רניום: יישום ומאפיינים

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-02 13:54

רניום, שיישומו יידון להלן, הוא יסוד בטבלה המחזורית הכימית תחת האינדקס האטומי 75 (Re). שמו של החומר מגיע מנהר הריין בגרמניה. שנת הגילוי של מתכת זו היא 1925. אצווה משמעותית ראשונה של חומר הושגה בשנת 1928. יסוד זה שייך לאנלוג האחרון עם איזוטופ יציב. כשלעצמו, רניום הוא מתכת בעלת גוון לבן, ומסת האבקה שלה שחורה. נקודות ההיתוך והרתיחה נעות בין +3186 ל-+5596 מעלות צלזיוס. יש לו מאפיינים פרמגנטיים.

תכונות

השימוש ברניום אינו נפוץ כל כך בשל הפרמטרים יוצאי הדופן והעלות הגבוהה שלו. ב-+300 מעלות צלזיוס, המתכת מתחילה לעבור חמצון באופן פעיל, שתהליך זה תלוי בעלייה נוספת בטמפרטורה. יסוד זה יציב יותר מטונגסטן, למעשה אינו יוצר אינטראקציה עם מימן וחנקן, ומספק רק ספיחה.

בעת חימום, מציינת תגובה עם כלור, ברום ופלואור. רניום אינו מתמוסס רק בחומצה חנקתית, ובאינטראקציה עם כספית נוצר אמלגם. תגובה עם הרכב מי חמצן מימימימן גורם להיווצרות חומצת רניום. יסוד זה הוא היחיד מבין מתכות עקשן שאינו יוצר קרבידים. לשימוש ברניום אין השתתפות בביוכימיה. יש מעט מידע זמין על כל ההשפעות האפשריות שלו. בין העובדות המהימנות - רעילות ורעילות לאורגניזמים חיים.

Production

רניום היא מתכת נדירה ביותר. בטבע, הוא נמצא לרוב בשילוב עם טונגסטן ומוליבדן. בנוסף, זיהומים נמצאים במרבצי המינרלים של שכניו בטבלה. רניום נכרה בעיקר ממרבצי מוליבדן באמצעות מיצוי קשור.

בנוסף, היסוד המדובר מופק מ-dzhezkazganite, מינרל טבעי נדיר מאוד, הנקרא כך על שם היישוב הקזחי הסמוך לפיקדון. ניתן לבודד רניום גם מפיריט, זירקוניום, קולומביט.

המתכת מפוזרת ברחבי העולם בריכוז זניח. בין אתרי הכרייה הידועים, שבהם הוא נמצא בכמויות משמעותיות, נמצא האי הקוריל איטורופ שברוסיה. הפיקדון התגלה בשנת 1992. כאן מוצגת המתכת בצורה של מבנה הדומה למוליבדן (ReS_2).

הכרייה מתבצעת על פלטפורמה קטנה הממוקמת על גבי הר געש רדום. פעילים שם מעיינות תרמיים, מה שמעיד על התרחבות המרבץ, שלפי הערכות ראשוניות פולט כ-37 טון ממתכת זו בשנה.

הפיקדון השני בגודלו נחשב לפיקדון רניום המתאים למיצוי אלמנטים תעשייתיים. הוא ממוקם בפינלנד ונקרא Hitura. שם, מתכת מופקת ממינרל אחר - טרקיאניט.

קבל

רניום מתקבל על ידי עיבוד חומרי גלם ראשוניים, אשר בתחילה יש בהם אחוז נמוך של חומר זה. לרוב, היסוד מופק מנחושת וסולפידים מוליבדן. סגסוגות רניום נתונות לטיפול פירומטלורגי, המשמש כאשר עובדים עם עפרות המותכות, מומרות ונצלות.

טמפרטורות התכה מוגזמות מאפשרות להשיג תחמוצת Re-207 גבוהה יותר, הנשמרת על ידי התקני לכידה מיוחדים. קורה שחלק מהאלמנט מתיישב בפיח לאחר השריפה. ניתן להשיג חומר טהור מחומר זה בעזרת מימן. לאחר מכן חומר האבקה שנוצר נמס ישירות לתוך מטילי רניום. השימוש בעפרה לצורך מיצוי היסוד הנדון מלווה בהופעת משקעים במט. המרה נוספת של הרכב זה מאפשרת בידוד של רניום באמצעות חשיפה לגזים מסוימים.

רגעים טכנולוגיים

ניתן להגיע לריכוז הרצוי במהלך הייצור בשל תכונות הרניום והשימוש בחומצה גופרתית. לאחר מעבר בשיטות טיהור מיוחדות, ניתן לבודד יסוד טהור מהעפרה.

שיטה זו אינה פרודוקטיבית במיוחד, התשואה של מוצר טהור היא לא יותר מ-65%. אינדיקטור זה משתנה בהתאם לתכולת המתכת בעפרה. על בסיס זה, מדעימחקר לזיהוי שיטות ייצור מתקדמות ואלטרנטיביות יותר.

טכנולוגיות מודרניות מאפשרות לייעל את התכונות של רניום שהושג באופן מלאכותי. תמיסה זו מאפשרת שימוש בתמיסה מימית במקום חומצית. זה מאפשר ללכוד משמעותית יותר מתכת טהורה במהלך הניקוי.

Application

ראשית, שקול את המאפיינים העיקריים של האלמנט המדובר, שבשבילם הוא מוערך במיוחד:

• עקשנות.
• חשיפה מינימלית לקורוזיה.
• ללא עיוות בעת חשיפה לכימיקלים וחומצות.

מכיוון שהמחיר של מתכת זו גבוה במיוחד, משתמשים בה בעיקר במקרים נדירים. תחום היישום העיקרי של אלמנט זה הוא ייצור סגסוגות עמידות חום עם מתכות שונות, המשמשות לבניית רקטות ותעשיית התעופה. ככלל, רניום משמש לייצור חלקי חילוף ללוחמים על-קוליים. תרכובות כאלה כוללות לפחות 6% מתכת.

מקור כזה הפך במהירות לכלי העיקרי ליצירת יחידות כוח סילון. במקביל, החומר החל להיחשב עתודה צבאית-אסטרטגית. זוגות תרמיים שסופקו במיוחד מאפשרים למדוד טמפרטורות בטווחים עצומים. האלמנט המדובר מאפשר להאריך את חיי השירות של רוב המתכות המצטברות. מרניום, שהשימוש בו נדון לעיל, מיוצרים גם קפיצים לציוד מדויק, מתכות פלטינה, ספקטרומטרים, מדי לחץ.

אםליתר דיוק, הוא משתמש בטונגסטן מצופה רניום. בשל עמידותה בפני התקפה כימית, מתכת זו כלולה בציפויים מגנים מפני סביבות חומציות ובסיסיות.

עובדות מעניינות

Rhenium משמש גם ליצירת קשרים מיוחדים. יש להם את התכונה של ניקוי עצמי במקרה של קצר חשמלי. על מתכות רגילות נשארת תחמוצת, שאינה מאפשרת מעבר זרם. זרם עובר גם דרך סגסוגות רניום, אך הוא אינו משאיר עקבות מאחורי עצמו. בהקשר זה, למגעים העשויים ממתכת זו יש חיי שירות ארוכים.

ההיבט החשוב ביותר של השימוש ברניום היה האפשרות להשתמש בו כדי ליצור זרזים המסייעים בייצור רכיבים מסוימים של דלק בנזין. האפשרות להשתמש באלמנט כימי בתעשיית מוצרי הנפט הובילה לגידול בביקוש שלו בשוק המקביל פי כמה. העולם מתעניין ברצינות בחומר הייחודי הזה.

Stocks

ראוי לציין שהמלאי העולמי של רניום הוא לפחות 13 אלף טון רק במרבצי מוליבדן ונחושת. הם המקורות העיקריים של רכיב זה בתעשיית המתכות. יותר מ-2/3 מכל הרניום על פני כדור הארץ נמצא בתצורות כאלה. השליש הנותר הוא שאריות משניות. אם נצמצם את כל חישובי הרזרבות למכנה אחד, הן אמורות להספיק לפחות לשלוש מאות שנה. בחישוב של מדענים, המיחזור לא נלקח בחשבון. דוֹמֶהפרויקטים פותחו במשך זמן רב, חלקם הוכיחו את ערכם.

עלות

מחירי המוצרים ברוב הקטגוריות נוצרים על ידי הזמינות והביקוש של המוצר. רכיב כמו רניום הוא אחת המתכות היקרות בעולם ולכן לא כל יצרן יכול להרשות לעצמו, למרות שיש לו תכונות ייחודיות המאפשרות לקזז את עלויות השימוש היקר בו. יחד עם זאת, לרניום יש פרמטרים שאין לאף מתכת אחרת. ליצירת מבני חלל ותעופה, המאפיינים שלו הם אידיאליים. אין זה מפתיע שמחיר הרניום גבוה, למרות שהוא מתאים לכל האינדיקטורים האופייניים לחומר ייחודי זה.

כבר בשנת 2011, העלות הממוצעת של רניום הייתה כ-4.5 דולר אמריקאי לגרם. לאחר מכן לא נצפתה מגמת ירידה במחירים. לעתים קרובות העלות הסופית תלויה במידת הטיהור של המתכת. מחיר החומר יכול להגיע לאלפי דולרים או יותר.

היסטוריית גילוי

יסוד זה התגלה על ידי הכימאים הגרמנים Ead ו-W alter Noddack בשנת 1925. הם ערכו מחקר באמצעות אנליזה קולומביספקטרלית במעבדה של קבוצת סימנס ושייק. לאחר אירוע זה, נערך דיווח מקביל בפגישה של כימאים גרמנים בנירנברג. שנה לאחר מכן, צוות של מדענים בודד את שני המיליגרם הראשונים של רניום ממוליבדן.

בצורה טהורה יחסית, היסוד הושג רק ב-1928. בשביל לקבלמיליגרם אחד מהחומר נאלץ לעבד למעלה מ-600 קילוגרם של מוליבדן נורווגי. הייצור התעשייתי של מתכת זו החל גם בגרמניה (1930). קיבולת מפעלי העיבוד אפשרה להשיג כ-120 ק"ג מתכת מדי שנה. באותה תקופה, זה סיפק במלואו את הצורך ברניום בכל השוק העולמי. באמריקה, 4.5 ק"ג תעשייתיים הראשונים של מתכת ייחודית הושגו בשנת 1943 על ידי עיבוד מוליבדן מרוכז. זה היה היסוד הזה שהפך למתכת האחרונה שהתגלתה עם איזוטופ יציב. לכל שאר האנלוגים שהתגלו קודם לכן, כולל באופן מלאכותי, לא היו תכונות כאלה.

שמורות טבע

עד היום, לפי עתודות הטבע של המתכת הנדונה, ניתן לסדר את רשימת המרבצים לפי הסדר הבא:

• מכרות צ'ילה.
• ארצות הברית של אמריקה.
• אייטורופ, שבו המרבצים נאמדים ב-20 טון בשנה (בצורה של התפרצויות גז געש).

בפדרציה הרוסית, מרבצים מסוג מימן חצי יסוד מוערכים כאתרים בעלי הפוטנציאל המרבי לעפרות נחושת פורפירית ועפרות נחושת-מוליבדן. בסך הכל, על פי תחזיות המומחים, מרבצי רניום ברוסיה מסתכמים ב-2900 טון (76% ממשאב המדינה). חלק הארי של מרבצים אלה ממוקם באגן הפחם של אזור מוסקבה (82%). השדה הבא מבחינת עתודות הוא אגן בריקטנו-ז'לטוכינסקי באזור ריאזאן.

Result

רניום הוא יסוד כימישייך לקבוצת המתכות הנדירות בעלות מאפיינים ייחודיים. מאפייניו, מקומות החילוץ, היקפים שלו מתוארים לעיל.