Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Реній



План:


Введення

Ренійський - хімічний елемент з атомним номером 75 в Періодичній системі хімічних елементів Д. І. Менделєєва, позначається символом Re (лат. Rhenium). При стандартних умовах являє собою щільний, сріблясто-білий метал.


1. Історія

Існування ренію було передбачене Д. І. Менделєєвим ("двімарганец"), по аналогії властивостей елементів у групі періодичної системи.

Елемент відкрили в 1925 німецькі хіміки Іда та Вальтер Ноддак при проведенні досліджень в лабораторії компанії Siemens & Halske. Елемент названий на честь Рейнської провінції Німеччині - батьківщини Іди Ноддак.

Реній став останнім відкритим нерадіоактивним елементом.


2. Знаходження в природі

2.1. Світовий видобуток ренію

Світовий видобуток ренію в 2006 р. склала близько 40 тонн. Найбільшим виробником є чилійська компанія Molymet [3].

2.2. Сировинні джерела і запаси

За природними запасами ренію на першому місці в світі Чилі [4], на другому місці США, а на третьому Росія.

Загальні світові запаси ренію становлять близько 13 000 тонн, у тому числі 3500 тонн в молібденової сировину і 9500 т - в мідному. При перспективному рівні споживання ренію в кількості 40-50 тонн на рік людству цього металу може вистачити ще на 250-300 років. Наведене число носить оцінний характер без врахування ступеня повторного використання металу.

Запаси ренію у вигляді ренііта на острові Ітуруп оцінюються в 10-15 тонн, у вигляді вулканічних газів - до 20 тонн на рік [5].

У практичному відношенні найважливішими сировинними джерелами отримання первинного ренію в промисловому масштабі є молібденові і мідні сульфідні концентрати. У загальному балансі виробництва ренію у світі на них доводиться більше 80%. Останнє в основному припадає на вторинну сировину [6].


3. Геохімія ренію

Реній - один з рідкісних елементів земної кори. Його кларковое число - 10 -3 г / т. За геохімічним властивостям він схожий зі своїми набагато більш поширеними сусідами по періодичній системі - молібденом і вольфрамом. Тому у вигляді малих домішок він входить в мінерали цих елементів. Основним джерелом ренію служать молібденові руди деяких родовищ, де його витягують як попутний компонент.

Реній зустрічається у вигляді рідкісного мінералу Джезказгані (CuReS 4), знайденого поблизу казахстанського міста Джезказган (сучасна назва - Жезказган). Крім того, в якості домішки реній входить до колумбіт, колчедан [7], а також у циркон і мінерали рідкісноземельних елементів [8].

Про надзвичайну неуважності ренію говорить той факт, що відомо тільки одне економічно вигідну родовище ренію, що знаходиться в Росії : запаси в ньому становлять близько 10-15 тонн. Це родовище було відкрито в 1992 на вулкані Кучерявий, острів Ітуруп, Південно-Курильські острови [9]. Родовище представлено фумарольних полем з постійно діючими джерелами високотемпературних глибинних флюїдів - фумаролами. Це означає, що родовище активно формується по сьогоднішній день. Реній знаходиться тут у формі мінералу ренііт ReS 2, з структурою, аналогічною молібденіту.


4. Властивості ренію

4.1. Фізичні властивості

Ренійський - тугоплавкий важкий метал, за зовнішнім виглядом нагадує сталь. Порошок металу - чорного або темно-сірого кольору в залежності від дисперсності. По ряду фізичних властивостей реній наближається до тугоплавким металів VI групи ( молібден, вольфрам), а також до металів платинової групи. За температурою плавлення реній займає друге місце серед металів, поступаючись лише вольфраму, а по щільності - четверте (після осмію, іридію і платини). Чистий метал пластичний при кімнатній температурі, але внаслідок високого модуля пружності після обробки твердість ренію сильно зростає через наклепу. Для відновлення пластичності його отжигают в водні, інертному газі або вакуумі. Реній витримує багаторазові нагріви та охолодження без втрати міцності. Його міцність при температурі до 1200 C вище, ніж вольфраму, і значно перевершує міцність молібдену. Питомий електроопір ренію в чотири рази більше, ніж у вольфраму і молібдену [6].


4.2. Хімічні властивості

Компактний реній стійкий на повітрі при звичайних температурах. При температурах вище 300 C спостерігається окислення металу, інтенсивно окислення йде при температурах вище 600 C. Реній більш стійкий до окислення, ніж вольфрам, не реагує безпосередньо з азотом і воднем; порошок ренію лише адсорбує водень. При нагріванні реній взаємодіє з фтором, хлором і бромом. Реній майже не розчинний у соляної та плавикової кислотах і лише слабо реагує з сірчаної кислотою навіть при нагріванні, але легко розчиняється в азотній кислоті. З ртуттю реній утворює амальгаму [10].

Ренійський взаємодіє з водними розчинами пероксиду водню з утворенням ренієві кислоти.


5. Вартість

Ренійський - дорогий метал. Ціна сильно залежить від чистоти металу, 1 кг ренію коштує від 1000 до 10 000 доларів [11] [12].

6. Отримання

6.1. Технологія отримання ренію

Реній отримують при переробці сировини з дуже низьким вмістом цільового компонента (в основному це мідне і молибденовое сульфідні сировина).

Переробка сульфідного ренійсодержащего мідного і молібденового сировини заснована на пірометалургійних процесах (плавка, конвертування, окисні випалення). В умовах високих температур реній переганяється у вигляді вищого оксиду Re 2 O 7, який потім затримується в системах пилегазоулавліванія.

У разі неповної сублімації ренію при випалюванні молібденітових концентратів, частина його залишається в недогарків і потім переходить в аміачні або содові розчини вилуговування недогарків (NH 4 ReO 4), які пізніше відновлюють воднем:

2NH 4 ReO 4 + 4H 2 → N 2 + 2Re + 8H 2 O

Отриманий порошок ренію методами порошкової металургії перетворюють на злитки металу.

Таким чином, джерелами одержання ренію при переробці молібденітових концентратів можуть служити сірнокислотний розчини мокрих систем пиловловлення і маткові розчини після гідрометалургійної переробки огірків.

При плавці мідних концентратів з газами несеться 56-60% ренію. Невозогнавшійся реній цілком переходить в штейн. При конвертуванні останнього міститься в ньому реній віддаляється з газами. Якщо пічні та конверторні гази використовують для виробництва сірчаної кислоти, то реній концентрується в промивної циркуляційної сірчаної кислоти електрофільтрів у вигляді ренієві кислоти. Таким чином, промивна сірчана кислота служить основним джерелом отримання ренію при переробці мідних концентратів.

Основні методи виділення з розчинів і очищення ренію - екстракційні та сорбційні [6].

Після сублімації і очищення розчину підсумковий вихід з руди становить 65-85%. Зважаючи такої низької частки виділення дорогого металу ведуться пошуки альтернативних способів вилучення з руди (що застосовується до всіх розсіяним металів). Одним із сучасних методів є отримання нанофракцій у водний, а не кислотний або лужний розчин. Таким чином знижується межа виявлення ряду хімічних елементів на 2-3 порядки, тобто можна фіксувати значно менші концентрації [13].


7. Застосування

Найважливіші властивості ренію, що визначають його застосування, це: дуже висока температура плавлення, стійкість до хімічних реагентів, каталітична активність (у цьому він близький до платиноїди).

Реній використовується при виготовленні:

Крім того, з ренію роблять самоочищаються електричні контакти. При замиканні і розриві ланцюга завжди відбувається електричний розряд, у результаті чого метал контакту окислюється. Точно так же окислюється і реній, але його оксид Re 2 O 7 леткий при відносно низьких температурах (температура кипіння - всього 362,4 C), і при розрядах він випаровується з поверхні контакту. Тому ренієві контакти служать дуже довго.


8. Біологічна роль

Малоймовірно, що реній бере участь в біохімічних процесах. Взагалі про вплив ренію на живі організми відомо дуже мало, не вивчена його токсичність, тому при роботі з його сполуками слід бути обережним.

9. Ізотопи

Природний реній складається з двох ізотопів: 185 Re (37,4%) і 187 Re (62,6%). Перший з них стабільний, а другий відчуває бета-розпад з періодом напіврозпаду 43500000000 років. Цей розпад використовується для датування древніх руд і метеоритів (див. Реній-осмієва метод) з накопичення в мінералах, що містять реній, стабільного ізотопу 187 Os. Розпад 187 Re цікавий також тим, що його енергія є найменшою (всього 2,6 кеВ) серед всіх ізотопів, що зазнають бета-розпад.



Примітки

  1. 1 2 Редкол.: Зефиров Н. С. (гол. ред.) Хімічна енциклопедія: у 5 т. - Київ: Радянська енциклопедія, 1995. - Т. 4. - С. 236. - 639 с. - 20 000 екз . - ISBN 5-85270-039-8.
  2. WebElements Periodic Table of the Elements | Rhenium | crystal structures - www.webelements.com / rhenium / crystal_structure.html
  3. metaltorg.ru Проблеми світового ринку ренію - www.metaltorg.ru/analytics/publication/index.php?id=2524: Інформаційний бюлетень МЕРТ РФ. - Metaltorg.ru, 2006.
  4. Anderson, Steve T 2005 Minerals Yearbook: Chile - minerals.usgs.gov/minerals/pubs/country/2005/cimyb05.pdf (PDF). United States Geological Survey. архіві - www.webcitation.org/618Rtd4yi з першоджерела 22 серпня 2011.
  5. Кременецький А. Завод на вулкані - www.nkj.ru/archive/articles/5340/ / / Белоконева О. Журнал "Наука і життя". - Наука і життя, 2000. - № 11.
  6. 1 2 3 Коровін С. С., Букін В. І., Федоров П. І., Рєзнік О. М. Рідкісні і розсіяні елементи / За заг. ред. Коровіна С. С - Хімія і технологія. - М .: МІСіС, 2003. - Т. 3.
  7. Про рідкісних і розсіяних елементах - www.alhimik.ru/read/venec13.html
  8. Реній на сайті XuMuk.ru - www.xumuk.ru/encyklopedia/2/3874.html
  9. Федеральне агентство лісового господарства міністерства природних ресурсів Російської Федерації - les.mnr.gov.ru / part /? act = more & id = 62 & pid = 11
  10. Лебедєв К. Б. Ренійський - М .: Металлургиздат, 1960.
  11. Ренійський - метал XXI століття - www.miningexpo.ru/articles/38
  12. Ціни російського ринку на метали і сировину - www.infogeo.ru/metalls/price/?act=show&okp=176630
  13. Rusnanotech 2010 - Третій Міжнародний форум з нанотехнологій 1-3 листопада 2010 р - www.rusnanoforum.ru/Post.aspx/Show/25283
  14. Каблов Є. Н., Толораія В. Н., Орєхов Н. Г. Металознавство і термічна обробка металів / / Монокристалічні нікелеві ренійсодержащіе сплави для турбінних лопаток ГТД - № 7. - 2002. - С. 7-11.

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru