Reenium: rakendus ja omadused

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-02 13:53

Reenium, mille kasutamist arutatakse allpool, on keemilise perioodilisuse tabeli element aatomiindeksi 75 (Re) all. Aine nimi pärineb Saksama alt Reini jõest. Selle metalli avastamise aasta on 1925. Esimene märkimisväärne partii materjali saadi 1928. See element kuulub viimase stabiilse isotoobiga analoogi hulka. Iseenesest on reenium valge varjundiga metall ja selle pulbrimass on must. Sulamis- ja keemistemperatuurid on vahemikus +3186 kuni +5596 kraadi Celsiuse järgi. Sellel on paramagnetilised omadused.

Funktsioonid

Reeniumi kasutamine ei ole selle erakordsete parameetrite ja kõrge hinna tõttu nii lai alt levinud. +300 °C juures hakkab metall aktiivselt oksüdeeruma, mille protsess sõltub temperatuuri edasisest tõusust. See element on stabiilsem kui volfram, praktiliselt ei interakteeru vesiniku ja lämmastikuga, tagades ainult adsorptsiooni.

Kuumutamisel täheldatakse reaktsiooni kloori, broomi ja fluoriga. Reenium ei lahustu ainult lämmastikhappes ja elavhõbedaga suheldes tekib amalgaam. Reaktsioon peroksiidi vesikompositsioonigavesinik põhjustab reeniumhappe moodustumist. See element on tulekindlate metallide hulgas ainus, mis ei moodusta karbiide. Reeniumi kasutamine ei osale biokeemias. Selle kõigi võimalike mõjude kohta on vähe teavet. Usaldusväärsete faktide hulgas on mürgisus ja mürgisus elusorganismidele.

Tootmine

Reenium on äärmiselt haruldane metall. Looduses leidub seda kõige sagedamini koos volframi ja molübdeeniga. Lisaks leidub lisandeid tabelis toodud naabrite maavarades. Reeniumi kaevandatakse valdav alt molübdeeni ladestustest sellega seotud ekstraheerimise teel.

Lisaks ekstraheeritakse kõnealune element dzhezkazganiidist, väga haruldasest looduslikust mineraalist, mis on saanud oma nime leiukoha lähedal asuva kasahhi asula järgi. Reeniumi saab eraldada ka püriidist, tsirkooniumist ja kolumbiidist.

Metall on ebaolulises kontsentratsioonis üle maailma laiali. Teadaolevate kaevandamiskohtade hulgas, kus seda leidub märkimisväärses koguses, on Venemaal Iturupi Kuriili saar. Maardla avastati 1992. aastal. Siin on metall esitatud molübdeeniga sarnase struktuuri kujul (ReS_2).

Kaevandamine toimub väikesel platvormil, mis asub seisva vulkaani tipus. Seal on aktiivsed termovedrud, mis viitab maardla laienemisele, mis esialgsetel hinnangutel eraldab seda metalli aastas umbes 37 tonni.

Teiseks suuruselt teiseks leiukohaks peetakse sobivat reeniumimaardlattööstuslike elementide ekstraheerimine. See asub Soomes ja kannab nime Hitura. Seal kaevandatakse metalli teisest mineraalist – tarkjaniidist.

Võta vastu

Reeniumi saadakse esmase tooraine töötlemisel, milles algselt on seda materjali vähe. Kõige sagedamini ekstraheeritakse element vase- ja molübdeensulfiididest. Reeniumisulamid allutatakse pürometallurgilisele töötlemisele, mida kasutatakse sulatatud, muundatud ja röstitud maakidega töötamisel.

Liigsed sulamistemperatuurid võimaldavad saada kõrgemat oksiidi Re-207, mida hoiavad kinni spetsiaalsed püüdurseadmed. Juhtub, et osa elemendist settib pärast põletamist tahma. Sellest ainest saab vesiniku abil puhast materjali. Seejärel sulatatakse saadud pulbriline aine otse reeniumi valuplokkideks. Maagi kasutamisega kõnealuse elemendi ekstraheerimiseks kaasneb setete ilmumine matti. Selle koostise edasine muundamine võimaldab reeniumi eraldada kokkupuutel teatud gaasidega.

Tehnoloogilised hetked

Tootmise käigus on võimalik saavutada soovitud kontsentratsioon tänu reeniumi omadustele ja väävelhappe kasutamisele. Pärast spetsiaalsete puhastusmeetodite läbimist on võimalik isoleerida maagist puhas element.

See meetod ei ole eriti produktiivne, puhta toote saagis ei ületa 65%. See indikaator varieerub sõltuv alt metalli sisaldusest maagis. Selle põhjal teaduslikteadusuuringud arenenumate ja alternatiivsete tootmismeetodite väljaselgitamiseks.

Kaasaegsed tehnoloogiad võimaldavad optimeerida kunstlikult saadud reeniumi omadusi. See lahus võimaldab happelise lahuse asemel kasutada vesilahust. See võimaldab puhastamise ajal püüda oluliselt rohkem puhast metalli.

Rakendus

Esm alt kaaluge kõnealuse elemendi põhiomadusi, mille puhul seda eriti hinnatakse:

• Tulekindlus.
• Minimaalne kokkupuude korrosiooniga.
• Kemikaalide ja hapetega kokkupuutel deformatsioon puudub.

Kuna selle metalli hind on ülikõrge, kasutatakse seda peamiselt harvadel juhtudel. Selle elemendi peamine kasutusvaldkond on erinevate metallidega kuumakindlate sulamite tootmine, mida kasutatakse rakettide ehitamisel ja lennutööstuses. Reeglina kasutatakse reeniumi ülehelikiirusega hävitajate varuosade tootmiseks. Sellised ühendid sisaldavad vähem alt 6% metalli.

Selline allikas muutus kiiresti reaktiivjõuseadmete loomise peamiseks tööriistaks. Samal ajal hakati materjali pidama sõjalis-strateegiliseks reserviks. Spetsiaalselt varustatud termopaarid võimaldavad mõõta temperatuure tohututes vahemikes. Kõnealune element võimaldab pikendada enamiku agregeeritud metallide kasutusiga. Reeniumist, mille kasutamisest on juttu eespool, valmistatakse vedrusid ka täppisseadmete, plaatinametallide, spektromeetrite, manomeetrite jaoks.

Kuitäpsem alt kasutatakse reeniumiga kaetud volframi. Tänu oma keemilisele rünnakule vastupidavusele on see metall happelise ja leeliselise keskkonna eest kaitstud katetes.

Huvitavaid fakte

Reeniumi kasutatakse ka spetsiaalsete kontaktide loomiseks. Neil on lühise korral isepuhastuv omadus. Tavalistele metallidele jääb oksiid, mis ei võimalda voolu läbimist. Vool läbib ka reeniumisulameid, kuid see ei jäta endast jälgi. Sellega seoses on sellest metallist valmistatud kontaktidel pikk kasutusiga.

Reeniumi kasutamise kõige olulisem aspekt oli võimalus kasutada seda katalüsaatorite loomiseks, mis aitavad toota teatud bensiinikomponente. Keemilise elemendi kasutamise võimalus naftatoodete tööstuses tõi kaasa selle nõudluse kasvu vastaval turul mitu korda. Maailm on selle ainulaadse materjali vastu tõsiselt huvitatud.

Varud

Väärib märkimist, et maailma reeniumivaru on vähem alt 13 tuhat tonni ainult molübdeeni- ja vasevarudes. Nad on selle komponendi peamised allikad metallurgiatööstuses. Rohkem kui 2/3 kogu planeedi reeniumist leidub sellistes konfiguratsioonides. Ülejäänud kolmandik on sekundaarsed jäägid. Kui taandada kõik varude arvutused ühe nimetajani, peaks neist piisama vähem alt kolmesajale aastaks. Teadlaste arvestuses ringlussevõttu arvesse ei võetud. Sarnasedprojekte on välja töötatud pikka aega, mõned neist on end tõestanud.

Kulu

Tootehinnad kujunevad enamikus kategooriates toote saadavuse ja nõudluse järgi. Selline komponent nagu reenium on üks maailma kalleimaid metalle, mistõttu ei saa seda endale lubada iga tootja, kuigi sellel on ainulaadsed omadused, mis võimaldavad kompenseerida selle kalli kasutamise kulusid. Samas on reeniumil parameetreid, mida ühelgi teisel metallil ei ole. Kosmose- ja lennustruktuuride loomiseks on selle omadused ideaalsed. Pole üllatav, et reeniumi hind on kõrge, kuigi see vastab kõigile sellele ainulaadsele materjalile iseloomulikele näitajatele.

Juba 2011. aastal oli reeniumi keskmine hind umbes 4,5 USA dollarit grammi kohta. Seejärel hindade langustrendi ei täheldatud. Sageli sõltub lõplik maksumus metalli puhastusastmest. Materjali hind võib ulatuda tuhandete dollariteni või rohkemgi.

Avastuste ajalugu

Selle elemendi avastasid Saksa keemikud Ead ja W alter Noddack 1925. aastal. Nad viisid Siemensi ja Shake'i rühma laboris läbi kolumbispektranalüüsi kasutades uuringuid. Pärast seda sündmust peeti vastav ettekanne Saksa keemikute koosolekul Nürnbergis. Aasta hiljem eraldas teadlaste meeskond molübdeenist kaks esimest milligrammi reeniumi.

Suhteliselt puhtal kujul saadi element alles 1928. aastal. Saamise eestüks milligramm ainet pidi töötlema üle 600 kilogrammi Norra molübdeeni. Ka selle metalli tööstuslik tootmine algas Saksamaal (1930). Töötlemistehaste võimsus võimaldas saada aastas umbes 120 kg metalli. Sel ajal rahuldas see täielikult reeniumi vajaduse kogu maailmaturul. Ameerikas saadi kontsentreeritud molübdeeni töötlemisel 1943. aastal esimesed tööstuslikud 4,5 kg ainulaadset metalli. Just sellest elemendist sai viimane stabiilse isotoobiga avastatud metall. Kõigil teistel varem avastatud analoogidel, sealhulgas kunstlikult, selliseid omadusi ei olnud.

Looduskaitsealad

Praegu saab vastav alt kõnealuse metalli loodusvarudele maardlate loetelu järjestada järgmises järjekorras:

• Tšiili kaevandused.
• Ameerika Ühendriigid.
• Iturupi saar, kus maardlaid on hinnanguliselt kuni 20 tonni aastas (vulkaanilise gaasi pursete kujul).

Vene Föderatsioonis hinnatakse poolelemendiliste vesiniku tüüpi maardlaid kohtadeks, kus on maksimaalne potentsiaal porfüürvase ja vase-molübdeeni maakide tekkeks. Ekspertide prognooside kohaselt on Venemaal reeniumimaardlaid kokku 2900 tonni (76% riigi ressursist). Lõviosa nendest maardlatest asub Moskva piirkonna söebasseinis (82%). Järgmine varuvarude poolest on Briketno-Želtuhhinski jõgikond Rjazani piirkonnas.

Tulemus

Reenium on keemiline element, miskuulub ainulaadsete omadustega haruldaste metallide rühma. Selle omadusi, kaevandamiskohti, ulatust on kirjeldatud eespool.