Rhenium: toepassing en eigenschappen

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-02 14:00

Rhenium, waarvan de toepassing hieronder zal worden besproken, is een element van het chemisch periodiek systeem onder de atoomindex 75 (Re). De naam van de stof komt van de rivier de Rijn in Duitsland. Het jaar van ontdekking van dit metaal is 1925. De eerste significante partij materiaal werd verkregen in 1928. Dit element behoort tot de laatste analoog met een stabiele isotoop. Op zichzelf is rhenium een metaal met een witte tint en de poedermassa is zwart. Smelt- en kookpunten variëren van +3186 tot +5596 graden Celsius. Het heeft paramagnetische kenmerken.

Kenmerken

Het gebruik van rhenium is niet zo wijdverbreid vanwege de uitzonderlijke parameters en hoge kosten. Bij +300 °C begint het metaal actief te oxideren, waarvan het proces afhangt van een verdere temperatuurstijging. Dit element is stabieler dan wolfraam, heeft praktisch geen interactie met waterstof en stikstof en biedt alleen adsorptie.

Bij verhitting wordt een reactie met chloor, broom en fluor waargenomen. Rhenium lost niet alleen op in salpeterzuur, en bij interactie met kwik wordt een amalgaam gevormd. Reactie met een waterige peroxidesamenstellingwaterstof veroorzaakt de vorming van reniumzuur. Dit element is het enige van vuurvaste metalen dat geen carbiden vormt. Het gebruik van rhenium heeft geen deelname aan de biochemie. Er is weinig informatie beschikbaar over alle mogelijke effecten. Onder de betrouwbare feiten - toxiciteit en toxiciteit voor levende organismen.

Productie

Rhenium is een uiterst zeldzaam metaal. In de natuur wordt het meestal gevonden in combinatie met wolfraam en molybdeen. Bovendien zijn onzuiverheden aanwezig in de minerale afzettingen van zijn buren in de tabel. Rhenium wordt voornamelijk gewonnen uit molybdeenafzettingen door middel van bijbehorende extractie.

Bovendien wordt het betreffende element gewonnen uit dzhezkazganiet, een zeer zeldzaam natuurlijk mineraal, dat zo genoemd is naar de Kazachse nederzetting in de buurt van de afzetting. Rhenium kan ook worden geïsoleerd uit pyriet, zirkonium, columbiet.

Het metaal wordt in een verwaarloosbare concentratie over de hele wereld verspreid. Een van de bekende mijnsites, waar het in aanzienlijke hoeveelheden wordt gevonden, is het Koerilen-eiland Iturup in Rusland. De afzetting werd ontdekt in 1992. Hier wordt het metaal gepresenteerd in de vorm van een structuur vergelijkbaar met molybdeen (ReS_2).

Mijnbouw wordt uitgevoerd op een klein platform bovenop een slapende vulkaan. Daar zijn thermale bronnen actief, wat wijst op de uitbreiding van de afzetting, die volgens voorlopige schattingen ongeveer 37 ton van dit metaal per jaar uitstoot.

De op één na grootste afzetting wordt beschouwd als een rheniumafzetting die geschikt is voorafzuiging van industriële elementen. Het ligt in Finland en heet Hitura. Daar wordt het metaal gewonnen uit een ander mineraal - tarkyaniet.

Ontvangen

Rhenium wordt verkregen door primaire grondstoffen te verwerken, die aanvankelijk een laag percentage van dit materiaal bevatten. Meestal wordt het element gewonnen uit koper- en molybdeensulfiden. Rheniumlegeringen ondergaan een pyrometallurgische behandeling, die wordt gebruikt bij het werken met ertsen die worden gesmolten, omgezet en geroosterd.

Excessieve smelttemperaturen maken het mogelijk om een hoger oxide Re-207 te verkrijgen, dat wordt vastgehouden door speciale vanginrichtingen. Het komt voor dat een deel van het element na het stoken in roet gaat zitten. Uit deze stof kan met behulp van waterstof zuiver materiaal worden gewonnen. Vervolgens wordt de resulterende poedersubstantie direct gesmolten tot reniumblokken. Het gebruik van erts voor de winning van het betreffende element gaat gepaard met het verschijnen van sediment in de mat. Verdere omzetting van deze samenstelling maakt de isolatie van rhenium mogelijk door blootstelling aan bepaalde gassen.

Technologische momenten

Het is mogelijk om de gewenste concentratie tijdens de productie te bereiken door de eigenschappen van renium en het gebruik van zwavelzuur. Na speciale zuiveringsmethoden te hebben doorlopen, is het mogelijk om een puur element uit het erts te isoleren.

Deze methode is niet erg productief, de opbrengst van een puur product is niet meer dan 65%. Deze indicator varieert afhankelijk van het metaalgeh alte in het erts. Op basis hiervan is wetenschappelijkonderzoek om meer geavanceerde en alternatieve productiemethoden te identificeren.

Moderne technologieën maken het mogelijk om de eigenschappen van kunstmatig verkregen rhenium te optimaliseren. Deze oplossing maakt het gebruik van een waterige oplossing mogelijk in plaats van een zure. Dit maakt het mogelijk om tijdens het reinigen aanzienlijk meer puur metaal af te vangen.

Toepassing

Beschouw eerst de belangrijkste kenmerken van het element in kwestie, waarvoor het bijzonder wordt gewaardeerd:

• Vastvastheid.
• Minimale blootstelling aan corrosie.
• Geen vervorming bij blootstelling aan chemicaliën en zuren.

Omdat de prijs van dit metaal extreem hoog is, wordt het voornamelijk in zeldzame gevallen gebruikt. Het belangrijkste toepassingsgebied van dit element is de productie van hittebestendige legeringen met verschillende metalen, die worden gebruikt bij de constructie van raketten en de luchtvaartindustrie. In de regel wordt renium gebruikt voor de productie van reserveonderdelen voor supersonische jagers. Dergelijke verbindingen bevatten ten minste 6% metaal.

Zo'n bron werd al snel het belangrijkste hulpmiddel voor het maken van straalmotoren. Tegelijkertijd begon het materiaal als een militair-strategische reserve te worden beschouwd. Speciaal geleverde thermische koppels maken het mogelijk om temperaturen in grote bereiken te meten. Het element in kwestie maakt het mogelijk om de levensduur van de meeste geaggregeerde metalen te verlengen. Van rhenium, waarvan het gebruik hierboven is besproken, worden ook veren gemaakt voor precisieapparatuur, platinametalen, spectrometers, manometers.

Alsmeer precies, het gebruikt rhenium-gecoat wolfraam. Vanwege zijn weerstand tegen chemische aantasting, wordt dit metaal opgenomen in beschermende coatings tegen zure en alkalische omgevingen.

Interessante feiten

Rhenium wordt ook gebruikt om speciale contacten te leggen. Ze hebben de eigenschap zichzelf te reinigen in geval van kortsluiting. Op gewone metalen blijft oxide achter, dat geen stroom doorlaat. Stroom gaat ook door rheniumlegeringen, maar laat geen sporen achter. In dit opzicht hebben contacten van dit metaal een lange levensduur.

Het belangrijkste aspect van het gebruik van rhenium was de mogelijkheid om het te gebruiken om katalysatoren te maken die helpen bij de productie van bepaalde componenten van benzinebrandstof. De mogelijkheid om een chemisch element in de olieproductenindustrie te gebruiken, heeft geleid tot een meervoudige toename van de vraag op de overeenkomstige markt. De wereld is serieus geïnteresseerd in dit unieke materiaal.

Aandelen

Het is vermeldenswaard dat de wereldvoorraad van rhenium ten minste 13 duizend ton bedraagt, alleen in molybdeen- en koperafzettingen. Zij zijn de belangrijkste bronnen van dit onderdeel in de metallurgische industrie. Meer dan 2/3 van al het rhenium op de planeet wordt in dergelijke configuraties gevonden. Het resterende derde deel zijn secundaire residuen. Als we alle berekeningen van reserves terugbrengen tot één noemer, zouden ze genoeg moeten zijn voor minstens driehonderd jaar. Bij de berekening van wetenschappers werd geen rekening gehouden met recycling. Vergelijkbaarprojecten zijn al heel lang ontwikkeld, sommige hebben hun waarde bewezen.

Kosten

Productprijzen in de meeste categorieën worden gevormd door de beschikbaarheid van en de vraag naar het product. Een onderdeel als rhenium is een van de duurste metalen ter wereld, dus niet elke fabrikant kan het zich veroorloven, hoewel het unieke eigenschappen heeft die het mogelijk maken om de kosten van het dure gebruik ervan te compenseren. Tegelijkertijd heeft rhenium parameters die geen ander metaal heeft. Voor het creëren van ruimte- en luchtvaartstructuren zijn de kenmerken ervan ideaal. Het is niet verwonderlijk dat de prijs van rhenium hoog is, hoewel het overeenkomt met alle indicatoren die kenmerkend zijn voor dit unieke materiaal.

Reeds in 2011 bedroegen de gemiddelde kosten van rhenium ongeveer 4,5 dollar per gram. Daarna werd geen neerwaartse trend in de prijzen waargenomen. Vaak hangen de uiteindelijke kosten af van de mate van zuivering van het metaal. De prijs van het materiaal kan duizenden dollars of meer bedragen.

Ontdekkingsgeschiedenis

Dit element werd in 1925 ontdekt door de Duitse chemici Ead en W alter Noddack. Ze deden onderzoek met behulp van columbispectrale analyse in het laboratorium van de Siemens- en Shake-groep. Na deze gebeurtenis werd een overeenkomstig rapport gehouden op een bijeenkomst van Duitse chemici in Neurenberg. Een jaar later isoleerde een team van wetenschappers de eerste twee milligram rhenium uit molybdeen.

In een relatief zuivere vorm werd het element pas in 1928 verkregen. voor het krijgen vanéén milligram van de stof moest ruim 600 kilogram Noors molybdeen verwerken. De industriële productie van dit metaal begon ook in Duitsland (1930). De capaciteit van de verwerkingsfabrieken maakte het mogelijk om jaarlijks ongeveer 120 kg metaal te verkrijgen. Dit voldeed destijds volledig aan de behoefte aan rhenium op de hele wereldmarkt. In Amerika werd in 1943 de eerste industriële 4,5 kg van een uniek metaal verkregen door geconcentreerd molybdeen te verwerken. Het was dit element dat het laatst ontdekte metaal met een stabiele isotoop werd. Alle andere eerder ontdekte analogen, ook kunstmatig, hadden dergelijke eigenschappen niet.

Natuurreservaten

Tot op heden, volgens de natuurlijke reserves van het metaal in kwestie, kan de lijst met afzettingen in de volgende volgorde worden gerangschikt:

• Chileense mijnen.
• Verenigde Staten van Amerika.
• Iturup Island, waar de afzettingen worden geschat op maximaal 20 ton per jaar (in de vorm van vulkanische gasuitbarstingen).

In de Russische Federatie worden afzettingen van het half-element-waterstoftype beoordeeld als locaties met het maximale potentieel voor porfierkoper en koper-molybdeenerts. In totaal bedragen de rheniumvoorraden in Rusland volgens de voorspellingen van experts 2900 ton (76% van de staatsmiddelen). Het leeuwendeel van deze afzettingen bevindt zich in het kolenbekken in de regio Moskou (82%). Het volgende gebied in termen van reserves is het Briketno-Zheltukhinsky-bekken in de regio Ryazan.

Resultaat

Rhenium is een chemisch element datbehoort tot de groep van zeldzame metalen met unieke eigenschappen. De eigenschappen, plaatsen van extractie, scopes zijn hierboven beschreven.