Există un număr mare de diferite metale pe planetă, care diferă în raritate și dificultate de extracție. Experții în acest domeniu le împart în două grupe: naturale și obținute artificial în laborator. Costul unor reprezentanți ai celui de-al doilea grup este foarte diferit de costul metalelor naturale prezente pe piața mondială, datorită procesului lung și laborios de fabricare a acestora.
Acest clasament prezintă cele mai scumpe 13 metale din lume.
locul 13: Indiu- un metal alb-argintiu valoros din grupul metalelor ușoare, care are un luciu puternic. A fost descoperit în 1863 în Germania, în laboratorul de chimie al oamenilor de știință Ferdinand Reich și Theodor Richter, care au studiat mineralele de zinc extrase în munții Saxonia. Este moale, fuzibil și maleabil, poate fi tăiat cu ușurință cu un cuțit obișnuit. Indiul nu formează zăcăminte independente și este inclus în compoziția minereurilor de zinc, plumb, cupru și staniu. Câteva sute de tone din acest metal sunt produse anual. Datorită proprietăților sale unice, a găsit o largă aplicație în microelectronică, tehnologia semiconductoarelor și ingineriei mecanice. Este folosit pentru a face oglinzi, celule solare, cimenturi dentare, ca etanșant și chiar în tehnologia spațială. Prețul pentru 1 gram de indiu metal este de 0,5-0,7 dolari.
locul 12: Argint- cunoscut din cele mai vechi timpuri si unul dintre cele mai populare metale pretioase, gasit atat in stare nativa cat si sub forma de compusi. Folosit pentru a acoperi oglinzi, a face bijuterii și monede. Este folosit activ în electronică, stomatologie, fotografie, are o conductivitate electrică și termică excelentă. Cele mai mari rezerve ale acestui metal sunt concentrate în Polonia, China, Mexic, Chile, Australia, SUA și Canada. Costul unui gram de argint este de 0,55-1 USD.
locul 11: Ruteniu- un metal argintiu strălucitor, caracterizat prin infuzibilitate, duritate și fragilitate în același timp, cel mai rar din grupa platinei. A fost descoperit în 1844 de profesorul Karl Klaus, care făcea cercetări la Universitatea din Kazan. Caracteristicile ruteniului îl fac un material căutat în industria de bijuterii, chimică și electronică. Este folosit pentru fabricarea sticlei de laborator, contacte, electrozi, fire. În Japonia și Europa de Vest, o cantitate mare de ruteniu este utilizată pentru producerea de circuite imprimate și rezistențe, precum și pentru producerea de clor și diferite alcaline. Acest metal este adesea folosit ca catalizator pentru multe reacții chimice. Producția sa este concentrată în întregime în Africa de Sud. Costul unui gram de ruteniu este de 1,5-2 dolari.
locul 10: Scandiul- lumina si metal de înaltă rezistență culoare argintie cu o tentă galbenă. Elementul a fost descoperit pentru prima dată în 1879 de chimistul suedez Lars Nilsson, care l-a numit după Scandinavia. Scandiul este utilizat activ în lumea înaltă și tehnologii inovatoare. Este folosit în construcția de roboți, rachete, avioane, sateliți și tehnologie laser. De asemenea, aliajele acestui metal sunt folosite în domeniul sportului - pentru fabricarea de echipamente de ultimă generație, cum ar fi crose de golf și rame de înaltă rezistență pt. Cele mai mari zăcăminte de minerale bogate în scandiu se găsesc în Norvegia și Madagascar. Costul unui gram din acest metal este de 3-4 dolari SUA.
locul 9: reniu- un metal alb-argintiu, unul dintre cele mai căutate, greu accesibile și rare elemente din lume. Este foarte dens și are al treilea cel mai înalt punct de topire dintre toate rudele sale. Descoperit în 1925, metalul este folosit în electronică și industria chimica. Densitatea sa mare face posibilă fabricarea palelor de turbine, duze pentru motoare cu reacție etc. Prețul pe gram de reniu variază de la 2,4 până la 5 unități convenționale pe gram.
locul 8: Osmiu- un metal albăstrui-argintiu, caracterizat prin densitate mare și fragilitate. În forma sa pură, nu există în intestine, se găsește doar în mănunchiuri cu un alt metal din grupa platinei - iridiu. A fost descoperit în 1803 de doi chimiști britanici Smithson Tennant și William Wollaston. Metalul și-a primit numele de la cuvântul grecesc osme, care înseamnă „miros”. Osmiul are într-adevăr un miros destul de ascuțit și neplăcut, care amintește de un amestec de usturoi și înălbitor. Acest metal este extras în Urali, Siberia, Africa de Sud, Canada, SUA și Columbia. Este folosit în principal în industria chimică ca catalizator și în farmacologie. Prețul unui gram de osmiu pe piața mondială este de 12-15 dolari.
locul 7: Iridiu- metal greu, dur si in acelasi timp casant de culoare alb-argintie. Lumea a aflat pentru prima dată despre ea în 1803 datorită chimistului britanic S. Tennant, care a descoperit și elementul menționat mai sus. Iridiul nu este practic niciodată folosit singur și este cel mai adesea folosit pentru a crea aliaje. Are un punct de topire ridicat, este dens și acționează ca cel mai rezistent metal la coroziune. Bijutierii o adaugă la platină, pentru că o îngreunează de trei ori, iar bijuteriile din acest aliaj practic nu se uzează și arată foarte frumos. Este, de asemenea, solicitat în fabricarea de instrumente chirurgicale, contacte electrice, precizie cântare de laborator. Ei fac sfaturi pentru stilouri scumpe din el. Iridiul este utilizat în inginerie aerospațială, biomedicină, stomatologie și industria chimică. Pe parcursul anului, metalurgia mondială consumă aproximativ o tonă din acest metal. Principalul zăcământ de iridiu este situat în Africa de Sud. Costul său este de 16-18 dolari pe 1 gram.
locul 6: Paladiu- metal usor, flexibil alb-argintiu din grupa platinei. Este foarte ductil, fuzibil, lustruiește bine, nu patează și este destul de rezistent la coroziune. A fost descoperit în 1803 de chimistul britanic William Wollaston, care a separat metalul necunoscut de minereul de platină, care provenea din America de Sud. Astăzi, paladiul devine din ce în ce mai popular în rândul bijutierilor, întrucât prețul său scăzut, disponibilitatea și ușurința le permit designerilor să creeze din acesta cele mai îndrăznețe creații de bijuterii, aparținând diferitelor categorii de preț și stiluri. Metalul de platină este utilizat pe scară largă în dispozitivele de curățare și pentru acoperirile anticorozive. Cea mai mare cantitate din acest element de pe piețele mondiale provine din Rusia, dar există și depozite mari în Africa de Sud. Costul paladiului este de 25-30 USD. pentru un gram.
locul 5: Rodiu Este un metal nobil dur din grupa platinei, cu o culoare argintie și proprietăți reflectorizante puternice. Este foarte dur, rezistent la temperaturi ridicate si oxidare. A fost descoperit în 1803 în Anglia de chimistul William Wollaston în timp ce lucra cu platină nativă. Rodiul este considerat un element rar - aproximativ 30 de tone din acest metal sunt extrase anual. Cele mai mari zăcăminte sunt în Rusia, Africa de Sud, Columbia și Canada. Aproximativ 80% din rodiu servește ca catalizator în industria auto și chimică. Se folosește la fabricarea oglinzilor și farurilor pentru mașini, iar în bijuterii este folosită la prelucrarea finală a produselor. Principalul avantaj al rodiului este participarea la producție reactoare nucleare. Costul metalului de platină valoros variază între 30-45 de dolari pe 1 gram.
locul 4: Aur- principalul metal prețios, care în natură se găsește exclusiv în forma sa pură. Este foarte puternic, omogen, rezistent la coroziune și este considerat cel mai maleabil. Datorită durabilității și ductilității sale, aurul a fost cel mai popular metal nobil timp de mulți ani. Folosit pe scară largă în bijuterii, electronice, stomatologie. Cele mai mari țări miniere de aur sunt SUA, China, Africa de Sud, Australia. Costul unui gram de aur pe piața mondială este de 35-45 USD.
locul 3: Platină- un metal nobil de culoare alb-argintie cu un luciu deosebit, care se gaseste in natura doar ca aliaj natural cu alte metale: nobil si de baza. A câștigat o mare popularitate datorită plasticității sale inerente, densității și aspectului excelent. Producția acestui metal se realizează ca urmare a unor procese chimice complexe. Pe lângă producția de bijuterii și monede, platina este utilizată pe scară largă în industria medicală și electronică, în aeronautică și în producția de arme. Cele mai mari țări producătoare de platină sunt Africa de Sud, Rusia, SUA, Zimbabwe și Canada. Prețul unui gram din acest metal fluctuează între 40-50 de dolari.
locul 2: Osmiu-187- un izotop rar, al cărui proces de extracție este deosebit de dificil și durează aproximativ nouă luni. Este o pulbere neagră, fin-cristalină, cu o nuanță violet, care poartă titlul de cea mai densă substanță de pe planetă. În același timp, izotopul Osmium-187 este foarte fragil, poate fi zdrobit în particule mici într-un mortar obișnuit. Are o importanta valoare de cercetare, este folosit ca catalizator pentru reactii chimice, pentru fabricarea instrumentelor de masura de inalta precizie si in industria medicala. Kazahstanul este primul și singurul stat care vinde Osmium-187 pe piața mondială. Valoarea de piață a metalului unic este de 10.000 USD. pe 1 gram, iar în Cartea Recordurilor Guinness este estimat la 200 de mii de dolari SUA.
locul 1: California-252- unul dintre izotopii Californiei, cel mai scump metal din lume, al cărui cost ajunge la 10 milioane de dolari SUA per 1 gram. Prețul său fabulos este pe deplin justificat - numai 20-40 de micrograme din acest element sunt produse anual, iar oferta totală mondială nu este mai mare de 8 grame. Ei creează californiu-252 în laborator folosind două reactoare nucleare situate în SUA și Rusia. Acest metal a fost obținut pentru prima dată la Universitatea din California din Berkeley în 1950. Unicitatea Californiei constă nu numai în costul său, ci și în proprietățile sale speciale - energia generată de un gram de izotop este egală cu energia unui reactor nuclear mediu. Utilizarea celui mai scump metal din lume se extinde și în domeniul medicinei și cercetării științifice a fizicii nucleare. Californiul-252 este o sursă puternică de neutroni, ceea ce îi permite să fie utilizat pentru a trata tumorile maligne acolo unde alte terapii cu radiații sunt ineficiente. Metalul unic face posibilă strălucirea prin părți ale reactoarelor, părți ale aeronavei și detectarea daunelor care sunt de obicei ascunse cu grijă de razele X. Cu ajutorul lui, este posibil să găsiți rezerve de zăcăminte de aur, argint și petrol în măruntaiele pământului.
În fotografie - california lângă unghie
Până la începutul lui 2013, piața reniului a cunoscut trei ani de relativ calm, după o volatilitate semnificativă de la sfârșitul anului 2006 până în 2009, când prețul spot a atins un vârf la aproape 12.000 USD/kg pe fondul consumului în creștere vertiginoasă în superaliajele spațiale. De la sfârșitul anului 2009, prețul spot al reniului a rămas sub 5.000 USD/kg și a scăzut la 3.500 USD-3.700 USD/kg în ianuarie 2013.
În ciuda unor provocări din industrie, Roskill consideră că resursele primare și secundare sunt în prezent suficiente pentru a permite producătorilor și potențialilor producători să țină pasul cu cererea. Aceasta ar trebui să însemne o continuare a perioadei de stabilitate pe piața reniului și securitatea aprovizionării consumatorilor la prețuri accesibile.
Reniul este rezistent la reflow și este utilizat în superaliaje pentru paletele turbinelor cu gaz utilizate la temperaturi extrem de ridicate în motoarele aerodinamice și turbinele cu gaz industriale. Din cauza temerilor legate de securitatea aprovizionării, prețul reniului a avut perioade de mare volatilitate, descurajând astfel producătorii de aliaje să se bazeze pe metal.
La începutul anilor 2000, piața de reniu era probabil în surplus, deoarece producția a continuat să crească, în ciuda scăderii producției de motoare aerodinamice între 2002 și 2005. Din 2007 până în 2009, producția de reniu a fost mai mică, în timp ce cererea de metal din industria aerospațială, dimpotrivă, a început să crească. Ca urmare, surplusurile care crescuseră la începutul anilor 2000 au fost epuizate rapid.
Între 2009 și 2012, aprovizionarea cu reniu era probabil în echilibru aproximativ cu consumul. În următorii ani, Roskill prezice că producătorii ar trebui să înțeleagă mai bine piața și să poată ajusta producția de metal în funcție de cerere.
Pe lângă contribuția sa neprețuită la stabilitatea superaliajelor și siguranța motoarelor cu reacție, reniul este utilizat în catalizatorii de conversie în producția de produse petroliere cu octan ridicat.
Este, de asemenea, utilizat ca promotor în catalizatori în operațiunile de transformare gaz în lichid și, deși până acum acest lucru sferă mică consum, acesta poate deveni mult mai important pe termen lung, în lumina expansiunii rapide a producției de gaze de șist în SUA și în alte părți.
Principalele aplicații ale reniului
Superaliajele pe bază de nichel care conțin reniu sunt utilizate în camerele de ardere ale palelor turbinei și duzele de evacuare ale motoarelor cu reacție. Aceste aliaje conțin în mod obișnuit 3% și unele chiar 6% reniu, făcând construcția motoarelor cu reacție cea mai mare utilizare pentru un element care are o importanță militară strategică critică pentru utilizarea în motoarele cu reacție și rachete militare de înaltă performanță.
Următoarea zonă cea mai importantă a consumului de reniu este catalizatorii bimetalici de platină și reniu pentru industria chimică, care sunt utilizați în rafinarea petrolului pentru a produce hidrocarburi cu octan mare care sunt utilizate în producția de benzină fără plumb. Alte aplicații includ aliaje în construcția creuzetului, contacte electrice, electromagneți, tuburi vid, elemente de încălzire, senzori de ionizare, spectrografe de masă, acoperiri metalice, semiconductori, senzori de control al temperaturii, termocupluri și tuburi vid.
Prețurile reniului
Datorită disponibilității sale scăzute în raport cu cererea, reniul este unul dintre cele mai scumpe metale. Conform datelor istorice publicate pe Metalprices.com, prețul lunar mediu spot al reniului din decembrie 2010 până în august 2012 a fost de 4.318 USD/kg. Intervalul de preț în această perioadă a fost: un minim de aproximativ 4050 USD/kg și un maxim de aproximativ 4550 USD/kg. Cu toate acestea, în aceeași perioadă, prețul mediu al reniului metalic, bazat pe datele privind valoarea vamală a Biroului de Recensământ din SUA, a fost de aproximativ 2.000 USD/kg, sugerând existența unei piețe cu două niveluri. Motivul acestei diferențe între prețul spot și statisticile de import constă în contractele pe termen lung (LTAS) dintre cel mai mare exportator mondial de reniu Molymet (Chile) și cei mai mari consumatori de metal din lume, care sunt producători de motoare cu reacție: GE, Pratt & Whitney și Rolls Royce și partenerii lor contractuali pentru producția de aliaje.
Sistemul LTAS a fost creat cu mulți ani în urmă și este respectat cu strictețe în ciuda fluctuațiilor sălbatice de pe piața spot, unde prețurile reniului au ajuns la 12.000 USD/kg în august 2008. LTAS și acordurile cu preț fix bazate pe acestea - un avantaj clar pentru producătorii de motoare cu reacție în ultimii ani - expiră în 2013. Mulți din industrie bănuiesc că Molymet va adopta o schemă de prețuri bazată mai mult pe prețurile pieței, în loc să mențină schema actuală de contract cu preț scăzut și pe termen lung.
Prognoza pieței mondiale a reniului
Compușii reniului conținuți în concentratele de molibden sunt obținuți din depozite de porfir de cupru, iar renul este recuperat ca produs secundar în timpul prăjirii unor astfel de concentrate de molibden.
Produsele care conțin reniu includ perrenat de amoniu (APR), pulbere metalică și acid reniu. Față de cele 15 milioane de tone de cupru din care este extras, oferta de reniu primar este de aproximativ 46 de tone anual, iar cererea de metal este de aproximativ 54 de tone. Dar această piață mică are aplicații mari, cum ar fi adăugarea de 3% în superaliaje de nichel și 0,3% cu platină în catalizatori bimetalici pentru producția de produse petroliere.
Cea mai mare parte a reniului este exportată sub formă de granule de metal pur de 99,9%, 90% sau mai mult fiind exportate în SUA. Peste 80% din renul mondial este consumat în producția de superaliaje pentru utilizare în principal în aliaje pentru producția de motoare cu reacție cu turbine cu gaz. Previziunile actuale privind cererea viitoare de reniu din industria aerospațială sunt optimiste, deoarece flota globală de avioane se așteaptă să se dubleze în următorii 20 de ani. Conform ultimelor prognoze ale Boeing, călătoriile aeriene vor crește cu o medie de 5% pe an în următoarele două decenii, cu o creștere trafic de marfă va avea o medie de 5,2% pe an. Pe lângă aceste previziuni puternice pentru aeronavele civile, investițiile militare în aeronave de înaltă tehnologie vor duce la o creștere suplimentară a producției de motoare cu reacție. De exemplu, la începutul lunii august 2012, Rusia și-a anunțat planurile de a moderniza Forțele Aeriene până în 2020 și de a aloca 723 de miliarde de dolari pentru achiziționarea a 600 de aeronave noi, 1.000 de elicoptere noi și revizuire aeronavele existente în această perioadă.
În cea de-a șaptea revizuire anuală a pieței aeronavelor, lansată în decembrie 2013, Boeing prezice că investitorii în cele mai mari piete aeronavele vor oferi finanțare pentru încă un an record pentru producția de linie în lume. cost total contractele pentru furnizarea de avioane comerciale ar putea ajunge la 112 miliarde de dolari în 2014, în timp ce cota combinată a Boeing și a concurentului său european Airbus va reprezenta 95% din această piață.
Pentru perioada 05.12.16 - 24.07..6%. Dinamica prețului reniului pentru ultimele 3 luni este prezentată în grafic:
| 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 |
Reniu: Dinamica modificărilor prețurilor pe piața mondială |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Reniul este un metal argintiu ușor pământ rar. Reniul aparține metalelor refractare, are rezistență pe termen lung la temperaturi ultraînalte (de la 1000 la 2000 C). Metalul este rezistent la soluții de acizi fluorhidric și clorhidric la o temperatură care nu depășește 100 C, reniul nu interacționează cu azotul.
Reniul este extras din molibden și din unele concentrate de cupru. Procentul de metal în soluțiile de molibden variază de la 0,01 la 0,04%, în concentrate de cupru - de la 0,002 la 0,003%. Reniul este extras din nămol și praf prin levigare cu o soluție slabă de acid sulfuric cu adaos de piroluzit, care este un agent oxidant. La următoarea etapă a producției de reniu se utilizează metoda de extracție sau sorbție. În urma acestui tratament se obține perrenat de amoniu, la reducerea căruia cu hidrogen se obține pulbere de reniu. Prelucrarea ulterioară a pulberii de reniu are loc prin utilizarea metodelor de metalurgie a pulberilor sau topirea zonelor.
cel mai mare Producătorii ruși reniul sunt:
CJSC „Promelectronics”;
- SA „GIREDMET”;
- OAO Pobedit.
Reniul este utilizat în dispozitive electronice și semiconductoare de vid. Metalul poate fi utilizat în procesele de dehidrogenare și hidrogenare ca catalizator de înaltă calitate.
În medicină, renul este utilizat pentru fabricarea instrumentelor medicale specializate, precum și pentru efectuarea cercetare științificăîn tratamentul multor boli. Metalul este folosit ca aditiv pentru obținerea aliajelor capabile să funcționeze în condiții de vid, precum și a celor utilizate pentru producerea de termocupluri, catozi și contacte electrice.
Reniul este folosit în bijuterii, metalul este folosit ca acoperire pentru bijuterii.
Electronica radio folosește aliaje de reniu pentru a produce microcipuri. Aliajele pe bază de reniu sunt folosite ca acoperiri de protecție pentru piesele și suprafețele metalice. Acoperirile de protecție cu reniu sunt semnificativ superioare acoperirilor de protecție cu zinc și crom. Straturile de protecție cu reniu sunt aplicate pe piesele și suprafețele metalice, care sunt supuse unor cerințe crescute de rezistență la uzură, rezistență la coroziune și rezistență.
Adăugarea de reniu la tungsten și molibden facilitează prelucrarea ulterioară a datelor metale refractare.
Reniul este un element chimic cu număr atomic 75 în Tabelul periodic al elementelor chimice al lui D. I. Mendeleev, notat prin simbolul Re (lat. Reniu).
Numărul atomic - 75
Masa atomică - 186,21
Densitate, kg/m³ - 21000
Punct de topire, ° С - 3180
Capacitate termică, kJ / (kg ° С) - 0,138
Electronegativitatea - 1,9
Raza covalentă, Å - 1,28
prima ionizare potenţial, ev - 7,87
Istoria descoperirii reniuluiIstoria elementului #75, ca și istoria multor alte elemente, începe în 1869, anul descoperirii legii periodice.
Mendeleev a numit elementele lipsă din grupa VII „ekamarganese” și „dvimarganese” (din sanscrită „eka” - unu și „dvi” - doi). Cu toate acestea, spre deosebire de ekaboron (scandiu), ekaaluminiu (galiu) și ekasilicon (germaniu), aceste elemente nu au fost descrise în detaliu. Cu toate acestea, în curând au apărut destul de multe rapoarte, ai căror autori pretindeau că l-au descoperit pe Dwimarganese. Așadar, în 1877, omul de știință rus S. Kern a anunțat descoperirea elementului devia, care ar putea lua locul dvimarganezului în tabelul periodic. Mesajul lui Kern nu a fost luat în serios, deoarece nu a fost posibil să-și repete experimentele. Cu toate acestea, reacția calitativă la acest element descoperit de Kern (prin complexul de rodanidă) rămâne baza metodei analitice de determinare a reniului...
Căutarea sistematică a analogilor nedescoperiți ai manganului a început în 1922 de către chimiștii germani Walter Noddack și Ida Takke, care mai târziu a devenit soția lui Noddack. Ei erau conștienți de faptul că elementul 75 nu ar fi ușor de găsit: în natură, elementele cu numere atomice impare sunt întotdeauna mai puțin comune decât vecinii lor din stânga și din dreapta. Și aici chiar și vecinii - elementele nr. 74 și 76, wolfram și osmiul - sunt destul de rari. Abundența osmiului este de aproximativ 10–6%, prin urmare, pentru elementul nr. 75, ar trebui de așteptat o valoare și mai mică, aproximativ 10–7%. Deci, apropo, s-a dovedit... Inițial, minereurile de platină, precum și mineralele pământurilor rare - columbitul, gadolinitul, au fost alese pentru a căuta un nou element. Minereurile de platină au trebuit curând abandonate - erau prea scumpe. Cercetătorii - Noddack și asistentul lor Berg - și-au concentrat toată atenția asupra mineralelor mai accesibile și au trebuit să facă o treabă cu adevărat titanică. Izolarea preparatelor unui element nou într-o cantitate disponibilă pentru examinarea cu raze X a necesitat repetarea repetată a operațiilor monotone și îndelungate: dizolvare, evaporare, leșiere, recristalizare. În total, peste 1.600 de mostre au fost prelucrate pe parcursul a trei ani. Abia după aceea, cinci linii noi aparținând elementului nr. 75 au fost descoperite în spectrul de raze X al uneia dintre fracțiile columbite. Noul element a fost numit reniu - în onoarea provinciei Rin, locul de naștere al lui Ida Noddack.
La 5 septembrie 1925, la o întâlnire a chimiștilor germani la Nürnberg, Ida Noddack a anunțat descoperirea reniului. În anul următor, același grup de oameni de știință a izolat primele 2 mg de reniu din mineralul molibdenit MoS 2 .
La câteva luni după această descoperire, chimistul ceh Druce și englezul Loring au raportat că au descoperit elementul 75 în mineralul de mangan piroluzit MnO 2 . Astfel, numărul oamenilor de știință care au descoperit reniul a crescut la cinci. Mai târziu, un membru de onoare al Academiei Cehoslovace de Științe, I. Druce, a scris de mai multe ori că, pe lângă el și Loring, soții Noddak și Berg, încă doi oameni de știință, Heyrovsky și Doleizhek, ar trebui să împărtășească onoarea de a descoperi reniul. .
Conținutul de reniu din scoarța terestrăReniul este unul dintre cele mai rare elemente din scoarța terestră. Numărul său Clarke este 10 −3 g/t. În proprietățile geochimice, este similar cu vecinii săi mult mai obișnuiți în sistem periodic- molibden si wolfram. Prin urmare, sub formă de impurități mici, intră în mineralele acestor elemente. Principala sursă de reniu sunt minereurile de molibden din unele zăcăminte, de unde este extras ca component asociat.
Reniul apare ca un mineral rar dzhezkazganit (CuReS 4) găsit în apropierea orașului kazah Dzhezkazgan. În plus, ca impuritate, reniul este inclus în columbit, pirite, precum și în zircon și minerale din elementele pământurilor rare.
Dispersia extremă a reniului este evidențiată de faptul că se cunoaște un singur zăcământ de reniu profitabil din punct de vedere economic, situat în Rusia: rezervele sale sunt de aproximativ 10-15 tone. Acest câmp a fost descoperit în 1992 pe vulcanul Kudryavy, Insula Iturup, Insulele Kurile de Sud. Câmpul este reprezentat de un câmp de fumarole cu surse permanente de fluide profunde la temperatură înaltă - fumarole. Aceasta înseamnă că depozitul se formează activ până în prezent. Reniul se găsește aici sub forma mineralului reniit ReS 2 , cu o structură asemănătoare cu molibdenitul.
Proprietățile fizice ale reniuluiReniul este al patrulea element cu cea mai mare densitate în stare solidă.
Reniul cristalizează într-o rețea compactă hexagonală (a = 2,760 Å, c = 4,458 Å). Raza atomică 1,373 Å, rază ionică Re7+ 0,56 Å. Reniul este un metal greu refractar care seamănă cu oțelul în aspect. Densitate 21,03 g/cm3; p.t. 3180°C, tbp 5900°C. Pulbere metalică - neagră sau gri închis, în funcție de dispersie. După o serie de proprietăți fizice, reniul se apropie de metalele refractare din grupa VI (molibden, wolfram), precum și de metalele din grupa platinei. Metalul pur este ductil la temperatura camerei, dar datorită modulului mare de elasticitate după prelucrare, duritatea reniului crește foarte mult din cauza călirii prin muncă. Pentru a restabili plasticitatea, este recoaptă în hidrogen, un gaz inert sau vid. În ceea ce privește punctul de topire, renul ocupă locul al doilea în rândul metalelor, al doilea după wolfram și al patrulea ca densitate (după osmiu, iridiu și platină). Capacitate termică specifică 153 j/(kg K), sau 0,03653 cal/(g grade) (0-1200 °C). Coeficientul termic de dilatare liniară 6,7 10-6 (20-500 °C). Rezistență electrică de volum specific 19,3 10-6 ohm cm (20 °C). Temperatura de trecere la starea de supraconductivitate este de 1,699 K; functia de lucru 4,80 eV, paramagnetica.
În ceea ce privește refractaritatea, renul este al doilea după wolfram. Spre deosebire de wolfram, reniul este ductil în stare turnată și recristalizată și se deformează la rece. Modulul de elasticitate al reniului este de 470 Gn/m2 sau 47.000 kgf/mm2 (mai mare decât cel al altor metale, cu excepția Os și Ir). Acest lucru are ca rezultat o rezistență ridicată la deformare și o întărire rapidă în timpul tratamentului sub presiune. Reniul se caracterizează printr-o rezistență ridicată pe termen lung la temperaturi de 1000-2000 °C.
Reniul rezistă la încălzirea și răcirea repetate fără pierderi de rezistență. Rezistența sa la temperaturi de până la 1200 °C este mai mare decât cea a tungstenului și o depășește semnificativ pe cea a molibdenului. Rezistivitatea electrică a reniului este de patru ori mai mare decât a wolframului și a molibdenului.
Proprietățile chimice ale reniuluiReniul compact este stabil în aer la temperaturi obișnuite. La temperaturi peste 300°C, se observă oxidarea metalului; oxidarea are loc intens la temperaturi peste 600°C. Reniul este mai rezistent la oxidare decât wolfram, nu reacționează direct cu azotul și hidrogenul; pulberea de reniu absoarbe doar hidrogenul. Când este încălzit, reniul interacționează cu fluorul, clorul și bromul. Reniul este aproape insolubil în acizi clorhidric și fluorhidric și reacționează doar puțin cu acidul sulfuric chiar și atunci când este încălzit, dar este ușor solubil în acid azotic. Reniul formează un amalgam cu mercur.
Reniul reacționează cu soluții apoase de peroxid de hidrogen pentru a forma acid reniu.
Atomul Re are șapte electroni exteriori; configurația nivelurilor de energie mai înalte 5d56s2. Reniul este stabil în aer la temperaturi obișnuite. Oxidarea metalului cu formarea de oxizi (ReO3, Re2O7) se observă începând de la 300 °C și se desfășoară intens peste 600 °C. Reniul nu reacționează cu hidrogenul până la punctul de topire. Nu interacționează deloc cu azotul. Reniul, spre deosebire de alte metale refractare, nu formează carburi. Fluorul și clorul reacționează cu reniul atunci când sunt încălzite pentru a forma ReF6 și ReCl5; metalul nu interacționează direct cu bromul și iodul. Vaporii de sulf la 700-800 ° C dau sulfură ReS2 cu reniu.
Reniul nu se corodează în acizii clorhidric și fluorhidric de orice concentrație la rece și când este încălzit la 100 °C. În acid azotic, acid sulfuric concentrat fierbinte, în peroxid de hidrogen, metalul se dizolvă pentru a forma acid reniu. În soluțiile alcaline, atunci când este încălzit, reniul se corodează încet, alcaliile topite îl dizolvă rapid.
Pentru reniu, sunt cunoscute toate stările de valență de la +7 la -1, ceea ce determină numărul mare și varietatea compușilor săi. Compușii de reniu heptavalent sunt cei mai stabili. Anhidrida de reniu ReO7 este o substanță galben deschis, foarte solubilă în apă. Acid reniu HReO4 - incolor, puternic; agent oxidant relativ slab (spre deosebire de mangan HMnO4). Când HReO4 interacționează cu alcalii, oxizi sau carbonați de metal, se formează sărurile acestuia, perrenați. Compușii altor stări de oxidare ale reniului - oxid portocaliu-roșu (VI) ReO3, oxid maro închis (IV) ReO2, cloruri și oxicloruri volatile ReCl5, ReOCl4, ReO3Cl și altele.
Tehnologie pentru obținerea reniuluiReniul este obtinut prin prelucrarea materiilor prime cu un continut foarte scazut de componenta tinta (in principal materii prime de cupru si sulfura de molibden).
Prelucrarea materiilor prime de cupru și molibden care conțin sulfură de ren se bazează pe procese pirometalurgice (topire, transformare, prăjire oxidativă). În condiții de temperatură ridicată, renul se sublimează sub formă de oxid superior Re 2 O 7 , care este apoi reținut în sistemele de colectare a prafului și gazelor.
În cazul sublimării incomplete a reniului în timpul prăjirii concentratelor de molibdenită, o parte din acesta rămâne în cenuşă şi apoi trece în soluţii de amoniac sau sodă pentru levigarea cenuşilor. Astfel, soluțiile de acid sulfuric ale sistemelor umede de colectare a prafului și lichidele-mamă după prelucrarea hidrometalurgică a cenușii pot servi drept surse pentru obținerea reniului în timpul prelucrării concentratelor de molibdenită.
La topirea concentratelor de cupru, 56-60% din reniu este transportat cu gaze. Reniul neredus trece complet în mată. La transformarea acestuia din urmă, reniul conținut în acesta este îndepărtat cu gaze. Dacă pentru producerea acidului sulfuric se folosesc gaze de cuptor și de convertor, atunci reniul este concentrat în acidul sulfuric circulant de spălare a precipitatoarelor electrostatice sub formă de acid reniu. Astfel, spălarea cu acid sulfuric este principala sursă de obținere a reniului în prelucrarea concentratelor de cupru.
Principalele metode de izolare din soluții și purificare a reniului sunt extracția și sorbția.
Exploatarea mondială a reniuluiProducția mondială de reniu în 2006 s-a ridicat la aproximativ 40 de tone.
Reniul este un metal scump: un kilogram de reniu costă aproximativ 1.000 de dolari. Reniul de înaltă puritate este și mai scump.
Surse brute și rezerve de reniuÎn ceea ce privește rezervele de reniu, Statele Unite ocupă primul loc în lume, iar Kazahstanul ocupă locul al doilea.
Rezervele totale mondiale de reniu sunt de aproximativ 13.000 de tone, inclusiv 3.500 de tone de materii prime de molibden și 9.500 de tone de cupru. Cu un nivel prospectiv de consum de reniu în cantitate de 40-50 de tone pe an, acest metal poate fi suficient pentru omenire pentru încă 250-300 de ani. Această cifră este o estimare fără a lua în considerare gradul reutilizare metal. În 2002, exportul de reniu din Chile s-a ridicat la 20,57 tone, sau 58% din producția mondială de reniu. Reniul este produs în Chile de Molybdenos y Metales SA. Reniul se obține sub formă de brichete, granule sau pulbere. A doua în lume în ceea ce privește producția de reniu este fabrica de minerit și topire Zhezkazgan din Kazahstan: produce 8,5 tone de reniu pe an. În Uzbekistan, la o mină de uraniu din regiunea Navoi, 500-1000 kg de
reniu. LA
Statele Unite produc reniu de către Phelps Dodge ca produs secundar al îmbogățirii minereului de cupru-molibden din zăcământul Sierrita. Aici se produc anual aproximativ 4 tone de reniu.
Rezervele de reniu sub formă de renit de pe insula Iturup sunt estimate la 10-15 tone, sub formă de gaze vulcanice - până la 20 de tone pe an.
Din punct de vedere practic, cele mai importante materii prime pentru producerea de reniu primar la scară industrială sunt concentratele de molibden și sulfură de cupru. În soldul total al producției de reniu din lume, acestea reprezintă mai mult de 80%. Restul este reprezentat în principal de materii prime secundare.
Exploatarea reniului în RusiaÎn 1992, geologii au avut noroc - au găsit reniu pe teritoriul Rusiei și nu sub formă de impurități în alte minerale, ci singura acumulare unică a mineralului reniu cunoscut în lume!
Reniul sub formă de mineral a fost descoperit de oamenii de știință aproape întâmplător. Pe Sakhalin, în orașul Yuzhno-Sahalinsk, există Institutul de Vulcanologie și Geodinamică al Academiei Ruse de Științe ale Naturii. Directorul său, Heinrich Semenovich Steinberg, organizează de mulți ani expediții geologice științifice, cu participarea oamenilor de știință din Novosibirsk, Moscova, Irkutsk și alte orașe. Și astfel, în timpul unei astfel de expediții în 1992, angajații Institutului de Mineralogie Experimentală (este situat în orașul Cernogolovka, lângă Moscova) și ai Institutului de Geologie a Depozitelor de Minereu (Moscova) au efectuat observații de regim asupra vulcanilor din sud. Creasta Kuril și în vârful vulcanului Kudryavy de pe insula Iturup, în locurile în care un gaz vulcanic a găsit un nou mineral - reniul. În exterior, semăna cu molibdenitul obișnuit, dar s-a dovedit a fi sulfură de reniu. Conținutul de reniu în el ajunge la 80%. A fost aproape un miracol - o aplicație pentru posibilitatea de utilizare industrială a renitului pentru obținerea reniului.
Vulcanul Kudryavy, înalt de 986 de metri, este un vulcan de așa-numitul tip hawaian. Spre deosebire de vulcanii gazosi care explodează, mocnește în liniște. Și într-o noapte întunecată, privind în crater, poți vedea lavă înroșită în adâncuri. Uneori, lava iese la suprafață și se răspândește de-a lungul versanților. Adevărat, Curly s-a comportat calm în ultima sută de ani - se pare că este bine curățat cu gaze, astfel încât lava nu stropește. Suprafața craterului vulcanului Kudryavy are dimensiuni de 200x400 de metri. Există șase câmpuri de fumarole pe craterul Kudryavoy - zone de 30x40 de metri cu un număr mare de ieșiri de gaz. Un fum gălbui fumează mereu deasupra lor.
Oamenii de știință s-au întrebat de unde ar putea proveni sulfura de ren în vârful vulcanului și au ajuns la concluzia că se cristalizează sub formă de ace direct din gazul vulcanic. Din cele șase câmpuri de fumarole disponibile, patru sunt la temperatură ridicată. Gazele vulcanice din ele au o temperatură de 500 până la 940 de grade Celsius. Și numai în astfel de câmpuri „fierbinți” se formează un nou mineral de reniu. Acolo unde este mai frig, există mult mai puțin renit, iar la temperaturi sub 200 de grade practic lipsește. Aceasta este unicitatea vulcanului Kudryavy: la urma urmei, gazele vulcanice care ies la suprafață în câmpurile de fumarole ale altor vulcani sunt mult mai puțin fierbinți.
Excepție este singurul vulcan Kilauea, care se află în Hawaii. Gazele sale au, de asemenea, o temperatură ridicată, dar, totuși, conținutul de reniu din ele este de două ori mai mic decât în emisiile de gaze ale vulcanului Kudryavy. Și este aproape imposibil să prindeți gaze pe Kilauea - vulcanul hawaian erupe în mod constant fluxuri de lavă încinsă.
Steinberg și colaboratorii săi au calculat câtă sulfură de ren s-a acumulat pe vulcan peste o sută de ani de „muncă” în regim staționar. S-a dovedit că nu atât de mult - 10-15 tone. Acest lucru ar fi suficient pentru Rusia pentru un an și jumătate.
Oamenii de știință ruși au decis să verifice conținutul acestui metal în gazele vulcanice. Cu ajutorul unor instrumente special concepute, s-a constatat că reniul conținea aproximativ un gram pe tonă. Și într-o singură zi, vulcanul emite aproximativ 50 de mii de tone de gaze în atmosferă. Este vorba de 20 de tone de reniu anual. Și peste o sută de ani, peste 2.000 de tone de reniu au zburat în conductă, care s-a împrăștiat în jurul planetei.
Oamenii de știință au mai descoperit că gazele vulcanice conțin nu numai reniu, ci și cel puțin o duzină de alte elemente rare însoțitoare: germaniu, bismut, indiu, molibden, aur, argint și alte metale.
Aplicarea reniuluiCele mai importante proprietăți ale reniului, care determină utilizarea acestuia, sunt: un punct de topire foarte ridicat, rezistența la reactivi chimici, activitatea catalitică (în aceasta este aproape de platinoizi).
La începutul anilor 1970, a fost fabricat un catalizator pe bază de ren care a contribuit la producerea de hidrocarburi aromatice. Astăzi, un aliaj de nichel și reniu, denumit „monocristal”, este utilizat la fabricarea pieselor de turbine cu gaz, deoarece are o rezistență mare la temperaturi ridicate și la temperaturi extreme. Aliajul rezistă la temperaturi de până la 1200 C, astfel încât turbina poate menține o temperatură constant ridicată, ardend complet combustibilul, astfel încât cu gazele de eșapament să fie emise mai puține substanțe toxice.
Aproximativ 75% din tot renul consumat a fost cheltuit în anii 80 în industria petrolului pentru producerea unui catalizator de reniu-platină. Se estimează că aproximativ 5 mii de tone de platină (conținând 15 tone de reniu) sunt utilizate în prezent în acest scop. Deoarece platina și renul sunt foarte scumpe, acești catalizatori sunt în mod regulat, după 3-5 ani, supuși valorificării pentru reciclare. În acest caz, pierderile de metal nu depășesc 10%. Principalul furnizor de catalizator este W.C. Heraeus GmbH & Co. KG." În prezent, nicio turbină cu gaz nu este realizată fără utilizarea unui aliaj rezistent la căldură care conține reniu. În acest scop, 66% din producția totală de reniu, sau 27 de tone/an, este consumată în prezent.
Este folosit în electronică și inginerie electrică (termocupluri, anti-catozi, semiconductori, tuburi electronice etc.). Japonia folosește reniul în special în această ramură a industriei (65-75% din consumul său).
Cererea globală de metale rare se modifică, de obicei, la trepte. Interesul pentru ele nu este constant, ci pulsatoriu. Depinde de introducerea în producție a noilor aliaje high-tech cu diverși aditivi. Astăzi, este necesar să se adauge niște metale rar la astfel de aliaje, iar mâine, poate, va fi găsit un înlocuitor pentru acesta, iar nevoia de a-l va dispărea aproape complet. În ceea ce privește reniul, acum zece ani era rar folosit. În perioada 1925-1967, industria mondială a consumat doar 4,5 tone de reniu. Și astăzi doar necesarul Statelor Unite este de aproximativ 30 de tone pe an. Statele Unite reprezintă peste 50% din consumul mondial de reniu, iar în ultimii cinci ani, cererea pentru acest metal rar a crescut de 3,6 ori.
Reniul este utilizat la fabricarea:
- catalizatori de platină-reniu utilizați pentru sinteza unei componente de benzină cu octan ridicat utilizat pentru a produce benzină comercială care nu necesită adăugarea de plumb tetraetil.
- Termocupluri tungsten-reniu pentru măsurarea temperaturilor de până la 2200 °C
- aliaje cu wolfram și molibden. Adăugarea de reniu crește simultan rezistența și ductilitatea acestor metale.
- filamente în spectrometrele de masă și manometrele ionice.
- motoare cu reactie. În special, aliajele monocristaline care conțin nichel-reniu cu rezistență crescută la căldură sunt utilizate pentru fabricarea palelor de turbine cu gaz.
În plus, contactele electrice cu autocurățare sunt fabricate din reniu. Când circuitul este închis și rupt, are loc întotdeauna o descărcare electrică, în urma căreia metalul de contact este oxidat. Reniul se oxidează exact în același mod, dar oxidul său Re 2 O 7 este volatil la temperaturi relativ scăzute (punctul de fierbere este de numai 362,4 ° C) și prin urmare, în timpul descărcărilor, se evaporă de pe suprafața de contact. Prin urmare, contactele de reniu servesc foarte mult timp.
Rolul biologic al reniuluiEste puțin probabil ca renul să fie implicat în procesele biochimice. În general, se cunosc foarte puține lucruri despre efectul reniului asupra organismelor vii, toxicitatea acestuia nu a fost studiată, așa că trebuie să fii atent când lucrezi cu compușii săi.
