Renis: taikymas ir savybės

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-02 13:59

Renis, kurio taikymas bus aptartas toliau, yra cheminės periodinės lentelės elementas, kurio atominis indeksas 75 (Re). Medžiagos pavadinimas kilęs nuo Reino upės Vokietijoje. Šio metalo atradimo metai – 1925. Pirmoji reikšminga medžiagos partija gauta 1928 m. Šis elementas priklauso paskutiniam analogui su stabiliu izotopu. Pats renis yra b alto atspalvio metalas, o jo miltelių masė juoda. Lydymosi ir virimo temperatūra svyruoja nuo +3186 iki +5596 laipsnių Celsijaus. Jis turi paramagnetines charakteristikas.

Funkcijos

Renio naudojimas nėra toks plačiai paplitęs dėl jo išskirtinių parametrų ir didelių sąnaudų. Prie +300 °C metalas pradeda aktyviai oksiduotis, kurios procesas priklauso nuo tolesnio temperatūros padidėjimo. Šis elementas yra stabilesnis nei volframas, praktiškai nesąveikauja su vandeniliu ir azotu, o tik adsorbuoja.

Kai kaitinama, pastebima reakcija su chloru, bromu ir fluoru. Renis netirpsta tik azoto rūgštyje, o sąveikaujant su gyvsidabriu susidaro amalgama. Reakcija su vandenine peroksido kompozicijavandenilis sukelia renio rūgšties susidarymą. Šis elementas yra vienintelis tarp ugniai atsparių metalų, kuris nesudaro karbidų. Renio naudojimas nedalyvauja biochemijoje. Yra mažai informacijos apie visus galimus jo padarinius. Tarp patikimų faktų – toksiškumas ir toksiškumas gyviems organizmams.

Gamyba

Renis yra itin retas metalas. Gamtoje jis dažniausiai randamas kartu su volframu ir molibdenu. Be to, priemaišų yra ir jos kaimynų naudingųjų iškasenų telkiniuose lentelėje. Renis daugiausia išgaunamas iš molibdeno telkinių naudojant susijusį ekstrahavimą.

Be to, aptariamas elementas yra išgaunamas iš dzhezkazganito – labai reto natūralaus mineralo, kuris taip pavadintas šalia telkinio esančios kazachų gyvenvietės vardu. Renis taip pat gali būti išskirtas iš pirito, cirkonio, kolumbito.

Metalas yra pasklidęs visame pasaulyje nereikšminga koncentracija. Tarp žinomų kasybos vietų, kur jo randama dideliais kiekiais, yra Iturupo Kurilų sala Rusijoje. Indėlis buvo aptiktas 1992 m. Čia metalas pateikiamas panašios į molibdeną struktūros pavidalu (ReS_2).

Kasyba vykdoma ant nedidelės platformos, esančios ant miegančio ugnikalnio viršaus. Ten veikia šiluminės spyruoklės, o tai rodo telkinio plėtimąsi, kuris, preliminariais skaičiavimais, per metus išskiria apie 37 tonas šio metalo.

Antras pagal dydį telkinys laikomas renio telkiniu, tinkančiupramoninių elementų gavyba. Jis yra Suomijoje ir vadinamas Hitura. Ten metalas išgaunamas iš kito mineralo – tarkianito.

Gauti

Renis gaunamas apdorojant pirmines žaliavas, kuriose iš pradžių šios medžiagos procentas yra mažas. Dažniausiai elementas išgaunamas iš vario ir molibdeno sulfidų. Renio lydiniai yra apdorojami pirometalurginiu būdu, kuris naudojamas dirbant su lydomomis, perdirbamomis ir skrudintomis rūdomis.

Per aukšta lydymosi temperatūra leidžia gauti didesnį oksidą Re-207, kurį sulaiko specialūs gaudymo įtaisai. Pasitaiko, kad dalis elemento padegus nusėda suodžiuose. Iš šios medžiagos vandenilio pagalba galima gauti gryną medžiagą. Tada gauta miltelių medžiaga ištirpinama tiesiai į renio luitus. Rūdos naudojimas nagrinėjamam elementui išgauti lydi nuosėdų atsiradimą matinėje dalyje. Tolesnis šios kompozicijos pavertimas leidžia išskirti renį veikiant tam tikroms dujoms.

Technologinės akimirkos

Gamybos metu galima pasiekti norimą koncentraciją dėl renio savybių ir naudojant sieros rūgštį. Atlikus specialius gryninimo metodus, iš rūdos galima išskirti gryną elementą.

Šis metodas nėra labai produktyvus, gryno produkto išeiga ne didesnė kaip 65%. Šis indikatorius skiriasi priklausomai nuo metalo kiekio rūdoje. Tuo remiantis mokslinistyrimai, siekiant nustatyti pažangesnius ir alternatyvius gamybos metodus.

Šiuolaikinės technologijos leidžia optimizuoti dirbtinai gauto renio savybes. Šis tirpalas leidžia naudoti vandeninį tirpalą, o ne rūgštinį. Taip valant galima užfiksuoti žymiai daugiau gryno metalo.

Programa

Pirmiausia apsvarstykite pagrindines nagrinėjamo elemento, dėl kurio jis ypač vertinamas, charakteristikas:

• Atsparumas ugniai.
• Minimalus korozijos poveikis.
• Jokios deformacijos veikiant cheminėms medžiagoms ir rūgštims.

Kadangi šio metalo kaina yra itin didelė, jis dažniausiai naudojamas retais atvejais. Pagrindinė šio elemento taikymo sritis – karščiui atsparių lydinių su įvairiais metalais gamyba, kurie naudojami raketų konstrukcijoje ir aviacijos pramonėje. Paprastai renis naudojamas viršgarsinių naikintuvų atsarginėms dalims gaminti. Tokiuose junginiuose yra mažiausiai 6 % metalo.

Toks š altinis greitai tapo pagrindiniu reaktyvinių jėgos agregatų kūrimo įrankiu. Tuo pačiu metu medžiaga pradėta laikyti kariniu-strateginiu rezervu. Specialiai įrengtos šiluminės poros leidžia matuoti temperatūrą dideliais diapazonais. Nagrinėjamas elementas leidžia pratęsti daugumos agreguotų metalų tarnavimo laiką. Iš renio, kurio naudojimas aptartas aukščiau, spyruoklės taip pat gaminamos tiksliajai įrangai, platinos metalams, spektrometrams, manometrams.

Jeitiksliau, naudojamas reniu dengtas volframas. Dėl savo atsparumo cheminiam poveikiui šis metalas yra įtrauktas į apsaugines dangas nuo rūgštinės ir šarminės aplinkos.

Įdomūs faktai

Renis taip pat naudojamas specialiems kontaktams užmegzti. Jie turi savybę savaime išsivalyti trumpojo jungimo atveju. Ant įprastų metalų lieka oksido, kuris neleidžia srovei praeiti. Srovė taip pat praeina per renio lydinius, tačiau nepalieka jokių pėdsakų. Šiuo atžvilgiu kontaktai, pagaminti iš šio metalo, turi ilgą tarnavimo laiką.

Svarbiausias renio naudojimo aspektas buvo galimybė jį naudoti kuriant katalizatorius, padedančius gaminti tam tikrus benzino komponentus. Galimybė panaudoti cheminį elementą naftos produktų pramonėje kelis kartus padidino jo paklausą atitinkamoje rinkoje. Pasaulis rimtai domisi šia unikalia medžiaga.

Akcijos

Verta pažymėti, kad pasaulyje renio atsargos sudaro ne mažiau kaip 13 tūkst. tonų tik molibdeno ir vario telkiniuose. Jie yra pagrindiniai šio komponento š altiniai metalurgijos pramonėje. Tokiose konfigūracijose randama daugiau nei 2/3 viso planetoje esančio renio. Likęs trečdalis yra antrinės liekanos. Jei visus atsargų skaičiavimus sumažintume iki vieno vardiklio, jų turėtų pakakti mažiausiai trims šimtams metų. Mokslininkų skaičiavimuose į perdirbimą nebuvo atsižvelgta. Panašusprojektai buvo kuriami ilgą laiką, kai kurie iš jų pasiteisino.

Kaina

Produktų kainas daugelyje kategorijų formuoja prekės prieinamumas ir paklausa. Toks komponentas kaip renis yra vienas brangiausių metalų pasaulyje, todėl ne kiekvienas gamintojas gali jį sau leisti, nors turi unikalių savybių, leidžiančių kompensuoti brangaus naudojimo išlaidas. Tuo pačiu metu renis turi parametrų, kurių neturi joks kitas metalas. Kosmoso ir aviacijos konstrukcijų kūrimui jo charakteristikos yra idealios. Nenuostabu, kad renio kaina yra didelė, nors ji atitinka visus šiai unikaliai medžiagai būdingus rodiklius.

Jau 2011 m. vidutinė renio kaina buvo apie 4,5 JAV dolerio už gramą. Vėliau kainų mažėjimo tendencijos nepastebėta. Dažnai galutinė kaina priklauso nuo metalo gryninimo laipsnio. Medžiagos kaina gali siekti tūkstančius dolerių ar daugiau.

Atradimų istorija

Šį elementą 1925 m. atrado vokiečių chemikai Edas ir W alteris Noddackas. Jie atliko tyrimus naudodami kolumbispektrinę analizę Siemens ir Shake grupės laboratorijoje. Po šio įvykio atitinkamas pranešimas buvo surengtas Vokietijos chemikų susirinkime Niurnberge. Po metų mokslininkų grupė iš molibdeno išskyrė pirmuosius du miligramus renio.

Palyginti gryna forma elementas buvo gautas tik 1928 m. Už gavimąvienas miligramas medžiagos turėjo apdoroti per 600 kilogramų norvegiško molibdeno. Pramoninė šio metalo gamyba pradėta ir Vokietijoje (1930 m.). Perdirbimo gamyklų pajėgumai leido per metus gauti apie 120 kg metalo. Tuo metu tai visiškai patenkino renio poreikį visoje pasaulinėje rinkoje. Amerikoje pirmieji pramoniniai 4,5 kg unikalaus metalo buvo gauti 1943 m., apdorojant koncentruotą molibdeną. Būtent šis elementas tapo paskutiniu atrastu metalu, turinčiu stabilų izotopą. Visi kiti anksčiau atrasti analogai, įskaitant dirbtinai, tokių savybių neturėjo.

Gamtiniai draustiniai

Iki šiol, atsižvelgiant į natūralius atitinkamo metalo išteklius, telkinių sąrašas gali būti išdėstytas tokia tvarka:

• Čilės kasyklos.
• Jungtinės Amerikos Valstijos.
• Iturupo sala, kurioje apytiksliai nuosėdos siekia iki 20 tonų per metus (vulkaninių dujų išsiveržimų pavidalu).

Rusijos Federacijoje pusės elemento vandenilio tipo telkiniai vertinami kaip vietos, kuriose yra didžiausias porfyro vario ir vario-molibdeno rūdos potencialas. Iš viso, remiantis ekspertų prognozėmis, renio telkiniai Rusijoje siekia 2900 tonų (76% valstybės išteklių). Liūto dalis šių telkinių yra Maskvos regiono anglies baseine (82%). Kitas laukas pagal rezervus yra Briketno-Želtuchinskio baseinas Riazanės regione.

Rezultatas

Renis yra cheminis elementas, kurispriklauso retųjų metalų grupei, pasižyminčiai unikaliomis savybėmis. Jo savybės, išgavimo vietos, apimtys aprašytos aukščiau.