Добыча и применение рения в технологиях. Рений свойства и применение

Рений – применение, цена за грамм и свойства металла

Добыча и применение рения в технологиях. Рений свойства и применение

Одним из самых востребованных редчайших металлов в мире. И это неудивительно, ведь сегодня цена грамма рения на мировом рынке составляет в среднем около 9 долларов или 514 рублей.

Чтобы понимать, с чем связана такое востребованное применение рения и, соответственно, его цена, рассмотрим более подробно физико-химические свойства и сферы применения металла.

История происхождения

Еще в конце 19 века Д. Менделеев выдвинул предположение о существовании нового элемента, который был аналогичен марганцу, при этом атомный вес составлял около 190. Поэтому известный химик и дал такое название новому гипотетическому металлу, как три марганец.

Однако в чистом виде рений был выделен в 1925 году немецкими учеными-химиками супругами Ноддак. Так как эта семья проживала недалеко от реки Рейн, то новый металл, соответственно, получил название рений.

Стоит также отметить, что рений стал последним открытым нерадиоактивным химическим элементом.

Особенности добычи

На сегодняшний день мировые запасы рения оцениваются в 17 тыс. тонн.

Как правило, он извлекается из следующих природных материалов:

  • молибденовые руды;
  • углесодержащее сырье;
  • джезкаганит;
  • колчедан;
  • циркон;
  • некоторые редкоземельные минералы.

Среди стран, в которых расположены наибольшие месторождения рения можно смело отметить:

  • Чили;
  • США;
  • Россия;
  • Канада;
  • Казахстан;
  • Перу;
  • Армения;
  • Узбекистан.

Стоит отметить, что самородных месторождений рения не существует, так как он добывается из медно-молибденовых руд, при этом немаловажным является тот аспект, что извлечение металла из породы происходит только после получения меди или молибдена.

Производство

Прежде всего, стоит понимать, что производство рения является довольно затратным и трудоемким процессом, который, как правило, происходит в ряд следующих этапов:

  • материал извлекается из породы посредством выщелачивания, при этом используется слабо концентрированный раствор серной кислоты;
  • перренат аммония получают такими способами, как электролиз, ионный обмен, сорбция или экстракция;
  • непосредственно рений в виде порошка получают путем восстановления перрената, при этом в реакции обязательно присутствует водород;
  • порошкообразный материал преобразуют в металл металлургическим методом, а в отдельных случаях производят выплавку в печи;
  • для снижения потерь рения при переплавке используют такие установки, как фильтры, циклоны и скрубберы, которые в значительной степени увеличивают объем получаемого металла.

Применение новейших технологий при производстве рения позволяет получить металл высокого качества.

Свойства 

Прежде всего, стоит понимать, что рений – это твердый и плотный по структуре металл с белым оттенком. В химической таблице Менделеева этот элемент имеет атомный номер 75.

Среди физико-химических особенностей рения нужно выделить ряд следующих немаловажных аспектов:

  • температура плавления – 3186 0С;
  • температура кипения – 5870 0С;
  • температура рекристаллизации – 2800 0С;
  • плотность  – 24,03 г/см3;
  • модуль упругости элемента – 470 Гн/м2;
  • интенсивное окисление рения начинается при температуре 300 0С;
  • металл не растворяется в кислотных средах – исключение лишь азотная кислота;
  • взаимодействие со ртутью сопровождается образованием амальгамы.

Популярность использования рения, в первую очередь, связана с рядом таких преимущественных свойств, как:

  • высокая жаропрочность;
  • отличная прочность;
  • хорошая устойчивость к коррозии;
  • прекрасная тугоплавкость;
  • высокая устойчивость к окислению;
  • отличная пластичность;
  • хорошая свариемость.

Области применения рения

Уникальные физико-химические свойства дают возможность использовать рений в следующих сферах жизнедеятельности человека:

  1. В нефтеперерабатывающей промышленности является основным компонентом при изготовлении катализаторов, позволяющих получать бензин с высоким октановым числом. Так же рений весьма успешно используется для увеличения пропускной способности установок и оборудования, что в значительной мере повышает эксплуатационный ресурс.
  2. В авиастроительной сфере рений применяют как основной элемент при производстве деталей для сверхзвуковых истребителей. Это связано с тем, что этот металл обладает повышенными характеристиками жаропрочности, при этом стоит знать, что количество рения в сплавах составляет не менее 6%;
  3. В электротехнической промышленности его применение используется при производстве следующих элементов:
  • полупроводники;
  • опоры с вращающейся рамкой, иначе говоря, керны;
  • контактные группы из рения примечательны тем, что на рабочих поверхностях всегда появляется окисел, который быстро улетучивается, иначе говоря, контакты являются самоочищающимися;
  • электронно-лучевые трубки;
  • подогреватели катодов;
  • загенераторные лампы;
  • детали точных приборов.
  1. В ядерной промышленности его начали применять при изготовлении термопар, позволяющих измерить высокую температуру в реакторе. Из этого металла также изготовляются цельнотянутые трубы для отвода тепловыделяющих элементов.
  2. В медицинской области рений применяется в основном при изготовлении специализированных инструментов, которые позволяют успешно выполнять научно-исследовательскую работу и лечение заболеваний разной тяжести.
  3. В ювелирном деле рений нашел успешное применение в покрытии для украшений и драгоценных изделий.

Ценовая политика и динамика цен

Как правило, цены на любую производимую продукцию устанавливаются на основе доступности товара. В этом ракурсе вполне логично сделать вывод о том, что рений является отнюдь не слишком доступным материалом, при этом стоит взять внимание тот факт, что активный спрос на этот металл вполне вероятно диктует динамику цен.

Согласно статистическим данным, мировые запасы рения ориентировочно колеблется от 13 до 17 тыс. тонн, при этом ежегодное потребление рения составляет 40–50 тонн. Исходя из указанных данных, несложно произвести расчеты, которые будут говорить о том, что при таком потреблении человечеству хватит рения на 250 – 300 лет.

Важными аспектами ценообразования на рений являются следующие моменты:

  • основное производство этого металла в мире составляет 80%;
  • остальная часть приходится на вторичное сырье.

Указанные аспекты лишний раз подтверждают тот факт, что вторичный рынок является весьма актуальным моментом в мировом производстве металла.

Немаловажным фактором, влияющим на стоимость рения, оказывает степень его очистки, поэтому цена на металл может варьироваться в достаточно широком диапазоне от 1 до 10 долларов за 1 грамм.

Что же касается динамики мировых цен, то на протяжении 2016–2017 года разница между максимальной и минимальной ценой на этот металл за кг составила 210 долларов, иначе говоря, в последнее время наблюдается тенденция к снижению стоимости материала.

Таким образом, мы подробно осветили физико-химические свойства рения и его применение в промышленности и других отраслях, а также указали факторы, влияющие на ценообразование этого металла.

Искренне надеемся, что изложенная информация станет для вас достаточно познавательным и практичным материалом.

Источник: https://prompriem.ru/stati/renij-metall.html

Рений — происхождение, свойства и область применения

Добыча и применение рения в технологиях. Рений свойства и применение

Металл рений, наряду с вольфрамом и молибденом составляет троицу тугоплавких элементов. Одновременно с этим он способен длительно сохранять прочность при сверхвысоких температурах, вплоть до 20000 С.

Внешне, металлический рений обладает светло-серебристым оттенком, тогда как его порошки имеют черный цвет.

Этот элемент относится к редкоземельным металлам и оказывается рассеянным, то есть отсутствует концентрация элемента в определенной географической области планеты.

Происхождение и месторождения рения

История открытия Рения — металла — берет истоки с конца 19 века. Именно тогда Д. Менделеев предположил существование аналога марганца с атомным весом около 190.

Русский ученый поэтому и дал наименование гипотетическому металлу: тримарганец. Реальное название элемент получил в 1925 году, когда немецкие химики И. и В.

Ноддак обнаружили его в составе колумбита посредством спектрального анализа. Имя рений происходит от названия известной реки Рейн.

Рений, как указывалось ранее, — это классический пример рассеянного элемента. Среднее содержание металла в земной коре по массе составляет стомиллионные доли процента. В природе существует три ренийсодержащих минерала, это оксид, сульфид и сульфоренат меди.

Последний минерал также известен, как джезказганит (жезказганит) по названию одноименного месторождения в Казахстане. В качестве примеси, рений можно встретить в минералах редких земель, а также других элементов: колумбитах, танталитах, цирконатах.

Особенно высоко примесное содержание Re в молибдените, доходящее до 0.5%.

Так выглядит минерал джезказганит — месторождение которого находится в Казахстане

Современные мировые запасы элемента оцениваются на уровне 17000 тонн. Преимущественно, это молибденит. Значительно реже металл встречается в углеродсодержащем сырье. Например, содержание рения в сырой нефти колеблется от 0.002 до 0.2 грамм на тонну. Как уже отмечалось ранее, рениевые месторождения в мире отсутствуют, что и относит элемент к классу рассеянных.

Стран, где по данным геологической разведки, сосредоточены наибольшие запасы этого металла достаточно много. Это:

  • США и Канада в Северной Америке;
  • южноамериканские государства Чили и Перу;
  • евразийские территории Казахстана, России, Армении и Узбекистана.

Рений, добываемый в Советском Союзе, практически весь находился на территории Казахстана среди песчаников Жезказганского месторождения. Эта страна и по сей день остается среди мировых лидеров по балансовым запасам Re, уступая только США.

Рудник под Жезказганом

Физико-химические свойства

Популярность рения связана с его экстремальными физическими характеристиками, среди которых высокими показателями отличаются:

Металл устойчив к воздействию большинства кислот, в частности плавиковой и соляной, однако растворяется азотной.

Рений – один из наиболее «тяжелых» элементов, является парамагнитным. Его плотность 21.03 г/см3 соразмерна величинам этого параметра для металлов платиновой группы.

По величине тугоплавкости металл уступает только вольфраму, однако в отличие от него Re характеризуется пластичностью в кристаллизованном и литом состояниях, а также способностью деформироваться при отрицательных температурах.

Модуль упругости этого элемента составляет 470 Гн/м2, уступая только осмию и иридию, что обусловливает способность к быстрому наклепу под давлением.

Рений

О тугоплавкости рения отмечалось ранее, остается дополнить качественную характеристику количественными показателями: температура плавления составляет 31800 С, кипения – свыше 56000 С.

Дополнительно, Re обладает высокой температурой рекристаллизации, на уровне 28000 С.

Это применяется в промышленности для повышения температурного порога рекристаллизации посредством введения этого металла в сплавы.

Соли рениевой кислоты получили название перренаты, они также важны с точки зрения получения металлической формы элемента. Необходимо выделить следующие разновидности перренатов:

Восстановления перрената до металлического рения происходит при участии водорода.

Кроме солей, элемент образует два вида сульфидов, также представляющих технологический интерес при получении рения. Это связано с тем фактом, что в природе Re сопутствует сульфидным рудам.

Сульфидная руда

Кроме того, элемент способен образовывать две разновидности изотопов:

Примечательность второго изотопа обусловлена именно его стабильностью. Все элементы таблицы Менделеева, следующие за рением, не имеют стабильных изотопов.

Добыча рения

Получение рения основано на переработке медных и молибденовых руд. Технология достаточно затратная и трудоемка, поскольку на производство килограмма металла требуется до 2000 тонн руды.

— интереснейший фильм под названием «Эффект рения»:

В фильме рассказывается об открытии месторождения рения.

Добывают рений в большей части из концентратов молибдена, и только отчасти, меди. Преимущество молибденовых растворов состоит в более высокой концентрации элемента, составляющей до 0,04%. Напротив, содержание рения в медных концентратах, практически на порядок ниже, не превышая 0,003%.

Кратко, технологический процесс получения Re можно разделить на четыре этапа:

  1. Извлечение из шламов и пыли при помощи выщелачивания слабым раствором серной кислоты. Допускается использование щелочных или солевых раствором, а также горячей воды. Дополнительно, в качестве окислителя применяется пиролюзит.
  2. Получение перрената аммония. Процесс осуществляется различными методиками, включая экстракцию, сорбцию, ионный обмен, электролиз и даже осаждение малорастворимых соединений.
  3. Производство порошка рения. Выполняется методом восстановления перрената при участии водорода. Процедура возможна внутри трубчатой печи при температуре 8000 После этого полученный порошок переводят в металл, применяя метод порошковой металлургии. Также можно применить зонное плавление или плавку в печи.
  4. Обработка порошка для получения металлического рения с использованием технологий порошковой металлургии, а также зонной или электронно-лучевой плавки.

На российском рынке крупнейшие производителями рения:

Здание завода Гиредмет

Они производят рений различных марок от чистого металла до порошка Re-0 и Re-1.

Производство рения – достаточно затратная технология, поскольку при флотации молибденовой руды до 80 % элемента трансформируется в молибденовый концентрат.

Следующие потери Re связаны с процедурами обжига и плавления концентратов. При их нагреве до 650 °C, чего требует технология процесса, происходят существенные потери рения, который смешиваясь с выделяющимися газами, отводится через трубу как отходы. Чуть снизить уровень потерь редкоземельного металла удается благодаря установке специальных системы, среди которых:

Они применяются, чтобы выделить чистый элемент из отводимых газов. Это позволяет отделить рений от газа и увеличить объем его извлечения при обжиге. Так, методика отжига в печи с кипящим слоем позволяет получить до 96 % металла.

Новые подходы в получении Re направлены на снижение потерь исходного металла. Среди них выделяется технология гидрометаллургической переработки концентратов.

Область применения рения

Сферы использования рения достаточно разнообразны и включают:

Также интенсивно ведется применение этого металла в авиационной промышленности и кораблестроении.

Кроме того, металл представляет собой высококачественный катализатор, поэтому с его участием проходят процессы дегидрирования и гидрирования. Особенный интерес к элементу проявляет нефтеперерабатывающая промышленность, рассматривая его как базовый компонент при производстве новых катализаторов, например, рениево-платинового.

Это позволяет нарастить объемы выпуска высокооктанового бензина, и удешевляет производственные затраты. Действительно, рениевые катализаторы обходятся существенно дешевле платиновых аналогов.

Еще один положительный аспект применения рения как катализатора в нефтеперерабатывающей отрасли – увеличение пропускной способности установок, практически на 50%, а также двукратное повышение их эксплуатационного ресурса.

В медицинской отрасли применение Re акцентировано на изготовлении специализированного инструмента, и научно-исследовательской деятельности по лечению различных заболеваний. Аналогично медицине, металл в любом виде используется для ювелирного дела, где обеспечивает покрытие украшений и прочих изделий.

Применение рения в приборостроении не ограничено только полупроводниками. Свойства металла позволяют использовать его для производства сплавов, используемых при изготовлении опор с вращающейся рамкой – кернов. Парамагнетизм Re позволяет приобрести этим узлам свойства немагнитности.

Альтернативно, присущие рению физические свойства повышают твердость кернов, их устойчивость к коррозии. Аналогично этому, сплав на основе кобальта, с 7-процентным содержанием Re применяется для изготовления упругого элемента гироскопов, крутильных весов. Геодезические приборы также нуждаются в рении.

Проволочный или ленточный подвес этих устройств производится на основе рениевых сплавов.

— Для чего используется редкий элемент рений, рассказывают ученые:

Естественно, особое место в применении рения занимает изготовление термопар. Приспособления, изготовленные из Re-содержащих сплавов, позволяют измерять высокие температуры, вплоть до 26000 C.

Жаропрочность этого элемента обусловила его применение в атомной технике, как конструкционного материала.

Он используется при изготовлении цельнотянутых труб под тепловыделяющие элементы, работающие в высокотемпературном режиме до 3000 °C.

Кроме того, использование рения в сплавах с вольфрамом и молибденом позволяет облегчить обработку этих тугоплавких металлов.

В радиоэлектронике свойства рения полезны для производства микросхем. Металл используют, как самоочищающийся контакт, а также выступает в качестве защитного покрытия металлических деталей и поверхностей.

Лом и отходы рения

Лом рения достаточно востребован на рынке вторичного сырья. Объявления типа: рений куплю, нацелены не только на отработавшие изделия из этого метала, но и на штабик, порошок рения, его прокат, сплавы, в частности МР47ВП, ВР5, ВР20. Фото перечисленных образцов в интернете не так уж и много.

Приемщики вторичного металла соглашаются покупать и термопарную проволоку, а также фольгу, содержащую Re. Сегодня на металлический рений цена определяется чистотой металла и начинается от $1000 за килограмм.

Альтернативно, многие компании согласны купить сырье под рений, представляющее собой руду, концентрат или другой неметалл, например, соли элемента.

Проволока из сплава с рением

Поэтому найденный отработанный медицинский инструмент, отходы производства рения, отработавшие ресурс термопары, а также любой другой материал, применяющийся для получения этого металла, его порошка представляет интерес.

Источник: http://xlom.ru/spravochnik/renij-proisxozhdenie-svojstva-i-oblast-primeneniya/

Рений: происхождение и технология производства

Добыча и применение рения в технологиях. Рений свойства и применение

Элемент получил свое название от реки Рейн, который первооткрыватели назвали в его честь. В тот период в периодической таблице И.Д.Менделеева было две свободные ячейки под марганцем, и оказалось не просто найти недостающие элементы для них — технеций и рений (Re).

Он был расположен ниже по таблице, и действительно, оказался последним открытым, стабильным, нерадиоактивным элементом. Он практически не имеет побочных эффектов, но многие специалисты считают, что было проведено, мало исследований токсичности Re. Его изотопный раствор, которым напоили крыс, показал уровни токсичности, сходные с поваренной солью.

В настоящее время нет  известных побочных эффектов для людей, земной почвы или атмосферы, полученных при добыче этих полезных ископаемых.

Происхождение и добыча рения

Рений является химическим элементом в периодической таблице, который имеет символ Re и атомный номер 75. Это серебристо-белый, редкий, тяжелый, поливалентный переходной металл, химически напоминающий марганец и используемый в некоторых сплавах.

В 1905 году Масатака Огава нашел его в минеральном торианите, привезенном из Шри-Ланки. Изучая атомные спектральные линии, он догадался, что нашел неизвестный элемент, но ошибочно полагал, что он находится прямо под марганцем, и поэтому его открытие в то время не было признанным.

Однако повторное изучение оригинальных фотографических спектров Огавы доказало, что именно он обнаружил Re.

Выделить Re смогли только в мае 1925 год. Это сделали немецкий физикохимик Вальтер Ноддак и его жена Ида Такке,  работающие в Берлине. Они получили элемент Re из руды гадолинита, в котором находилась его примесь. Re получается как побочный продукт измельчения молибдена, а сплавы рений-молибден являются сверхпроводящими.

Re – серебристо-белый блестящий металл. Он является одним из самых плотных и уступает только платине, иридию и осмию и имеет температуру плавления 3186 С, которая является третьей по величине температурой плавления среди всех элементов после углерода и вольфрама, а точка кипения его с 5870 С занимает лидирующее значение среди всех известных элементов периодической таблицы.

Re в природе свободно не встречается, и только совершенно недавно был обнаружен первый минерал рения. В 1994 году Nature опубликовал письмо, описывающее минерал сульфида рения, обнаруженный Институтом геологии рудных месторождений (Москва) при конденсации фумарола на российском вулкане Кудриавы Южно Курильской гряды.

Как выглядит рений

Re также редко встречается и в виде собственного сульфидного минерала — рениит (ReS 2). Тем не менее, часто его находят в качестве замены молибдена в молибдените (MoS 2).

Большая часть извлеченного рения является побочным продуктом добычи меди, причем около 80 процентов извлекается из дымовой пыли при переработке концентратов молибденита из медно-порфировых месторождений.

С конца 1980-х годов рений стал критически важным для суперсплавов, используемых в турбинах и в катализаторах, применяемых для производства бессвинцового бензина.

Особенности и технологические моменты получения рения

Руды, содержащие рений, сначала обжигают или нагревают на воздухе, чтобы превратить их в оксид рения ReO3. Затем газообразный водород пропускают через оксид рения. Водород превращает оксид рения в чистый металл.

Товарный Re извлекается из топочного дымового газа молибдена, полученного из медно-сульфидных рудах  путем высокотемпературного обжига.

Часто  продается в виде соли аммония, перрената аммония, от которого он может быть дополнительно очищен.

Очистка включает восстановление водородом при высоких температурах с получением рениевого порошка, который может быть изготовлен в форме с использованием процессов порошковой металлургии.

Некоторые руды молибдена содержат от 0,002 до 0,2% рения. Общее мировое производство составляет от 40 до 50 тонн/год. Коммерческие операции по производству рения таким способом можно найти в Майами, Аризоне и Юте в США, а также в Чили, России, Казахстане и Украине.

Высокая стоимость этого элемента сильно ограничивают его применение.

Тем не менее, благодаря своей исключительной стойкости к высоким температурам Re  необходим при выпуске термопар для измерения температур до 2500 C, в неокисляющих атмосферах, а также при производстве тугоплавких сплавов с вольфрамом.

Рений может быть выплавленный с использованием методов сварки инертным газом или электронно-лучевой сваркой, но должен быть защищен от окисления. Он может быть обработан с использованием электрохимической, электронно-разрядной обработки, абразивной резки и шлифования.

Область применения

Существуют хорошие перспективы использования сплава рения, применяемого в электроинструментальном производстве, поскольку он и некоторые его сплавы обладают  упругими свойствами.

Таким образом, введение рения в кобальтовые сплавы позволило решить проблему повышения твердости и стойкости к износу и обеспечило надежность сердечников электроинструмента в условиях вибрации и повышенных нагрузок.

Рений применение:

  1. Ракетные двигатели для малых спутников.
  2. В качестве материала электрического контакта, где он может выдерживать высокие условия износа и искрения.
  3. Рениевый провод используется в фотовспышке.
  4. В катализаторах для гидрирования мелких химических веществ, гидрокрекинга, риформинга и диспропорционирования олефинов. Он подходит для этого применения, поскольку обладает исключительной стойкостью к таким элементам, как фосфор, азот и сера.
  5. После облучения нейтронной бомбардировкой он может применяться в медицинских целях для лечения рестеноза и опухолей печени.
  6. Для изготовления термисторов.
  7. Он добавляется к другим металлам для придания полезных свойств, например,никелевые суперсплавы  газотурбинных двигателей для повышения их рабочей температуры.
  8. Рений вольфрамовые сплавы используются для высокотемпературных термопар (до 2200 C).

Рений используется для производства ракетных двигателей для малых спутников

Цена редкоземельного металла

Редкость нахождения в земной коре, приводит к большему спросу на Re, что сильно влияет на его цену. Стоимость рения обычно указывается в фунтах или килограммах вместо тройских унций, что дает необычайно высокую цену по сравнению с другими драгоценными металлами.

Стоимость производства первого грамма рения в 1928 году оценивалась в 15 000 долларов.

Сегодня она зависит от уровня использования в аэрокосмической промышленности, удерживается на уровне  около 1200 долларов США за фунт или 2500 долларов США за килограмм.

Угроза истощения Re является насущной проблемою, поэтому ученые постоянно проводят исследования по замене его в компонентах реактивных двигателей.

В СССР основным потребителем Re и его продуктов была Россия с 70% уровнем, а производителем – Казахстан, занимающий по запасам второе место после США.

Сегодня более 50% мирового производства Re поступает из Чили, где работает мировой лидер Molibdenosy Metales-Molymet, почти вся продукция, которого потребляется американской аэрокосмической промышленностью.

Крупнейшие заводы по извлечению рения из молибденитовых концентратов:

  • Заводом Molymex в Мексике, на основе концентратов с рудника La Caridad, управляемым Grupo Mexico;
  • ферромолибденовый завод в Бельгии (Sadaci);
  • металлургический завод Chemiemetall в Германии;
  • металлургические заводы в Китае;
  • завод в Дезказгане в Казахстане;
  • Уралэлектромедь в России;
  • Навоийский завод Алмалык в Узбекистане;
  • Ереванский металлургический завод;
  • металлургический концерн KGHM Польша.

В некоторых странах, таких как: Иран, Монголия и Чили, извлекается только часть рения из концентратов молибденита. Это связано с отсутствием соответствующих перерабатывающих предприятий — обжиговых установок, оборудованных мокрыми пылеуловителями.

Рений имеет большой потенциал для будущего

Будучи относительно «молодым» элементом, исследователи и разработчики видят в нем большой потенциал для будущего.

Одним из наиболее перспективных свойств рениевых сплавов является их благоприятная биосовместимость, что делает их очень привлекательными для использования при производстве изделий медицинского назначения. В частности, молибден-рениевые сплавы показали лучшие результаты в имплантатах, чем обычные титановые сплавы.

Кроме того, исследователи изучили свойства диборида рения, как материала для твердых покрытий и обнаружили, что его твердость почти эквивалентна твердости кубического нитрида бора.

КЕРАМЗИТ

Источник: https://1nerudnyi.ru/renij-01/

Добыча и применение рения в технологиях. Рений свойства и применение

Добыча и применение рения в технологиях. Рений свойства и применение

Большинство из нас думают, что самые дорогие металлы в мире – это платина, золото и серебро. Но в действительности, существуют другие плотные химические элементы, которые в сотни раз превосходят их по стоимости. Высокую цену определяется по таким показателям, как: редкость, труднодоступность и свойства.

Итак, перед Вами ТОП-10 самых дорогих металлов в мире!

1. Калифорний-252

Цена: 1 грамм = $6,5 миллионов

На первом месте самых дорогих металлов в мире калифорний-252. Стоимость 1 грамма калифорния оценивается в 6,5 миллиона долларов. Ежегодно производится порядка 30-40 микрограммов элемента, что и оправдывает его завышенную цену.

За все время было произведено лишь 8 граммов калифорния-252. Впервые он был получен в одном из калифорнийских университетов в 1951 году. Сейчас его создают в лабораторных условиях с помощью ядерных реакторов в России и США.

Уникальность изотопа заключается в его выделяемой энергии, мощность которой можно сравнить со средним атомным реактором. Его активно используют в медицине и ядерной физике.

С помощью калифорния-252 производят обработку злокачественных опухолей. Металл способен обнаруживать повреждения в реакторах и конструкции самолета, которые не смогли обнаружить рентгеновские лучи.

Кроме этого, самый дорогой элемент используют для обнаружения новых месторождений нефти, золота и серебра.

2. Осмий-187

Цена: 1 г. = $200 тысяч

Осмий-187 является вторым из 10 самых дорогих металлов в мире. Его добыча связана с некоторыми сложностями и требует времени около 9 месяцев. Один из редчайших изотопов в виде черного мелкокристаллического порошка является самым плотным веществом на планете. Но несмотря на это, ценнейший элемент достаточно хрупкий.

Для научной исследовательской деятельности осмий-187 имеет огромное значение, так как он используется в качестве катализатора химических реакций, а также для производства приборов измерения с высокой точностью. Стоимость 1 грамма осмия-187 равна 200 тысяч долларов США.

3. Родий

Цена: 1 грамм = $225

Родий обладает высокими светоотражательными способностями, его применяют в изготовлении стекол и зеркал. Кроме этого, его используют и для производства и обработки ювелирных украшений. Родий наделяет изделия блеском и не дает им темнеть, благодаря высокой сопротивляемости окислению. Один грамм изотопа оценивается на сегодняшний день в 225 американских долларов.

4. Платина

Цена: 1 г = $70

Платина является самым дорогим и благородным металлом в мире. Она представляет собой естественный сплав шести изотопов, который обладает серебристо-белым оттенком. Платина является одним из редчайших элементов. Ее месторождения встречаются преимущественно в России, США, Китае, ЮАР и Зимбабве.

Платину используют не только для производства ювелирных украшений, но и для медицинских и промышленных целей. Ранее металл причисляли к серебру низкого качества и часто использовали для подделки изделий из серебра и золота. На сегодняшний день 1 грамм платины в среднем оценивается в 70 долларов.

5. Золото

Цена: 1 грамм = $45

Золото расположилось посередине десятки самых дорогих металлов в мире. В природе благородный изотоп встречается исключительно в чистом виде. Благодаря своей пластичности и долговечности золото считается одним из самых популярных металлов, применяемый для производства украшений. Помимо этого, его используют в электронной промышленности и стоматологии.

Одни из самых дорогих инвестиционных монет отчеканены из золота. Стоимость 1 грамма благородного элемента оценивается в 45 долларов США.

6. Палладий

Цена: 1 г = $30

Палладий входит в десятку самых дорогих металлов в мире, который относится к платиновой группе. Серебристо-белый изотоп отличается легкоплавкостью и пластичностью. Он отлично поддается полировке, не теряет со временем блеск и устойчив к коррозии. Его открыл британский химик Уильям Волластон в 1803 году. Ученый решил отделить неизвестный металл от платиновой руды, прибывшей из Южной Африки.

Сейчас палладий активно используется для изготовления ювелирных украшений разной ценовой категории. Также его широко применяют в медицине и промышленности, благодаря своим антикоррозийным свойствам. Один грамм металла стоит примерно 30 американских долларов.

7. Иридий

Цена: 1 грамм = $20

Иридий серебристо-белого цвета внешне напоминает олово. Он очень тяжелый, твердый и при этом хрупкий. Иридий чаще всего используется для изготовления сплавов с другими металлами, например, с платиной. Украшения из этого сплава отличаются высокой износостойкостью и очень красивы.

Иридий широко используется в изготовлении электроконтактов, точных химических весов и хирургического инструментария. О металле мир узнал благодаря британскому химику С.

Теннату, который его открыл в 1803 году. В настоящее время ежегодно расходуется около тонны иридия. Его поставщиком является ЮАР – именно там сосредоточено месторождение.

Один грамм изотопа оценивается примерно в 20 долларов.

8. Скандий

Цена: 1 гр = $12

Скандий является одним из самых дорогих в мире металлов. Элемент серебристого цвета с желтым отливом впервые был обнаружен в 1879 году, благодаря шведскому ученому Ларсу Нильсону, который назвал его в честь Скандинавии.

Ценнейший изотоп применяют в инновационных технологиях при конструировании ракет, роботов, лазерной техники, спутников и самолетов. Из сплавов с данным элементом изготавливают спортивное оборудование. Самые большие месторождения скандия сосредоточены на Мадагаскаре и Норвегии. Один грамм металла оценивается в 12 долларов.

9. Рений

Цена: 1 грамм = $10

Рений — это химический плотный элемент серебристо-белого цвета считается также одним из самых редких, труднодоступных и востребованных изотопов. Из-за своей высокой плотности рений относится к самым тугоплавким металлам.

С момента открытия элемента (1925 год) его активно используют в химической и электронной промышленности. Из него изготавливают сплавы для сопел реактивных двигателей, лопаток турбин, ракетной техники и т.д. Это единственный тугоплавкий элемент, который не образует карбидов. В среднем 1 грамм рения оценивается в 10 долларов.

10. Рутений

Цена: 1 г = $1,5

Рутений закрывает десятку самых дорогих металлов. Химический элемент ярко-серебристого цвета отличается тугоплавкостью, твердостью и хрупкостью. Рутений – один из редчайших элементов платиновой группы.

Впервые его открыл профессор Карл Клаус, который проводил исследования в Казанском университете в 1844 году. Название элемента происходит от латинского Ruthenia, что в переводе означает Русь/Россия.

Рутений активно используют в ювелирном производстве, электронной и химической промышленности. Его применяют для изготовления электродов, проводов, контактов и т.д. При помощи элемента также получают хлор и щелочи. Стоимость 1 грамма металла оценивается на сегодняшний день в 1,5 доллара США.

Источник: https://ponp.ru/osago/dobycha-i-primenenie-reniya-v-tehnologiyah-renii-svoistva-i.html

Рений: применение и свойства

Добыча и применение рения в технологиях. Рений свойства и применение

Рений, применение которого рассмотрим ниже, представляет собой элемент химической периодической таблицы под атомным индексом 75 (Re). Название вещества произошло от реки Рейн в Германии. Годом открытия данного металла считается 1925.

Первая значительная партия материала была получена в 1928 г. Этот элемент относится к последнему аналогу со стабильным изотопом. Сам по себе рений – металл с белым оттенком, а порошковая его масса имеет черный цвет.

Температуры плавления и кипения составляют от +3186 до +5596 градусов Цельсия. Обладает он парамагнитными характеристиками.

Особенности

Применение рения не так широко ввиду его исключительных параметров и высокой стоимости. При +300 °С металл начинает активно подвергаться окислению, процесс которого зависит от дальнейшего повышения температуры. Этот элемент устойчивее, чем вольфрам, с водородом и азотом практически не взаимодействует, обеспечивая только адсорбцию.

При нагревании отмечается реакция с хлором, бромом и фтором. Рений не растворяется только в азотной кислоте, а при взаимодействии с ртутью образуется амальгама. Реакция с водным составом пероксида водорода вызывает образование рениевой кислоты.

Данный элемент является единственным среди тугоплавких металлов, который не образует карбиды. Применение рения не имеет участия в биохимии. О его всех возможных воздействиях имеется мало информации.

Среди достоверных фактов – токсичность и ядовитость для живых организмов.

Рений – металл, который встречается крайне редко. В природе он чаще всего встречается в сочетании с вольфрамом и молибденом. Кроме того, примеси имеются в минеральных отложениях его соседей по таблице. Преимущественно добыча рения ведется из молибденовых залежей путем попутного извлечения.

Кроме того, рассматриваемый элемент добывается выделением из джезказганита – очень редкого природного минерала, который так назван в честь казахского поселения вблизи месторождения. Еще рений можно выделить из колчедана, циркония, колумбита.

Металл рассредоточен по всему миру в ничтожно малой концентрации. Среди известных добычных участков, где он находится в существенном количестве, считается курильский остров Итуруп в России. Открыто месторождение в 1992 году. Здесь металл представлен в виде схожего с молибденом строения (ReS2).

Добыча осуществляется на небольшой площадке, размещенной на вершине спящего вулкана. Там активно действуют термальные источники, что свидетельствует о расширении месторождения, которое по предварительным оценкам выбрасывает порядка 37 тонн этого металла в год.

Вторым по объему добычи считается месторождение рения, пригодное для промышленного извлечения элемента. Расположено оно в Финляндии и называется Хитура. Там металл извлекают из другого минерала – таркианита.

Рений получают посредством обработки первичного сырья, которое изначально имеет низкий процент содержания данного материала. Чаще всего производится извлечение элемента из медных и молибденовых сульфидов. Сплавы рения подвергаются пирометаллургическому воздействию, который используется при работе с рудами, подвергающимися плавлению, конвертированию и обжигу.

Чрезмерные температуры плавления дают возможность получения высшего оксида Re-207, который задерживается специальными улавливающими приспособлениями. Бывает так, что часть элемента оседает в саже после обжига. Из этой субстанции чистый материал можно получить с помощью водорода.

Затем полученную порошковую субстанцию переплавляют непосредственно в слитки рения. Применение руды для добычи рассматриваемого элемента сопровождается появлением осадка в штейне.

Дальнейшая конвертация этого состава позволяет выделить рений посредством воздействия определенными газами.

Технологические моменты

Достичь нужной концентрации в ходе производства можно за счет свойств рения и применения серной кислоты. После прохождения специальных способов очистки удается выделить из руды чистый элемент.

Этот метод не является весьма продуктивным, выход чистого изделия составляет не более 65 %. Данный показатель варьируется в зависимости от содержания металла в руде. На этой почве регулярно проводятся научные изыскания по выявлению более продвинутых и альтернативных способов производства.

Современные технологии дают возможность оптимизировать свойства рения, полученного искусственно. Такое решение позволяет использовать водный раствор вместо кислотного. Это дает возможность уловить значительно больше чистого металла во время очистки.

Применение

Сначала рассмотрим основные характеристики рассматриваемого элемента, за которые он особо ценится:

  • Тугоплавкость.
  • Минимальная подверженность коррозии.
  • Отсутствие деформации при воздействии химических веществ и кислот.

Поскольку цена данного металла чрезвычайно высока, он используется преимущественно в редких случаях.

Основная область применения этого элемента – производство жароустойчивых сплавов с различными металлами, которые используются в строении ракет и авиационной промышленности.

Как правило, рений используют для выпуск запасных частей для сверхзвуковых истребителей. Такие составы включают в себя не менее 6 % металла.

Подобный источник быстро превратился в основное средство для создания реактивных силовых агрегатов. При этом материал стал считаться военно-стратегическим запасом.

Специально предусмотренные термические пары позволяют измерять температуры в огромных диапазонах. Рассматриваемый элемент дает возможность продлить большинству агрегируемых металлов их срок службы.

Из рения, использование которого рассмотрено выше, также изготавливаются пружины для точной аппаратуры, платиновых металлов, спектрометров, манометров.

Если точнее, то там используется вольфрам с рениевым покрытием. За счет его устойчивости к химическим воздействиям, этот металл включают в состав защитных покрытий против кислотной и щелочной среды.

Интересные факты

Рений также применяется для изготовления специальных контактов. Они обладают свойством самоочищения в случае кратковременного замыкания. На обычных металлах остается окисел, не позволяющий проходить току. Через рениевые сплавы также проходит ток, но никаких следов после себя он не оставляет. В связи с этим контакты из данного металла обладают длительным сроком службы.

Самым главным аспектом применения рения стала возможность его использования для создания катализаторов, которые помогают производить определенные компоненты бензинового топлива. Возможность применения химического элемента в отрасли нефтепродуктов обусловила повышение его спроса на соответствующем рынке в несколько раз. В мире всерьез заинтересовались этим уникальным материалом.

Запасы

Стоит отметить, что мировой запас рения составляет не менее 13 тысяч тонн только в молибденовых и медных залежах. Они являются основными источниками этого компонента в металлургической отрасли. Более чем 2/3 всего рения на планете содержится именно в таких конфигурациях.

Оставшаяся треть представляет собой вторичные остатки. Если свести все подсчеты запасов к единому знаменателю, их должно хватить не менее чем на триста лет. В расчете ученых вторичное использование не учитывалось.

Похожие проекты разрабатывались достаточно давно, некоторые из них доказали свою состоятельность.

Цены на продукт большинства категорий формируются за счет доступности и спроса товара.

Такой компонент, как рений, относится к одному из самых дорогих металлов в мире, поэтому он не каждому производителю по карману, хотя и обладает уникальными свойствами, позволяющими нивелировать затраты на его дорогостоящее использование.

При этом рений обладает такими параметрами, какими не обладает ни один другой металл. Для создания космических и авиационных конструкций его характеристики подходят идеально. Неудивительно, что цена рения высока, хоть и соответствует всем показателям, характерными для этого уникального материала.

Уже в 2011 году средняя стоимость рения составляла порядка 4,5 американских долларов за один грамм. В последующем времени каких-либо тенденций к снижению цены не наблюдалось. Часто итоговая стоимость зависит от степени очистки металла. Цена материала может достигать тысячи долларов и выше.

История открытия

Данный элемент был открыт немецкими химиками – Идом и Вальтером Ноддаками в 1925 году. Они проводили исследования с помощью колумбиспектрального анализа в лаборатории группы «Сименс и Шэйк». После этого события был проведен соответствующий доклад на собрании немецких специалистов по химии в Нюрнберге. Уже через год коллектив ученых выделил из молибдена первые два миллиграмма рения.

В относительно чистом виде элемент удалось получить лишь в 1928 году. Для получения одного миллиграмма вещества необходимо было переработать свыше 600 килограмм норвежского молибдена. Промышленное производство этого металла стартовало также в Германии (1930 год). Мощность перерабатывающих заводов позволила получать порядка 120 кг металла ежегодно.

На то время это полностью удовлетворяло потребность рения на всем мировом рынке. В Америке первые промышленные 4,5 кг уникального металла были получены в 1943 году путем переработки концентрированных молибденов. Именно этот элемент стал последним открытым металлом со стабильным изотопом.

Все остальные аналоги, открытые ранее, в том числе и искусственным путем, не имели подобных свойств.

Природные запасы

На сегодняшний день по естественным запасам рассматриваемого металла список месторождений можно расположить в следующем порядке:

  • Чилийские копи.
  • Соединенные Штаты Америки.
  • Остров Итуруп, залежи на котором оцениваются до 20 тонн в год (в виде вулканических газовых извержений).

В Российской Федерации полуэлементные месторождения гидрогенного типа оцениваются как участки, которые имеют максимальный потенциал медно-порфировых и медно-молибденовых руд.

В сумме, судя по прогнозам специалистов, месторождения рения в России составляют 2900 т (76 % ресурса государства). Львиная доля этих залежей находится в Подмосковном угольном бассейне (82 %).

Следующее месторождение по объемам запасов – Брикетно-Желтухинский бассейн в Рязанском регионе.

Итог

Рений – химический элемент, который относится к группе редких металлов, обладающих уникальными характеристиками. Выше описаны его свойства, места добычи, сферы применения.

Источник: https://FB.ru/article/353037/reniy-primenenie-i-svoystva

Юрист на связи
Добавить комментарий