Реній: застосування та властивості

Реній, застосування якого розглянемо нижче, являє собою елемент хімічної періодичної таблиці під атомним індексом 75 (Re). Назва речовини походить від річки Рейн у Німеччині. Роком відкриття даного металу вважається 1925. Перша значна партія матеріалу була отримана у 1928 р. Цей елемент відноситься до останнього аналогу зі стабільним ізотопом. Сам по собі реній – метал з білим відтінком, а порошкова його маса має чорний колір. Температури плавлення і кипіння становлять від +3186 до +5596 градусів Цельсія. Має він парамагнитными характеристиками.

Особливості

Застосування ренію не так широко зважаючи на його виняткових параметрів і високої вартості. При +300 °С метал починає активно піддаватися окисленню, процес якого залежить від подальшого підвищення температури. Цей елемент стійкіше, ніж вольфрам, з воднем і азотом практично не взаємодіє, забезпечуючи тільки адсорбцію. При нагріванні відзначається реакція з хлором, бромом і фтором. Реній не розчиняється тільки в азотній кислоті, а при взаємодії з ртуттю утворюється амальгама. Реакція з водним складом пероксиду водню викликає утворення рениевой кислоти. Даний елемент є єдиним серед тугоплавких металів, який не утворює карбіди. Застосування ренію не має участі в біохімії. Про його всіх можливих впливах є мало інформації. Серед достовірних фактів – токсичність і отрута для живих організмів.

Видобуток

Реній – метал, який зустрічається вкрай рідко. У природі він найчастіше зустрічається у поєднанні з вольфрамом і молібденом. Крім того, домішки є у мінеральних відкладах його сусідів по таблиці. Переважно видобуток ренію ведеться з молібденових покладів шляхом попутного добування.


Крім того, розглянутий елемент видобувається виділенням з джезказганита – дуже рідкісного природного мінералу, який так названий на честь казахського поселення поблизу родовища. Ще реній можна виділити з колчедану, цирконію, колумбита. Метал розосереджений по всьому світу в мізерно малій концентрації. Серед відомих видобувних ділянок, де він знаходиться в значній кількості, вважається курильський острів Ітуруп в Росії. Відкрито родовище в 1992 році. Тут метал представлений у вигляді схожого з молібденом будови (ReS 2 ). Видобуток здійснюється на невеликому майданчику, розміщеної на вершині сплячого вулкана. Там активно діють термальні джерела, що свідчить про розширення родовища, яке за попередніми оцінками викидає близько 37 тонн цього металу в рік. Другим за обсягом видобутку вважається родовище ренію, придатне для промислового вилучення елемента. Розташоване воно у Фінляндії і називається Хитура. Там метал отримують з іншого мінералу – таркианита.

Отримання

Реній отримують шляхом обробки первинної сировини, що спочатку має низький відсоток змісту даного матеріалу. Найчастіше проводиться вилучення елемента з мідних і молібденових сульфідів. Сплави ренію піддаються пирометаллургическому впливу, який використовується при роботі з рудами, що піддаються плавленню, конвертації і випалу.
Надмірні температури плавлення дають можливість отримання вищого оксиду Re-207 який затримується спеціальними уловлюють пристосуваннями. Буває так, що частина елемента осідає у сажі після випалу. З цієї субстанції чистий матеріал можна отримати з допомогою водню. Потім отриману порошкову субстанцію переплавляють безпосередньо в злитки ренію. Застосування руди для видобутку розглянутого елемента супроводжується появою осаду в штейн. Подальша конвертація цього складу дозволяє виділити реній допомогою впливу певними газами.

Технологічні моменти

Досягти потрібної концентрації в ході виробництва можна за рахунок властивостей ренію і застосування сірчаної кислоти. Після проходження спеціальних способів очищення вдається виділити з руди чистий елемент. Цей метод є дуже продуктивним, вихід чистого виробу становить не більше 65 %. Даний показник варіюється в залежності від вмісту металу в руді. На цьому ґрунті регулярно проводяться наукові дослідження по виявленню більш просунутих і альтернативних способів виробництва. Сучасні технології дають можливість оптимізувати властивості ренію, отриманого штучно. Таке рішення дозволяє використовувати водний розчин замість кислотного. Це дає можливість вловити значно більше чистого металу під час очищення.

Застосування

Спочатку розглянемо основні характеристики розглянутого елемента, за які він особливо цінується:

Тугоплавкість.

Мінімальна схильність корозії.

Відсутність деформації при дії хімічних речовин і кислот.

Оскільки ціна даного металу надзвичайно висока, він використовується переважно в рідкісних випадках. Основна область застосування цього елемента – виробництво жаростійких сплавів з різними металами, які використовуються в будові ракет і авіаційної промисловості. Як правило, реній використовують для випуск запасних частин для надзвукових винищувачів. Такі склади включають в себе не менше 6 % металу.
Подібний джерело швидко перетворився на основний засіб для створення реактивних силових агрегатів. При це матеріал став вважатися військово-стратегічним запасом. Спеціально передбачені термічні пари дозволяють вимірювати температури у величезних діапазонах. Розглянутий елемент дає можливість продовжити більшості агрегируемых металів їх термін служби. З ренію, використання якого розглянуто вище, також виготовляються пружини для точної апаратури, платинових металів, спектрометрів, манометрів. Якщо точніше, то там використовується вольфрам з рениевым покриттям. За рахунок його стійкості до хімічних впливів, цей метал включають до складу захисних покриттів проти кислотного і лужного середовища.

Цікаві факти

Реній також застосовується для виготовлення спеціальних контактів. Вони володіють властивістю самоочищення у разі короткочасного замикання. На звичайних металах залишається оксид, не дозволяє проходити струму. Через рениевые сплави також проходить струм, але ніяких слідів після себе він не залишає. У зв'язку з цим контакти з даного металу володіють тривалим терміном служби. Найголовнішим аспектом застосування ренію стала можливість його використання для створення каталізаторів, які допомагають виробляти певні компоненти бензинового палива. Можливість застосування хімічного елемента в галузі нафтопродуктів зумовила підвищення його попиту на відповідному ринку в кілька разів. У світі всерйоз зацікавилися цим унікальним матеріалом.

Запаси

Варто зазначити, що світовий запас ренію становить не менше 13 тисяч тонн тільки в молібденових і мідних покладах. Вони є основними джерелами цього компонента в металургійній галузі. Більш ніж 2/3 всього ренію на планеті міститься саме в таких конфігураціях. Третина, що залишилася, являє собою вторинні залишки. Якщо звести всі підрахунки запасів до єдиного знаменника, їх повинно вистачити не менше ніж на триста років. У розрахунку вчених вторинне використання не враховувалося. Схожі проекти розроблялися досить давно, деякі з них довели свою спроможність.

Вартість

Ціни на продукт більшості категорій формуються за рахунок доступності та попиту товару. Такий компонент, як реній, відноситься до одного з найдорожчих металів у світі, тому він не кожному виробнику по кишені, хоча і володіє унікальними властивостями, які дозволяють нівелювати витрати на його дороге використання. При цьому реній володіє такими параметрами, якими не володіє жоден інший метал. Для створення космічних і авіаційних конструкцій його характеристики підходять ідеально. Не дивно, що ціна ренію висока, хоч і відповідає всім показниками, характерними для цього унікального матеріалу. Вже у 2011 році середня вартість ренію становила близько 45 американських доларів за один грам. В подальшому часі будь-яких тенденцій до зниження ціни не спостерігалося. Часто підсумкова вартість залежить від ступеня очищення металу. Ціна матеріалу може досягати тисячі доларів і вище.

Історія відкриття

Цей елемент був відкритий німецькими хіміками – Идом і Вальтером Ноддаками в 1925 році. Вони проводили дослідження з допомогою колумбиспектрального аналізу в лабораторії групи «Сіменс і Шейк». Після цієї події був проведений відповідний доповідь на зборах німецьких фахівців з хімії в Нюрнберзі. Вже через рік колектив вчених виділив з молібдену перші два міліграма ренію. У відносно чистому вигляді елемент вдалося отримати лише в 1928 році. Для отримання одного міліграма речовини необхідно було переробити понад 600 кілограм норвезького молібдену. Промислове виробництво цього металу стартувало також у Німеччині (1930 рік). Потужність переробних заводів дозволила отримувати близько 120 кг металу щорічно. На той час це повністю задовольняло потребу ренію на всьому світовому ринку. В Америці перші промислові 45 кг унікального металу були отримані в 1943 році шляхом переробки концентрованих молибденов. Саме цей елемент став останнім відкритим металом зі стабільним ізотопом. Всі інші аналоги, відкриті раніше, в тому числі і штучним шляхом, не мали подібних властивостей.

Природні запаси

На сьогоднішній день за природним запасам розглянутого металу список родовищ можна розташувати в наступному порядку:

Чилійські копальні.

Сполучені Штати Америки.

Острів Ітуруп, поклади на якому оцінюються до 20 тонн на рік (у вигляді вулканічних газових вивержень).

У Російській Федерації полуэлементные родовища гидрогенного типу оцінюються як ділянки, які мають максимальний потенціал мідно-порфірових і мідно-молібденових руд. В сумі, судячи за прогнозами фахівців, родовища ренію в Росії складають 2900 т (76 % ресурсу держави). Левова частка цих покладів знаходиться в Підмосковному вугільному басейні (82 %). Наступне родовище за обсягами запасів – Брикетно-Желтухинский басейн у Рязанському регіоні.

Підсумок

Реній – хімічний елемент, який належить до групи рідкісних металів, що володіють унікальними характеристиками. Вище описані його властивості, місця видобутку, сфери застосування.