Ռենիում. կիրառություն և հատկություններ

2024 Հեղինակ: Howard Calhoun | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-02 13:56

Ռենիումը, որի կիրառումը կքննարկվի ստորև, քիմիական պարբերական համակարգի տարր է ատոմային 75 ինդեքսով (Re): Նյութի անվանումը գալիս է Գերմանիայի Հռենոս գետից։ Այս մետաղի հայտնաբերման տարեթիվը 1925 թվականն է: Նյութի առաջին նշանակալի խմբաքանակը ստացվել է 1928 թվականին: Այս տարրը պատկանում է կայուն իզոտոպով վերջին անալոգին: Ինքնին ռենիումը սպիտակ երանգով մետաղ է, իսկ փոշու զանգվածը՝ սև։ Հալման և եռման կետերը տատանվում են +3186-ից մինչև +5596 աստիճան Ցելսիուս: Այն ունի պարամագնիսական հատկանիշներ։

Հատկություններ

Ռենիումի օգտագործումն այնքան էլ տարածված չէ բացառիկ պարամետրերի և բարձր արժեքի պատճառով։ +300 °C-ում մետաղը սկսում է ակտիվորեն ենթարկվել օքսիդացման, որի ընթացքը կախված է ջերմաստիճանի հետագա բարձրացումից։ Այս տարրն ավելի կայուն է, քան վոլֆրամը, գործնականում չի փոխազդում ջրածնի և ազոտի հետ՝ ապահովելով միայն կլանումը։

Տաքացնելիս նկատվում է ռեակցիա քլորի, բրոմի և ֆտորի հետ։ Ռենիումը չի լուծվում միայն ազոտաթթվի մեջ, իսկ սնդիկի հետ փոխազդեցության ժամանակ առաջանում է ամալգամ։ Ռեակցիան ջրային պերօքսիդի բաղադրության հետջրածինը առաջացնում է ռենիումի թթվի ձևավորում։ Այս տարրը միակն է հրակայուն մետաղների մեջ, որը չի առաջացնում կարբիդներ։ Ռենիումի օգտագործումը մասնակցություն չունի կենսաքիմիայի մեջ։ Քիչ տեղեկություններ կան դրա բոլոր հնարավոր հետևանքների մասին: Հուսալի փաստերի թվում՝ թունավորությունը և թունավորությունը կենդանի օրգանիզմների համար։

Արտադրություն

Ռենիումը չափազանց հազվագյուտ մետաղ է: Բնության մեջ այն առավել հաճախ հանդիպում է վոլֆրամի և մոլիբդենի հետ միասին։ Բացի այդ, աղյուսակում իր հարևանների հանքային հանքավայրերում առկա են կեղտեր: Ռենիումը հիմնականում արդյունահանվում է մոլիբդենի հանքավայրերից՝ կապված արդյունահանման միջոցով:

Բացի այդ, խնդրո առարկա տարրը արդյունահանվում է դժեզկազգանիթից՝ շատ հազվագյուտ բնական հանքանյութից, որն այդպես է անվանվել հանքավայրի մոտ գտնվող ղազախական բնակավայրի պատվին։ Ռենիումը կարող է մեկուսացվել նաև պիրիտից, ցիրկոնիումից, կոլումբիտից:

Մետաղը ցրված է ամբողջ աշխարհում աննշան խտությամբ: Հանքարդյունաբերության հայտնի վայրերից, որտեղ այն զգալի քանակությամբ է հայտնաբերվել, Ռուսաստանի Իտուրուպ Կուրիլյան կղզին է: Հանքավայրը հայտնաբերվել է 1992թ. Այստեղ մետաղը ներկայացված է մոլիբդենի նման կառուցվածքի տեսքով (ReS_2).

Հանքարդյունաբերությունն իրականացվում է փոքրիկ հարթակի վրա, որը գտնվում է քնած հրաբխի գագաթին: Այնտեղ ակտիվ են ջերմային աղբյուրները, ինչը վկայում է հանքավայրի ընդլայնման մասին, որը, ըստ նախնական հաշվարկների, տարեկան արտանետում է մոտ 37 տոննա այդ մետաղ։։

Երկրորդ ամենամեծ հանքավայրը համարվում է ռենիումի հանքավայր, որը հարմար է դրա համարարդյունաբերական տարրերի արդյունահանում. Այն գտնվում է Ֆինլանդիայում և կոչվում է Հիտուրա։ Այնտեղ մետաղը արդյունահանվում է մեկ այլ հանքանյութից՝ թարկիանիտից։

Ստանալ

Ռենիումը ստացվում է առաջնային հումքի վերամշակմամբ, որոնք սկզբում ունեն այս նյութի ցածր տոկոսը։ Ամենից հաճախ տարրը արդյունահանվում է պղնձի և մոլիբդենի սուլֆիդներից: Ռենիումի համաձուլվածքները ենթարկվում են պիրոմետալուրգիական մշակման, որն օգտագործվում է հալված, փոխարկված և բոված հանքաքարերի հետ աշխատելիս։

Ավելորդ հալման ջերմաստիճանը հնարավորություն է տալիս ստանալ ավելի բարձր օքսիդ Re-207, որը պահպանվում է հատուկ թակարդ սարքերի միջոցով: Պատահում է, որ տարերքի մի մասը կրակելուց հետո նստում է մուրի մեջ։ Այս նյութից կարելի է մաքուր նյութ ստանալ ջրածնի օգնությամբ։ Այնուհետև ստացված փոշի նյութը հալեցնում են անմիջապես ռենիումի ձուլակտորների մեջ: Քննարկվող տարրի արդյունահանման համար հանքաքարի օգտագործումը ուղեկցվում է փայլատում նստվածքի ի հայտ գալով։ Այս բաղադրության հետագա փոխակերպումը թույլ է տալիս ռենիումի մեկուսացումը որոշակի գազերի ազդեցության միջոցով:

Տեխնոլոգիական պահեր

Արտադրության ընթացքում հնարավոր է հասնել ցանկալի կոնցենտրացիայի՝ շնորհիվ ռենիումի հատկությունների և ծծմբաթթվի օգտագործման։ Մաքրման հատուկ մեթոդներով անցնելուց հետո հնարավոր է հանքաքարից մեկուսացնել մաքուր տարրը։

Այս մեթոդը այնքան էլ արդյունավետ չէ, մաքուր արտադրանքի բերքատվությունը 65%-ից ոչ ավելի է։ Այս ցուցանիշը տատանվում է՝ կախված հանքաքարում մետաղի պարունակությունից։ Այս հիման վրա գիտհետազոտություն՝ արտադրության ավելի առաջադեմ և այլընտրանքային մեթոդների բացահայտման համար։

Ժամանակակից տեխնոլոգիաները հնարավորություն են տալիս օպտիմալացնել արհեստականորեն ստացված ռենիումի հատկությունները։ Այս լուծույթը թույլ է տալիս թթվայինի փոխարեն օգտագործել ջրային լուծույթ։ Սա հնարավորություն է տալիս մաքրման ընթացքում զգալիորեն ավելի մաքուր մետաղ որսալ:

Դիմում

Նախ, հաշվի առեք խնդրո առարկա տարրի հիմնական բնութագրերը, որոնց համար այն հատկապես գնահատվում է.

• հրակայունություն.
• Կոռոզիայից նվազագույն ազդեցություն:
• Չի դեֆորմացվում քիմիական նյութերի և թթուների ազդեցության տակ:

Քանի որ այս մետաղի գինը չափազանց բարձր է, այն օգտագործվում է հիմնականում հազվադեպ դեպքերում։ Այս տարրի կիրառման հիմնական ոլորտը տարբեր մետաղներով ջերմակայուն համաձուլվածքների արտադրությունն է, որոնք օգտագործվում են հրթիռների կառուցման և ավիացիոն արդյունաբերության մեջ: Որպես կանոն, ռենիումն օգտագործվում է գերձայնային կործանիչների պահեստամասերի արտադրության համար։ Նման միացությունները ներառում են առնվազն 6% մետաղ։

Նման աղբյուրը արագ վերածվեց ռեակտիվ էներգաբլոկների ստեղծման հիմնական գործիքի։ Միաժամանակ նյութը սկսեց համարվել ռազմա-ռազմավարական ռեզերվ։ Հատուկ տրամադրված ջերմային զույգերը թույլ են տալիս չափել ջերմաստիճանը հսկայական միջակայքերում: Քննարկվող տարրը հնարավորություն է տալիս երկարացնել ագրեգացված մետաղների մեծ մասի ծառայության ժամկետը: Ռենիումից, որի կիրառման մասին խոսվել է վերևում, գարուններ են պատրաստում նաև ճշգրիտ սարքավորումների, պլատինե մետաղների, սպեկտրոմետրերի, ճնշման չափիչների համար։

Եթեավելի ճիշտ, այն օգտագործում է ռենիումով պատված վոլֆրամ: Քիմիական հարձակման նկատմամբ իր դիմադրողականության շնորհիվ այս մետաղը ներառված է թթվային և ալկալային միջավայրերի դեմ պաշտպանիչ ծածկույթներում:

Հետաքրքիր փաստեր

Ռենիումը նույնպես օգտագործվում է հատուկ կոնտակտներ ստեղծելու համար: Նրանք ունեն կարճ միացման դեպքում ինքնամաքրվելու հատկություն։ Սովորական մետաղների վրա մնում է օքսիդ, որը թույլ չի տալիս հոսանքի անցումը։ Հոսանքն անցնում է նաև ռենիումի համաձուլվածքների միջով, սակայն այն իր հետևում հետքեր չի թողնում։ Այս առումով, այս մետաղից պատրաստված կոնտակտներն ունեն երկար սպասարկման ժամկետ:

Ռենիումի օգտագործման ամենակարևոր կողմը դրա օգտագործման հնարավորությունն էր կատալիզատորներ ստեղծելու համար, որոնք օգնում են բենզինի վառելիքի որոշակի բաղադրիչներ արտադրել: Նավթամթերքի արդյունաբերության մեջ քիմիական տարրի կիրառման հնարավորությունը հանգեցրեց համապատասխան շուկայում դրա պահանջարկի մի քանի անգամ աճին։ Աշխարհը լրջորեն հետաքրքրված է այս յուրահատուկ նյութով։

Բաժնետոմսեր

Հարկ է նշել, որ ռենիումի համաշխարհային պաշարը կազմում է առնվազն 13 հազար տոննա միայն մոլիբդենի և պղնձի հանքավայրերում։ Դրանք մետաղագործական արդյունաբերության մեջ այս բաղադրիչի հիմնական աղբյուրներն են։ Մոլորակի ամբողջ ռենիումի ավելի քան 2/3-ը գտնվում է նման կոնֆիգուրացիաներում: Մնացած երրորդը երկրորդական մնացորդներն են: Եթե պաշարների բոլոր հաշվարկները նվազեցնենք մեկ հայտարարի, ապա դրանք պետք է բավարար լինեն առնվազն երեք հարյուր տարվա համար։ Գիտնականների հաշվարկում վերամշակումը հաշվի չի առնվել։ Նմանատիպնախագծերը մշակվել են երկար ժամանակ, դրանցից ոմանք ապացուցել են իրենց արժեքը։

Արժեքը

Ապրանքի գները կատեգորիաների մեծ մասում ձևավորվում են ապրանքի առկայությունից և պահանջարկից: Ռենիումի նման բաղադրիչը աշխարհի ամենաթանկ մետաղներից մեկն է, ուստի ոչ բոլոր արտադրողները կարող են իրեն թույլ տալ այն, թեև այն ունի յուրահատուկ հատկություններ, որոնք հնարավորություն են տալիս փոխհատուցել դրա թանկ օգտագործման ծախսերը: Միևնույն ժամանակ, ռենիումն ունի այնպիսի պարամետրեր, որոնք չունեն այլ մետաղներ։ Տիեզերական և ավիացիոն կառույցների ստեղծման համար դրա բնութագրերը իդեալական են։ Զարմանալի չէ, որ ռենիումի գինը բարձր է, թեև այն համապատասխանում է այս յուրահատուկ նյութին բնորոշ բոլոր ցուցանիշներին։

Արդեն 2011 թվականին ռենիումի միջին արժեքը կազմում էր մոտ 4,5 ԱՄՆ դոլար մեկ գրամի դիմաց։ Հետագայում գների նվազման միտում չի նկատվել։ Հաճախ վերջնական արժեքը կախված է մետաղի մաքրման աստիճանից: Նյութի գինը կարող է հասնել հազարավոր դոլարների կամ ավելի:

Հայտնաբերման պատմություն

Այս տարրը հայտնաբերել են գերմանացի քիմիկոսներ Էդ և Վալտեր Նոդդակները 1925 թվականին։ Նրանք հետազոտություն են անցկացրել՝ օգտագործելով կոլումբիսպեկտրալ անալիզ Siemens and Shake խմբի լաբորատորիայում: Այս իրադարձությունից հետո համապատասխան զեկույց է կայացել Նյուրնբերգում գերմանացի քիմիկոսների հանդիպման ժամանակ։ Մեկ տարի անց գիտնականների խումբը մոլիբդենից առանձնացրեց ռենիումի առաջին երկու միլիգրամը։

Համեմատաբար մաքուր ձևով տարրը ստացվել է միայն 1928 թվականին։ ստանալու համարՆյութի մեկ միլիգրամը պետք է վերամշակեր ավելի քան 600 կիլոգրամ նորվեգական մոլիբդեն: Այս մետաղի արդյունաբերական արտադրությունը սկսվել է նաև Գերմանիայում (1930 թ.)։ Վերամշակող գործարանների հզորությունը հնարավորություն է տվել ստանալ տարեկան մոտ 120 կգ մետաղ։ Այն ժամանակ դա լիովին բավարարում էր ռենիումի անհրաժեշտությունը ողջ համաշխարհային շուկայում։ Ամերիկայում առաջին արդյունաբերական 4,5 կգ եզակի մետաղը ստացվել է 1943 թվականին՝ խտացված մոլիբդենի վերամշակմամբ։ Հենց այս տարրը դարձավ կայուն իզոտոպով հայտնաբերված վերջին մետաղը։ Ավելի վաղ հայտնաբերված բոլոր մյուս անալոգները, այդ թվում՝ արհեստականորեն, նման հատկություններ չունեին։

Բնական պաշարներ

Մինչ օրս, ըստ խնդրո առարկա մետաղի բնական պաշարների, հանքավայրերի ցանկը կարելի է դասավորել հետևյալ հաջորդականությամբ՝

• Չիլիական հանքեր.
• Ամերիկայի Միացյալ Նահանգներ.
• Իտուրուպ կղզի, որտեղ հանքավայրերը գնահատվում են տարեկան մինչև 20 տոննա (հրաբխային գազի ժայթքումների տեսքով):

Ռուսաստանի Դաշնությունում կես տարր ջրածնի հանքավայրերը գնահատվում են որպես պորֆիրի պղնձի և պղնձամոլիբդենային հանքաքարերի առավելագույն ներուժ ունեցող տեղամասեր: Ընդհանուր առմամբ, ըստ փորձագետների կանխատեսումների, Ռուսաստանում ռենիումի հանքավայրերը կազմում են 2900 տոննա (պետության ռեսուրսի 76%-ը)։ Այս հանքավայրերի առյուծի բաժինը գտնվում է Մոսկվայի շրջանի ածխային ավազանում (82%)։ Պաշարների առումով հաջորդ դաշտը Բրիկետնո-Ժելտուխինսկի ավազանն է Ռյազանի շրջանում։

Արդյունք

Ռենիումը քիմիական տարր է, որըպատկանում է յուրահատուկ հատկանիշներով հազվագյուտ մետաղների խմբին։ Դրա հատկությունները, արդյունահանման վայրերը, շրջանակները նկարագրված են վերևում։