe w leczeniu wielu chorób. Metal stosowany jest jako dodatek do otrzymywania stopów zdolnych do pracy w warunkach próżni, a także stosowanych do produkcji termopar, katod i styków elektrycznych.
Ren jest używany w biżuterii, metal służy jako powłoka biżuterii.
Elektronika radiowa wykorzystuje stopy renu do produkcji mikroukładów. Stopy na bazie renu są stosowane jako powłoki ochronne na części i powierzchnie metalowe. Renowe powłoki ochronne znacznie przewyższają ochronne powłoki cynkowe i chromowe. Powłoki ochronne z renu są nakładane na części i powierzchnie metalowe, które podlegają podwyższonym wymaganiom w zakresie odporności na zużycie, odporności na korozję i wytrzymałości.
Dodatek renu do wolframu i molibdenu ułatwia dalsze przetwarzanie danych metale ogniotrwałe.
Ren jest pierwiastkiem chemicznym o liczbie atomowej 75 w układzie okresowym pierwiastki chemiczne D. I. Mendelejew, oznaczony symbolem Re (łac. Ren).
Liczba atomowa - 75
Masa atomowa - 186,21
Gęstość, kg/m³ - 21000
Temperatura topnienia, ° С - 3180
Pojemność cieplna, kJ / (kg ° С) - 0,138
Elektroujemność - 1,9
Promień kowalencyjny, Å - 1,28
Pierwsza jonizacja potencjał, ev - 7,87
Historia odkrycia renuHistoria pierwiastka #75, podobnie jak historia wielu innych pierwiastków, rozpoczyna się w 1869 roku, w którym odkryto prawo okresowe.
Mendelejew nazwał brakujące elementy grupy VII „ekamarganese” i „dvimarganese” (z sanskrytu „eka” - jeden i „dvi” - dwa). Jednak w przeciwieństwie do ekaboronu (skandu), ekaglinu (gal) i ekasiliconu (german), pierwiastki te nie zostały szczegółowo opisane. Jednak wkrótce pojawiło się sporo raportów, których autorzy twierdzili, że odkryli dwimargański. Tak więc w 1877 roku rosyjski naukowiec S. Kern ogłosił odkrycie pierwiastka devia, który może zająć miejsce dvimarganu w układzie okresowym. Przesłanie Kerna nie zostało potraktowane poważnie, ponieważ nie można było powtórzyć jego eksperymentów. Jednak jakościowa reakcja na ten pierwiastek odkryty przez Kerna (poprzez kompleks rodanowy) pozostaje podstawą analitycznej metody oznaczania renu...
Systematyczne poszukiwania nieodkrytych analogów manganu rozpoczęli w 1922 roku niemieccy chemicy Walter Noddack i Ida Takke, późniejsza żona Noddacka. Doskonale zdawali sobie sprawę, że pierwiastek 75 nie będzie łatwy do znalezienia: w naturze pierwiastki o nieparzystych liczbach atomowych są zawsze mniej powszechne niż ich sąsiedzi po lewej i prawej stronie. A tutaj nawet sąsiedzi - pierwiastki nr 74 i 76, wolfram i osm - są dość rzadkie. Obfitość osmu wynosi około 10–6%, dlatego dla pierwiastka nr 75 należy spodziewać się jeszcze niższej wartości, około 10–7%. Tak przy okazji okazało się… Początkowo do poszukiwania nowego pierwiastka wybrano rudy platyny, a także minerały ziem rzadkich – kolumbit, gadolinit. Rudy platyny wkrótce musiały zostać porzucone – były zbyt drogie. Naukowcy - Noddacks i ich asystent Berg - skupili całą swoją uwagę na bardziej dostępnych minerałach i musieli wykonać naprawdę tytaniczną pracę. Wyizolowanie preparatów nowego pierwiastka w ilości dostępnej do badań rentgenowskich wymagało wielokrotnego powtarzania monotonnych i długotrwałych operacji: rozpuszczanie, odparowanie, ługowanie, rekrystalizacja. W sumie w ciągu trzech lat przetworzono ponad 1600 próbek. Dopiero potem w widmie rentgenowskim jednej z frakcji kolumbitów odkryto pięć nowych linii należących do pierwiastka nr 75. Nowy pierwiastek został nazwany renem - na cześć prowincji Renu, miejsca narodzin Idy Noddack.
5 września 1925 na spotkaniu niemieckich chemików w Norymberdze Ida Noddack ogłosiła odkrycie renu. W następnym roku ta sama grupa naukowców wyizolowała pierwsze 2 mg renu z minerału molibdenitu MoS 2 .
Kilka miesięcy po tym odkryciu czeski chemik Druce i Anglik Loring donieśli, że odkryli pierwiastek 75 w piroluzycie manganowym MnO 2 . W ten sposób liczba naukowców, którzy odkryli ren, wzrosła do pięciu. Później, honorowy członek Czechosłowackiej Akademii Nauk, I. Druce, pisał niejednokrotnie, że oprócz niego i Loringa, małżonków Noddaka i Berga, zaszczyt odkrycia renu powinien być udziałem dwóch kolejnych naukowców - Geyrovsky'ego i Doleyzhek.
Zawartość renu w skorupie ziemskiejRen jest jednym z najrzadszych pierwiastków w skorupie ziemskiej. Jego liczba Clarke'a wynosi 10-3 g/t. Pod względem właściwości geochemicznych jest podobny do swoich znacznie bardziej powszechnych sąsiadów w układzie okresowym – molibdenu i wolframu. Dlatego w postaci drobnych zanieczyszczeń wchodzi w minerały tych pierwiastków. Głównym źródłem renu są rudy molibdenu niektórych złóż, gdzie jest on wydobywany jako składnik towarzyszący.
Ren występuje jako rzadki minerał dzhezkazganit (CuReS 4) znaleziony w pobliżu kazachskiego miasta Dzhezkazgan. Ponadto jako zanieczyszczenie ren wchodzi w skład kolumbitów, pirytów, a także cyrkonu i minerałów pierwiastków ziem rzadkich.
O skrajnym rozproszeniu renu świadczy fakt, że znane jest tylko jedno opłacalne ekonomicznie złoże renu zlokalizowane w Rosji: jego zasoby wynoszą około 10-15 ton. Pole to zostało odkryte w 1992 roku na wulkanie Kudryavy na wyspie Iturup na Południowych Wyspach Kurylskich. Pole to jest reprezentowane przez pole fumarolowe ze stałymi źródłami wysokotemperaturowych płynów głębinowych - fumaroli. Oznacza to, że depozyt jest aktywnie formowany do dnia dzisiejszego. Występuje tu ren w postaci mineralnego renitu ReS 2 , o strukturze zbliżonej do molibdenitu.
Właściwości fizyczne renuRen jest czwartym pierwiastkiem o największej gęstości w stanie stałym.
Ren krystalizuje w sześciokątnej, gęsto upakowanej sieci (a = 2,760 Å, c = 4,458 Å). Promień atomowy 1,373 Å, promień jonowy Re7+ 0,56 Å. Ren to ogniotrwały metal ciężki, który wyglądem przypomina stal. Gęstość 21,03 g/cm3; t.t. 3180°С, tbp 5900°С. Proszek metalowy - czarny lub ciemnoszary w zależności od dyspersji. Zgodnie z szeregiem właściwości fizycznych ren zbliża się do metali ogniotrwałych z grupy VI (molibden, wolfram), a także do metali z grupy platynowców. Czysty metal jest plastyczny w temperaturze pokojowej, ale ze względu na wysoki moduł sprężystości po obróbce, twardość renu znacznie wzrasta w wyniku umocnienia przez zgniot. Aby przywrócić plastyczność, wyżarza się go w wodorze, gazie obojętnym lub próżni. Pod względem temperatury topnienia ren zajmuje drugie miejsce wśród metali, drugie po wolframie i czwarte pod względem gęstości (po osmie, irydzie i platynie). Ciepło właściwe 153 j/(kg K) lub 0,03653 cal/(g deg) (0-1200 °C). Współczynnik termiczny rozszerzalności liniowej 6,7 10-6 (20-500 °C). Rezystancja elektryczna objętościowa właściwa 19,3 10-6 omów cm (20 °C). Temperatura przejścia w stan nadprzewodnictwa wynosi 1,699 K; funkcja pracy 4,80 eV, paramagnetyczna.
Pod względem ogniotrwałości ren ustępuje tylko wolframowi. W przeciwieństwie do wolframu ren jest plastyczny w stanie odlanym i po rekrystalizacji i odkształca się na zimno. Moduł sprężystości Renu wynosi 470 Gn/m2 lub 47 000 kgf/mm2 (wyższy niż w przypadku innych metali, z wyjątkiem Os i Ir). Skutkuje to wysoką odpornością na odkształcenia i szybkim utwardzaniem podczas obróbki ciśnieniowej. Ren charakteryzuje się wysoką wytrzymałością długotrwałą w temperaturach 1000-2000 °C.
Ren wytrzymuje wielokrotne ogrzewanie i chłodzenie bez utraty wytrzymałości. Jego wytrzymałość w temperaturach do 1200 °C jest wyższa niż wytrzymałość wolframu i znacznie przewyższa wytrzymałość molibdenu. Rezystywność elektryczna renu jest czterokrotnie większa niż wolframu i molibdenu.
Właściwości chemiczne renuKompaktowy ren jest stabilny w powietrzu w zwykłych temperaturach. W temperaturach powyżej 300°C obserwuje się utlenianie metalu, utlenianie przebiega intensywnie w temperaturach powyżej 600°C. Ren jest bardziej odporny na utlenianie niż wolfram, nie reaguje bezpośrednio z azotem i wodorem; proszek renu tylko adsorbuje wodór. Po podgrzaniu ren wchodzi w interakcje z fluorem, chlorem i bromem. Ren jest prawie nierozpuszczalny w kwasie chlorowodorowym i fluorowodorowym i reaguje tylko nieznacznie z kwasem siarkowym nawet po podgrzaniu, ale jest łatwo rozpuszczalny w kwasie azotowym. Ren tworzy amalgamat z rtęcią.
Ren reaguje z wodnymi roztworami nadtlenku wodoru, tworząc kwas renowy.
Atom Re ma siedem zewnętrznych elektronów; konfiguracja wyższych poziomów energetycznych 5d56s2. Ren jest stabilny w powietrzu w zwykłych temperaturach. Utlenianie metalu z powstawaniem tlenków (ReO3, Re2O7) obserwuje się począwszy od 300°C i przebiega intensywnie powyżej 600°C. Ren nie reaguje z wodorem do temperatury topnienia. W ogóle nie wchodzi w interakcje z azotem. Ren, w przeciwieństwie do innych metali ogniotrwałych, nie tworzy węglików. Fluor i chlor reagują z renem po podgrzaniu, tworząc ReF6 i ReCl5; metal nie oddziałuje bezpośrednio z bromem i jodem. Pary siarki w temperaturze 700-800 ° C dają siarczek ReS2 z renem.
Ren nie koroduje w kwasach chlorowodorowych i fluorowodorowych o jakimkolwiek stężeniu na zimno i po podgrzaniu do 100 °C. W kwasie azotowym, gorącym stężonym kwasie siarkowym, w nadtlenku wodoru metal rozpuszcza się tworząc kwas renowy. W roztworach zasadowych, po podgrzaniu, ren powoli koroduje, stopione zasady szybko go rozpuszczają.
Dla renu znane są wszystkie stany walencyjne od +7 do -1, co determinuje dużą liczbę i różnorodność jego związków. Najbardziej stabilne są związki siedmiowartościowego renu. Bezwodnik renu ReO7 jest jasnożółtą substancją, dobrze rozpuszczalną w wodzie. Kwas renowy HReO4 - bezbarwny, mocny; stosunkowo słaby środek utleniający (w przeciwieństwie do manganu HMnO4). Gdy HReO4 oddziałuje z alkaliami, tlenkami lub węglanami metali, powstają jego sole, nadreniany. Związki innych stopni utlenienia Renu - tlenek pomarańczowo-czerwony (VI) ReO3, ciemnobrązowy tlenek (IV) ReO2, lotne chlorki i tlenochlorki ReCl5, ReOCl4, ReO3Cl i inne.
Technologia pozyskiwania renuRen uzyskuje się w wyniku przetwarzania surowców o bardzo niskiej zawartości składnika docelowego (głównie surowców z siarczku miedzi i molibdenu).
Przetwarzanie surowców miedziowych i molibdenowych zawierających siarczki ren opiera się na procesach pirometalurgicznych (wytapianie, konwertorowanie, prażenie oksydacyjne). W warunkach wysokiej temperatury ren sublimuje w postaci wyższego tlenku Re 2 O 7 , który jest następnie zatrzymywany w systemach odpylania i odpylania gazu.
W przypadku niepełnej sublimacji renu podczas prażenia koncentratów molibdenitowych, jego część pozostaje w żużlu, a następnie przechodzi do roztworów amoniaku lub sody do ługowania żużli. Tak więc roztwory kwasu siarkowego z mokrych instalacji odpylających i ługów macierzystych po hydrometalurgicznej przeróbce żużli mogą służyć jako źródła otrzymywania renu podczas przerobu koncentratów molibdenitów.
Podczas topienia koncentratów miedzi 56-60% renu jest odprowadzane gazami. Niezredukowany ren całkowicie przechodzi w mat. Podczas przetwarzania tego ostatniego zawarty w nim ren jest usuwany za pomocą gazów. Jeżeli do produkcji kwasu siarkowego stosuje się gazy piecowe i konwertorowe, to ren jest zagęszczany w płukaniu krążącego kwasu siarkowego elektrofiltrów w postaci kwasu renu. Płukanie kwasem siarkowym jest więc głównym źródłem otrzymywania renu w przetwórstwie koncentratów miedzi.
Głównymi metodami izolacji z roztworów i oczyszczania renu są ekstrakcja i sorpcja.
Światowe wydobycie renuŚwiatowa produkcja renu w 2006 roku wyniosła około 40 ton.
Ren to drogi metal: kilogram renu kosztuje około 1000 dolarów. Ren o wysokiej czystości jest jeszcze droższy.
Surowce i rezerwy renuPod względem rezerw renu Stany Zjednoczone zajmują pierwsze miejsce na świecie, a Kazachstan drugie.
Całkowite światowe rezerwy renu wynoszą około 13 000 ton, w tym 3 500 ton w molibdenu i 9 500 ton w miedzi. Przy perspektywicznym poziomie konsumpcji renu w ilości 40-50 ton rocznie metal ten może wystarczyć ludzkości na kolejne 250-300 lat. Ta liczba jest wartością szacunkową bez uwzględnienia stopnia ponowne użycie metal. W 2002 roku eksport renu z Chile wyniósł 20,57 tony, czyli 58% światowej produkcji renu. Ren jest produkowany w Chile przez Molybdenos y Metales SA. Ren pozyskiwany jest w postaci brykietów, granulek lub proszku. Drugim na świecie pod względem produkcji renu jest zakład górniczo-hutniczy Zhezkazgan w Kazachstanie: produkuje 8,5 tony renu rocznie. W Uzbekistanie w kopalni uranu w regionie Navoi 500-1000 kg
ren. W
Stany Zjednoczone produkują ren przez firmę Phelps Dodge jako produkt uboczny wzbogacania rudy miedziowo-molibdenowej w złożu Sierrita. Rocznie produkuje się tu około 4 ton renu.
Zasoby renu w postaci renitu na wyspie Iturup szacowane są na 10-15 ton, w postaci gazów wulkanicznych - do 20 ton rocznie.
Praktycznie najważniejszymi surowcami do produkcji renu pierwotnego na skalę przemysłową są koncentraty molibdenu i siarczku miedzi. W ogólnym bilansie produkcji renu na świecie stanowią one ponad 80%. Resztę stanowią głównie surowce wtórne.
Wydobycie renu w RosjiW 1992 roku geolodzy mieli szczęście - znaleźli ren na terenie Rosji i to nie w postaci zanieczyszczeń w innych minerałach, ale jedyne unikalne nagromadzenie minerału renu znanego na świecie!
Ren w postaci minerału odkryli nasi naukowcy niemal przez przypadek. Na Sachalinie, w mieście Jużnosachalińsk, znajduje się Instytut Wulkanologii i Geodynamiki Rosyjskiej Akademii Nauk Przyrodniczych. Jej dyrektor Heinrich Semenovich Steinberg od wielu lat organizuje naukowe wyprawy geologiczne z udziałem naukowców z Nowosybirska, Moskwy, Irkucka i innych miast. I tak podczas takiej wyprawy w 1992 r. pracownicy Instytutu Mineralogii Doświadczalnej (znajduje się w podmoskiewskim mieście Czernogołowka) oraz Instytutu Geologii Złóż Rud (Moskwa) prowadzili reżimowe obserwacje na wulkanach Południa. Grzbiet Kurylski i na szczycie wulkanu Kudryavy na wyspie Iturup w miejscach, gdzie gaz wulkaniczny znalazł nowy minerał - ren. Zewnętrznie przypominał zwykły molibdenit, ale okazał się być siarczkiem renu. Zawartość renu w nim sięga 80%. To był niemal cud - wniosek o możliwość przemysłowego wykorzystania renitu do otrzymywania renu.
Wulkan Kudryavy o wysokości 986 metrów jest wulkanem tzw. typu hawajskiego. W przeciwieństwie do wybuchających wulkanów gazowych tli się cicho. A w ciemną noc, zaglądając do krateru, można zobaczyć w głębinach rozpaloną do czerwoności lawę. Czasami lawa wydostaje się na powierzchnię i rozprzestrzenia po zboczach. To prawda, że Curly od stu lat zachowuje się spokojnie – podobno jest dobrze przedmuchany gazami, więc lawa się nie rozpryskuje. Powierzchnia krateru wulkanu Kudryavy ma wymiary 200x400 metrów. Na kraterze Kudryavoy znajduje się sześć pól fumarolowych - obszary o wymiarach 30x40 metrów z dużą liczbą wylotów gazu. Nad nimi zawsze dymi żółtawy dym.
Naukowcy zastanawiali się, skąd siarczek renu może pochodzić ze szczytu wulkanu i doszli do wniosku, że krystalizuje on w postaci igieł bezpośrednio z gazu wulkanicznego. Z sześciu dostępnych pól fumaroli cztery to pola wysokotemperaturowe. Gazy wulkaniczne w nich zawarte mają temperaturę od 500 do 940 stopni Celsjusza. I tylko w takich „gorących” polach powstaje nowy minerał renu. Tam, gdzie jest zimniej, renitu jest znacznie mniej, a przy temperaturach poniżej 200 stopni praktycznie go nie ma. Na tym polega wyjątkowość wulkanu Kudryavy: w końcu gazy wulkaniczne, które wydostają się na powierzchnię w polach fumarolowych innych wulkanów, są znacznie mniej gorące.
Wyjątkiem jest jedyny wulkan Kilauea, który znajduje się na Hawajach. Jego gazy również mają wysoką temperaturę, jednak zawartość renu w nich jest dwukrotnie mniejsza niż w gazowych emisjach wulkanu Kudryavy. I prawie niemożliwe jest złapanie gazów na Kilauea - hawajski wulkan nieustannie wybucha strumieniami rozgrzanej lawy.
Steinberg i jego współpracownicy obliczyli, ile siarczku renu nagromadziło się na wulkanie przez sto lat „pracy” w reżimie stacjonarnym. Okazało się, że nie tyle - 10-15 ton. Rosji wystarczyłoby to na półtora roku.
Rosyjscy naukowcy postanowili sprawdzić zawartość tego metalu w gazach wulkanicznych. Przy pomocy specjalnie zaprojektowanych instrumentów stwierdzono, że ren zawiera około jednego grama na tonę. W ciągu zaledwie jednego dnia wulkan emituje do atmosfery około 50 tysięcy ton gazów. To 20 ton renu rocznie. A przez ponad sto lat do rury, która rozproszyła się po całej planecie, wleciało ponad 2000 ton renu.
Naukowcy odkryli również, że gazy wulkaniczne zawierają nie tylko ren, ale co najmniej tuzin innych rzadkich pierwiastków towarzyszących: german, bizmut, ind, molibden, złoto, srebro i inne metale.
Zastosowanie renuNajważniejszymi właściwościami renu, które determinują jego zastosowanie, są: bardzo wysoka temperatura topnienia, odporność na odczynniki chemiczne, aktywność katalityczna (w tym jest zbliżona do platynoidów).
Na początku lat 70. powstał katalizator na bazie renu, który przyczynił się do produkcji węglowodorów aromatycznych. Obecnie do produkcji części turbin gazowych stosuje się stop niklu i renu, zwany „pojedynczym kryształem”, ponieważ ma on dużą odporność na wysokie i ekstremalne temperatury. Stop wytrzymuje temperatury do 1200 C, dzięki czemu turbina może utrzymywać stałą, wysoką temperaturę, całkowicie spalając paliwo, dzięki czemu ze spalinami emituje się mniej toksycznych substancji.
Około 75% całego zużytego renu wydano w latach 80-tych w przemyśle naftowym do produkcji katalizatora renowo-platynowego. Szacuje się, że obecnie do tego celu wykorzystuje się około 5 tys. ton platyny (zawierającej 15 ton renu). Ponieważ platyna i ren są bardzo drogie, katalizatory te regularnie, po 3-5 latach, podlegają odzyskowi do recyklingu. W takim przypadku straty metalu nie przekraczają 10%. Głównym dostawcą katalizatora jest W.C. Heraeus GmbH & Co. KG." Obecnie żadna turbina gazowa nie jest wytwarzana bez użycia stopu żaroodpornego zawierającego ren. W tym celu zużywa się obecnie 66% całkowitej produkcji renu, czyli 27 ton/rok.
Znajduje zastosowanie w elektronice i elektrotechnice (termopary, antykatody, półprzewodniki, lampy elektronowe itp.). W tej gałęzi przemysłu Japonia szczególnie powszechnie używa renu (65-75% jego zużycia).
Globalny popyt na rzadkie metale zwykle zmienia się skokowo. Zainteresowanie nimi nie jest stałe, lecz pulsujące. Polega to na wprowadzeniu do produkcji nowych stopów high-tech z różnymi dodatkami. Dzisiaj do takich stopów trzeba dodać jakiś rzadki metal, a jutro być może znajdzie się dla niego zamiennik, a jego potrzeba prawie całkowicie zniknie. Jeśli chodzi o ren, dziesięć lat temu był rzadko używany. W latach 1925-1967 przemysł światowy zużył tylko 4,5 tony renu. A dziś tylko zapotrzebowanie Stanów Zjednoczonych wynosi około 30 ton rocznie. Stany Zjednoczone odpowiadają za ponad 50% światowego zużycia renu, aw ciągu ostatnich pięciu lat zapotrzebowanie na ten rzadki metal wzrosło 3,6-krotnie.
Ren wykorzystywany jest do produkcji:
- Katalizatory platynowo-renowe wykorzystywane do syntezy wysokooktanowego składnika benzynowego wykorzystywanego do produkcji benzyny komercyjnej niewymagającej dodatku tetraetyloołowiu.
- termopary wolframowo-renowe do pomiaru temperatury do 2200 °C
- stopy z wolframem i molibdenem. Dodatek renu jednocześnie zwiększa wytrzymałość i ciągliwość tych metali.
- włókna w spektrometrach masowych i manometrach jonowych.
- silniki odrzutowe. W szczególności do produkcji łopatek silników turbogazowych stosuje się monokrystaliczne stopy niklowo-renowe o podwyższonej odporności cieplnej.
Dodatkowo samoczyszczące styki elektryczne wykonane są z renu. Gdy obwód jest zamknięty i przerwany, zawsze występuje wyładowanie elektryczne, w wyniku którego metal stykowy ulega utlenieniu. Ren utlenia się dokładnie w ten sam sposób, ale jego tlenek Re 2 O 7 jest lotny w stosunkowo niskich temperaturach (temperatura wrzenia tylko 362,4 °C) i dlatego podczas wyładowań odparowuje z powierzchni kontaktu. Dlatego kontakty renowe służą bardzo długo.
Biologiczna rola renuJest mało prawdopodobne, aby ren brał udział w procesach biochemicznych. Ogólnie niewiele wiadomo na temat wpływu renu na organizmy żywe, jego toksyczność nie została zbadana, dlatego należy zachować ostrożność podczas pracy z jego związkami.
