Металл рений где применяется

Обновлено: 18.05.2024

Металлы, содержание которых в коре земли незначительно, в науке называют редкими. Сегодня таких элементов ученые насчитывают примерно 40. Некоторые из редких металлов образуют собственные минералы. Другие являются рассеянными элементами. Это значит, что они не имеют собственных месторождений, а содержатся как примесь в других рудах. К рассеянным металлам относятся такие элементы, как германий, висмут, галлий и некоторые другие.

Рений до недавнего времени также считался рассеянным редким металлом. В природе его можно встретить лишь в качестве примеси в молибдените. Что касается минералов рения, то их настолько мало в земле, что они являются очень ценной редкостью не только с промышленной, но и с научной точки зрения. Другими словами, содержание их невелико даже для изучения, а уж тем более – для применения в отраслях промышленности.

Полезные свойства рения

Рений занимает одно из лидирующих мест среди металлов по тугоплавкости. Что касается температуры плавления и кипения, то по этим показателям его превосходит только вольфрам. Весит рений чуть больше, чем вольфрам. Однако первый металл значительно пластичнее второго. Рений легко поддается различного рода механическим воздействиям: прокатке, ковке, вытягиванию в проволоку. Следует отметить, что степень пластичности рения напрямую зависит от его чистоты.

Не менее ценным качеством данного металла является его высокая жаропрочность. Даже при очень высоких температурах (до 2000 градусов Цельсия) рений бывает прочнее, чем многие другие твердые металлы (такие, как молибден, ниобий или вольфрам).

Устойчивость к появлению коррозии – еще одно отличительное свойство этого редкого металла. Необходимо отметить, что в обычных условиях рений практически не поддается растворению в кислотах (соляной, серной или плавиковой). В этом отношении он схож с платиной.

Рений относится к серебристым металлам. При незначительных температурах он даже по прошествии многих лет не теряет своего оттенка. В таких условиях он не тускнеет. Только в том случае, если рений находится под воздействием температуры от 300 градусов и выше, возможно его окисление. Это говорит о том, что данный металл более устойчив к реакции окисления, нежели молибден или вольфрам. Также необходимо отметить, что рений не взаимодействует с азотом и водородом.

Свойственное этому редкому металлу сочетание физических и химических качеств на самом деле можно назвать уникальным. Именно поэтому в применении рения заинтересованы в ряде областей науки и техники. Разумеется, в силу редкости данного элемента и его высокой стоимости предприятиям, использующим его в производстве, приходится расходовать немалые средства для этой цели. Во многих отраслях промышленности из рациональных соображений рений добавляют в дешевые сплавы. В чистом виде этот металл используется лишь для изготовления ответственных и небольших по размерам деталей. Уникальные свойства рения позволяют применять его в качестве покрытия для других металлов.

В каких областях востребован рений?

Рений по праву называют металлом высоких технологий. Он востребован во всех мировых державах. Стоимость этого элемента соответствует его редкому содержанию в земной коре. К примеру, в Соединенных Штатах Америки один килограмм рения стоит 5 тысяч долларов.

Авиастроение;
Кораблестроение;
Электропромышленность;
Приборостроение;
Радиопромышленность;
Металлургия;
Нефтехимическая промышленность;
Атомная промышленность.

Рений в нефтехимической промышленности

В нефтехимической промышленности данный металл выступает важным элементом биметаллических катализаторов при крекинге и риформинге нефти. При его использовании возможно значительное повышение объемов производимого высокооктанового бензина. При этом необходимо отметить, что катализатор из рения намного доступнее, чем из платины, и срок службы у него дольше как минимум в два раза. Поэтому производителям очень выгодно применять рений. Сегодня во многих странах мира налажено производство катализаторов с использованием данного металла. Рений можно назвать базовой основой катализаторов. Более того, применение этого металла позволяет повысить пропускную способность установок примерно на 50%. Следует отметить, что такой подход приносит производителям положительные результаты и одновременно с этим значительно уменьшает затраты на производство.

Рисунок 1. Катализаторы из рения

Применение рения в металлургии

Рений очень востребован в металлургии. Еще в конце прошлого столетия (в 1970-1980 годах) применение данного металла положительным образом повлияло на рост производства. Его добавляли в качестве легирующего элемента в жаропрочные никелевые сплавы. Также в больших масштабах запускалось производство платинорениевых катализаторов различного назначения. На сегодняшний день его использование в различных отраслях промышленности повысилось в несколько раз. Рений применяется в производстве проволочных и ленточных подвес в устройствах геодезического назначения. Данный металл используют также при изготовлении пружин и других расходных деталей (то есть элементов, требующих замены после износа). Традиционная область использования рения – это специальная металлургия. Несмотря на то, что рений относится к тугоплавким металлам, все же он имеет кардинальные отличия от других металлов данной группы. К примеру, от вольфрама его отличает то, что он не вступает в водяной цикл (речь идет о процессе, который вызывает повреждение нити накала вакуумных ламп). В этом кроется причина «долголетия» вакуумной лампы, произведенной с рениевой нитью. Удивительно, но она может служить целый век (100 лет).

Такие факты свидетельствуют об эффективности рения как легирующего элемента разных металлов и сплавов. Доказано, что этот элемент способствует повышению их пластичности и износостойкости.

Никель-рений;
Вольфрам-рений;
Молибден-рений;
Никель-молибден-рений;
Никель-тантал-рений;
Никель-вольфрам-рений.

Следует отметить, что такие сплавы отличаются высокими механическими качествами не только при комнатной, но и при повышенных температурах. Они не деформируются (т.е. не теряют форму) и не охрупчиваются в результате кристаллизации. Сплавы с добавлением рения отлично свариваются. Они также устойчивы к появлению ржавчины в период пребывания в неблагоприятных условиях.

Рений и измерительные технологии

Для измерения температуры в термопаре рений просто незаменим. Благодаря его применению становится возможным измерение температуры до 2600 градусов. В связи с этим качеством данного металла его и начали использовать в атомной промышленности. Из рения изготавливают цельнотянутую трубку для тепловыделяющих элементов. В результате эти элементы бывают способны функционировать даже при очень высоких температурах. Они выдерживают до 3000 градусов.

Рисунок 2. Термопара вольфрам-рений

Для термопар активно применяются сплавы рения с вольфрамом и молибденом. Для этих соединений характерна устойчивая термоэлектродвижущая сила. Производимые с добавлением рения термопары предназначены для работы в вакууме, в нейтральных условиях и даже в условиях высокой радиации. Существенный плюс термопары заключается в сохранении пластичности даже после длительного воздействия высоких температур при нагревании. В результате при помощи термопары из сплава рений-вольфрам становится возможным измерение температуры до 2600 градусов. Именно по этой причине редкий металл рений применяется в производстве нагревателей и нитей накала в электронных лампах и трубках.

Применение рения в других областях промышленности

Также рений используют в производстве электронных приборов и электротехники (термопары, антикатоды, полупроводники, электронные трубки и т.д.). Не менее актуально использование данного элемента в аэрокосмической промышленности.

Рений применяют в производстве осветительных приборов и электровакуумной техники. Из него не только делают полупроводники, но и добавляют в сплавы, которые затем используют при изготовлении кернов – опор с вращающейся рамкой. Это связано с тем, что данный металл обладает парамагнетизмом. Соответственно, его использование придает этим узлам такое качество, как немагнитность. К тому же рений придает повышенную прочность кернам. Благодаря его воздействию они не бывают подвержены ржавчине. Таким образом, данный металл обеспечивает кернам антикоррозийную защиту. Причина такого влияния рения – в его уникальных физических свойствах. Применяется рений и при изготовлении гигроскопов и крутильных весов. В этих случаях его используют в виде сплава, где данный металл составляет 7 процентов от общего содержания элементов.

Нити накала;
Сетки и запчасти для электронно-лучевой трубки;
Подогреватели катодов;
Загенераторные лампы;
Приемники.

Рисунок 3. Генераторные лампы

На сегодняшний день его использование в различных отраслях промышленности повысилось в несколько раз. Рений применяется в производстве проволочных и ленточных подвес в устройствах геодезического назначения. Данный металл используют также при изготовлении пружин и других расходных деталей (то есть элементов, требующих замены после износа).

Ценным элементом считается рений и в медицине. В данной области его используют в производстве медицинских инструментов, а также для научных экспериментов, направленных на лечение тех или иных болезней.

Применяют этот металл и в ювелирном деле. Мало кто знает, что покрытие драгоценных украшений и вообще предметов ювелирного искусства – это не что иное, как рений. А в радиопромышленности этот ценный металл используется для создания микросхем. Рений применяют в качестве самоочищающегося контакта и как защитное средство в производстве металлических изделий. Как известно, покрытие из него защищает их от коррозии.

Лом и отходы рения

Рениевая проволока;
Порошок рения;
Рениевая лента;
Рениевый пруток;
Сплавы рения.

На рынке вторсырья готовы покупать термопарную проволоку и даже фольгу, в составе которой содержится редкий металл рений. Что касается стоимости этого полезного элемента, то она зависит от того, в каком виде он сдается – в чистом или в качестве примеси. Естественно, во втором случае большое значение имеет процент его содержания в продаваемых изделиях.

Заключение

Сведения, изложенные выше, говорят о незаменимости рения для высокотехнологичных сфер промышленности. Данный элемент уникален по своим химическим, физическим и механическим свойствам. Следует отметить, что технических решений для добычи и использования в производстве столь ценного и редкого металла немало. Однако далеко не все разработанные технологии применяются на практике. Это говорит о том, что при их внедрении возможны перспективы использования рения для более широкого спектра задач.

телефоны:
8 (800) 200-52-75
(495) 366-00-24
(495) 504-95-54
(495) 642-41-95

Тугоплавкий металл рений

Рений (Re) - химический элемент VII группы в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева, атомный номер 75, атомная масса 186,207. Плотный серебристо-белый переходный металл, относящийся к группе тугоплавких. Имеет высокую плотность 21,02 г/см 3 , температуру плавления t_пл. = 3186 °С, температуру кипения t_кип. = 5596 °С. Обладает хорошей прочностью, твердостью и коррозионной стойкостью; имеет высокое удельное электрическое сопротивление.

Описываемый химический элемент относится к редким тугоплавким металлам - его содержание в земной коре очень мало. В рудах всегда присутствует совместно с танталом. Основные минералы - джезказганит (CuReS4), рениит (ReS₂).

История открытия

Рений был открыт в 1925 году немецкими химиками Идой и Вальтером Ноддак в результате исследования колумбита (минерал) путем спектрального анализа. Первая успешная попытка получения чистого Re зафиксирована в 1928 году. В 1930 году в германии было организовано его первое промышленное производство.

Свойства рения

Физические свойства

Свойство	Значение
Атомный номер	75
Атомная масса, а.е.м	186,207
Радиус атома, пм	137
Плотность, г/см³	21,02
Молярная теплоемкость, Дж/(K·моль)	28,43
Теплопроводность, Вт/(м·K)	48,0
Температура плавления, °С	3186
Температура кипения, °С	5596
Теплота плавления, кДж/моль	34,0
Теплота испарения, кДж/моль	704
Молярный объем, см³/моль	8,85
Группа металлов	Тугоплавкий металл

Химические свойства

Марки рения и сплавов

Ре-0, Ре-1 - рений высокой чистоты с количеством Re - 99,99% и 99,97% соответственно; поставляется в виде порошка.
МР-47, МР-47 ВП, МР-47 ЗВП - сплав молибдена с рением, содержание Re составляет 42-47%; ВП и ЗВП обозначают способ производства - вакуумная плавка и зонная вакуумная плавка; поставляется в виде проволоки, прутков, полос и фольги.
ВР-5, ВАР-5, ВР-20, ВР-27 ВП, ВР-27 ЗВП - соединение W и Re с 5%, 20%, 24-30% Re соответственно; буква А обозначает наличие кремнещелочной и алюминиевой присадок; заготовки: проволока, пруток.
МВР - сплав молибден-вольфрам-рений с массовой долей Re 42-45%; полуфабрикаты: проволока.

Достоинства / недостатки

Достоинства

имеет высокую температуру плавления;
стоек к коррозии во многих химически агрессивных средах;
имеет хорошие физические и механические свойства - высокая прочность и твердость, а также удельное электрическое сопротивление.

Недостатки

очень низкий процент содержания в земной коре (один из самых редких элементов);
высокая стоимость (один из самых дорогих тугоплавких металлов).

Области применения рения

измерительные технологии;
металлургия;
нефтехимическая промышленность;
электротехника.

Высокая прочность и хорошая стойкость к коррозии в том числе и при высоких температурах позволяют применять рений в электротехнических приборах. Контакты из Re не подвержены окислению и очень прочны, что делает срок их службы существенно более длительным по сравнению с медными.

Re - распространенный легирующий элемент, который позволяет существенно улучшать свойства содержащих его сталей и сплавов. Re передает в легируемые материалы прочность, коррозионную стойкость, тугоплавкость.

Рассматриваемый металл также применяется в изготовлении термоэлектродов термопар - важных элементов измерительных приборов. Высокая температура плавления вольфрама и рения позволяет измерять с помощью таких термопар температуры до 3000 °С.

Продукция из рения

Современное промышленное производство предлагает практически полный спектр стандартных заготовок, активно используемых в различных областях. Из круглого проката можно выделить рениевую проволоку и пруток. Плоский прокат представляет рениевая фольга и полоса. К исходному сырью можно отнести порошок рения, который занимает основополагающее место в цепочке производства изделий из данного металла.

Рений – происхождение, свойства и область применения

Металл рений, наряду с вольфрамом и молибденом составляет троицу тугоплавких элементов. Одновременно с этим он способен длительно сохранять прочность при сверхвысоких температурах, вплоть до 2000 0 С. Внешне, металлический рений обладает светло-серебристым оттенком, тогда как его порошки имеют черный цвет. Этот элемент относится к редкоземельным металлам и оказывается рассеянным, то есть отсутствует концентрация элемента в определенной географической области планеты.

Происхождение и месторождения рения

История открытия Рения – металла – берет истоки с конца 19 века. Именно тогда Д. Менделеев предположил существование аналога марганца с атомным весом около 190. Русский ученый поэтому и дал наименование гипотетическому металлу: тримарганец. Реальное название элемент получил в 1925 году, когда немецкие химики И. и В. Ноддак обнаружили его в составе колумбита посредством спектрального анализа. Имя рений происходит от названия известной реки Рейн.

Рений, как указывалось ранее, – это классический пример рассеянного элемента. Среднее содержание металла в земной коре по массе составляет стомиллионные доли процента. В природе существует три ренийсодержащих минерала, это оксид, сульфид и сульфоренат меди. Последний минерал также известен, как джезказганит (жезказганит) по названию одноименного месторождения в Казахстане. В качестве примеси, рений можно встретить в минералах редких земель, а также других элементов: колумбитах, танталитах, цирконатах. Особенно высоко примесное содержание Re в молибдените, доходящее до 0.5%.

Так выглядит минерал джезказганит – месторождение которого находится в Казахстане

Современные мировые запасы элемента оцениваются на уровне 17000 тонн. Преимущественно, это молибденит. Значительно реже металл встречается в углеродсодержащем сырье. Например, содержание рения в сырой нефти колеблется от 0.002 до 0.2 грамм на тонну. Как уже отмечалось ранее, рениевые месторождения в мире отсутствуют, что и относит элемент к классу рассеянных.

Стран, где по данным геологической разведки, сосредоточены наибольшие запасы этого металла достаточно много. Это:

США и Канада в Северной Америке;

южноамериканские государства Чили и Перу;

евразийские территории Казахстана, России, Армении и Узбекистана.

Рений, добываемый в Советском Союзе, практически весь находился на территории Казахстана среди песчаников Жезказганского месторождения. Эта страна и по сей день остается среди мировых лидеров по балансовым запасам Re, уступая только США.

Рудник под Жезказганом

Физико-химические свойства

Популярность рения связана с его экстремальными физическими характеристиками, среди которых высокими показателями отличаются:

жаростойкость;

прочность;

тугоплавкость;

устойчивость к коррозии;

свариваемость;

стойкость к окислению;

пластичность.

Металл устойчив к воздействию большинства кислот, в частности плавиковой и соляной, однако растворяется азотной.

Рений – один из наиболее «тяжелых» элементов, является парамагнитным. Его плотность 21.03 г/см3 соразмерна величинам этого параметра для металлов платиновой группы. По величине тугоплавкости металл уступает только вольфраму, однако в отличие от него Re характеризуется пластичностью в кристаллизованном и литом состояниях, а также способностью деформироваться при отрицательных температурах. Модуль упругости этого элемента составляет 470 Гн/м2, уступая только осмию и иридию, что обусловливает способность к быстрому наклепу под давлением.

О тугоплавкости рения отмечалось ранее, остается дополнить качественную характеристику количественными показателями: температура плавления составляет 3180 0 С, кипения – свыше 5600 0 С. Дополнительно, Re обладает высокой температурой рекристаллизации, на уровне 2800 0 С. Это применяется в промышленности для повышения температурного порога рекристаллизации посредством введения этого металла в сплавы.

Соли рениевой кислоты получили название перренаты, они также важны с точки зрения получения металлической формы элемента. Необходимо выделить следующие разновидности перренатов:

Восстановления перрената до металлического рения происходит при участии водорода.

Кроме солей, элемент образует два вида сульфидов, также представляющих технологический интерес при получении рения. Это связано с тем фактом, что в природе Re сопутствует сульфидным рудам.

Кроме того, элемент способен образовывать две разновидности изотопов:

радиоактивный 187Re;

стабильный 185Re.

Примечательность второго изотопа обусловлена именно его стабильностью. Все элементы таблицы Менделеева, следующие за рением, не имеют стабильных изотопов.

Добыча рения

Получение рения основано на переработке медных и молибденовых руд. Технология достаточно затратная и трудоемка, поскольку на производство килограмма металла требуется до 2000 тонн руды.

Видео – интереснейший фильм под названием “Эффект рения”:

В фильме рассказывается об открытии месторождения рения.

Добывают рений в большей части из концентратов молибдена, и только отчасти, меди. Преимущество молибденовых растворов состоит в более высокой концентрации элемента, составляющей до 0,04%. Напротив, содержание рения в медных концентратах, практически на порядок ниже, не превышая 0,003%.

Кратко, технологический процесс получения Re можно разделить на четыре этапа:

Извлечение из шламов и пыли при помощи выщелачивания слабым раствором серной кислоты. Допускается использование щелочных или солевых раствором, а также горячей воды. Дополнительно, в качестве окислителя применяется пиролюзит.
Получение перрената аммония. Процесс осуществляется различными методиками, включая экстракцию, сорбцию, ионный обмен, электролиз и даже осаждение малорастворимых соединений.
Производство порошка рения. Выполняется методом восстановления перрената при участии водорода. Процедура возможна внутри трубчатой печи при температуре 800 0 После этого полученный порошок переводят в металл, применяя метод порошковой металлургии. Также можно применить зонное плавление или плавку в печи.
Обработка порошка для получения металлического рения с использованием технологий порошковой металлургии, а также зонной или электронно-лучевой плавки.

На российском рынке крупнейшие производителями рения:

ЗАО «Промэлектроника»;

ОАО «ГИРЕДМЕТ»;

ОАО «Победит».

Здание завода Гиредмет

Они производят рений различных марок от чистого металла до порошка Re-0 и Re-1.

Производство рения – достаточно затратная технология, поскольку при флотации молибденовой руды до 80 % элемента трансформируется в молибденовый концентрат.

Следующие потери Re связаны с процедурами обжига и плавления концентратов. При их нагреве до 650 °C, чего требует технология процесса, происходят существенные потери рения, который смешиваясь с выделяющимися газами, отводится через трубу как отходы. Чуть снизить уровень потерь редкоземельного металла удается благодаря установке специальных системы, среди которых:

Они применяются, чтобы выделить чистый элемент из отводимых газов. Это позволяет отделить рений от газа и увеличить объем его извлечения при обжиге. Так, методика отжига в печи с кипящим слоем позволяет получить до 96 % металла.

Новые подходы в получении Re направлены на снижение потерь исходного металла. Среди них выделяется технология гидрометаллургической переработки концентратов.

Область применения рения

Сферы использования рения достаточно разнообразны и включают:

электронные приборы;

вакуумную технику;

медицину;

ювелирное дело;

металлургия.

Также интенсивно ведется применение этого металла в авиационной промышленности и кораблестроении.

Кроме того, металл представляет собой высококачественный катализатор, поэтому с его участием проходят процессы дегидрирования и гидрирования. Особенный интерес к элементу проявляет нефтеперерабатывающая промышленность, рассматривая его как базовый компонент при производстве новых катализаторов, например, рениево-платинового. Это позволяет нарастить объемы выпуска высокооктанового бензина, и удешевляет производственные затраты. Действительно, рениевые катализаторы обходятся существенно дешевле платиновых аналогов. Еще один положительный аспект применения рения как катализатора в нефтеперерабатывающей отрасли – увеличение пропускной способности установок, практически на 50%, а также двукратное повышение их эксплуатационного ресурса.

В медицинской отрасли применение Re акцентировано на изготовлении специализированного инструмента, и научно-исследовательской деятельности по лечению различных заболеваний. Аналогично медицине, металл в любом виде используется для ювелирного дела, где обеспечивает покрытие украшений и прочих изделий.

Применение рения в приборостроении не ограничено только полупроводниками. Свойства металла позволяют использовать его для производства сплавов, используемых при изготовлении опор с вращающейся рамкой – кернов. Парамагнетизм Re позволяет приобрести этим узлам свойства немагнитности. Альтернативно, присущие рению физические свойства повышают твердость кернов, их устойчивость к коррозии. Аналогично этому, сплав на основе кобальта, с 7-процентным содержанием Re применяется для изготовления упругого элемента гироскопов, крутильных весов. Геодезические приборы также нуждаются в рении. Проволочный или ленточный подвес этих устройств производится на основе рениевых сплавов.

Видео – Для чего используется редкий элемент рений, рассказывают ученые:

Естественно, особое место в применении рения занимает изготовление термопар. Приспособления, изготовленные из Re-содержащих сплавов, позволяют измерять высокие температуры, вплоть до 2600 0 C. Жаропрочность этого элемента обусловила его применение в атомной технике, как конструкционного материала. Он используется при изготовлении цельнотянутых труб под тепловыделяющие элементы, работающие в высокотемпературном режиме до 3000 °C.

Кроме того, использование рения в сплавах с вольфрамом и молибденом позволяет облегчить обработку этих тугоплавких металлов.

В радиоэлектронике свойства рения полезны для производства микросхем. Металл используют, как самоочищающийся контакт, а также выступает в качестве защитного покрытия металлических деталей и поверхностей.

Лом и отходы рения

Лом рения достаточно востребован на рынке вторичного сырья. Объявления типа: рений куплю, нацелены не только на отработавшие изделия из этого метала, но и на штабик, порошок рения, его прокат, сплавы, в частности МР47ВП, ВР5, ВР20. Фото перечисленных образцов в интернете не так уж и много. Приемщики вторичного металла соглашаются покупать и термопарную проволоку, а также фольгу, содержащую Re. Сегодня на металлический рений цена определяется чистотой металла и начинается от $1000 за килограмм . Альтернативно, многие компании согласны купить сырье под рений, представляющее собой руду, концентрат или другой неметалл, например, соли элемента.

Проволока из сплава с рением

Поэтому найденный отработанный медицинский инструмент, отходы производства рения, отработавшие ресурс термопары, а также любой другой материал, применяющийся для получения этого металла, его порошка представляет интерес.

Рений - применение, цена за грамм и свойства металла

Одним из самых востребованных редчайших металлов в мире. И это неудивительно, ведь сегодня цена грамма рения на мировом рынке составляет в среднем около 9 долларов или 514 рублей.

Чтобы понимать, с чем связана такое востребованное применение рения и, соответственно, его цена, рассмотрим более подробно физико-химические свойства и сферы применения металла.

История происхождения

Еще в конце 19 века Д. Менделеев выдвинул предположение о существовании нового элемента, который был аналогичен марганцу, при этом атомный вес составлял около 190. Поэтому известный химик и дал такое название новому гипотетическому металлу, как три марганец.

Однако в чистом виде рений был выделен в 1925 году немецкими учеными-химиками супругами Ноддак. Так как эта семья проживала недалеко от реки Рейн, то новый металл, соответственно, получил название рений.

Стоит также отметить, что рений стал последним открытым нерадиоактивным химическим элементом.

Особенности добычи

На сегодняшний день мировые запасы рения оцениваются в 17 тыс. тонн.

Как правило, он извлекается из следующих природных материалов:

молибденовые руды;
углесодержащее сырье;
джезкаганит;
колчедан;
циркон;
некоторые редкоземельные минералы.

Среди стран, в которых расположены наибольшие месторождения рения можно смело отметить:

Чили;
США;
Россия;
Канада;
Казахстан;
Перу;
Армения;
Узбекистан.

Стоит отметить, что самородных месторождений рения не существует, так как он добывается из медно-молибденовых руд, при этом немаловажным является тот аспект, что извлечение металла из породы происходит только после получения меди или молибдена.

Производство

Прежде всего, стоит понимать, что производство рения является довольно затратным и трудоемким процессом, который, как правило, происходит в ряд следующих этапов:

материал извлекается из породы посредством выщелачивания, при этом используется слабо концентрированный раствор серной кислоты;
перренат аммония получают такими способами, как электролиз, ионный обмен, сорбция или экстракция;
непосредственно рений в виде порошка получают путем восстановления перрената, при этом в реакции обязательно присутствует водород;
порошкообразный материал преобразуют в металл металлургическим методом, а в отдельных случаях производят выплавку в печи;
для снижения потерь рения при переплавке используют такие установки, как фильтры, циклоны и скрубберы, которые в значительной степени увеличивают объем получаемого металла.

Применение новейших технологий при производстве рения позволяет получить металл высокого качества.

Свойства

Прежде всего, стоит понимать, что рений – это твердый и плотный по структуре металл с белым оттенком. В химической таблице Менделеева этот элемент имеет атомный номер 75.

Среди физико-химических особенностей рения нужно выделить ряд следующих немаловажных аспектов:

температура плавления - 3186 0 С;
температура кипения – 5870 0 С;
температура рекристаллизации - 2800 0 С;
плотность – 24,03 г/см 3 ;
модуль упругости элемента – 470 Гн/м 2 ;
интенсивное окисление рения начинается при температуре 300 0 С;
металл не растворяется в кислотных средах – исключение лишь азотная кислота;
взаимодействие со ртутью сопровождается образованием амальгамы.

Популярность использования рения, в первую очередь, связана с рядом таких преимущественных свойств, как:

высокая жаропрочность;
отличная прочность;
хорошая устойчивость к коррозии;
прекрасная тугоплавкость;
высокая устойчивость к окислению;
отличная пластичность;
хорошая свариемость.

Уникальные физико-химические свойства дают возможность использовать рений в следующих сферах жизнедеятельности человека:

В нефтеперерабатывающей промышленности является основным компонентом при изготовлении катализаторов, позволяющих получать бензин с высоким октановым числом. Так же рений весьма успешно используется для увеличения пропускной способности установок и оборудования, что в значительной мере повышает эксплуатационный ресурс.
В авиастроительной сфере рений применяют как основной элемент при производстве деталей для сверхзвуковых истребителей. Это связано с тем, что этот металл обладает повышенными характеристиками жаропрочности, при этом стоит знать, что количество рения в сплавах составляет не менее 6%;
В электротехнической промышленности его применение используется при производстве следующих элементов:

полупроводники;
опоры с вращающейся рамкой, иначе говоря, керны;
контактные группы из рения примечательны тем, что на рабочих поверхностях всегда появляется окисел, который быстро улетучивается, иначе говоря, контакты являются самоочищающимися;
электронно-лучевые трубки;
подогреватели катодов;
загенераторные лампы;
детали точных приборов.

В ядерной промышленности его начали применять при изготовлении термопар, позволяющих измерить высокую температуру в реакторе. Из этого металла также изготовляются цельнотянутые трубы для отвода тепловыделяющих элементов.
В медицинской области рений применяется в основном при изготовлении специализированных инструментов, которые позволяют успешно выполнять научно-исследовательскую работу и лечение заболеваний разной тяжести.
В ювелирном деле рений нашел успешное применение в покрытии для украшений и драгоценных изделий.

Ценовая политика и динамика цен

Как правило, цены на любую производимую продукцию устанавливаются на основе доступности товара. В этом ракурсе вполне логично сделать вывод о том, что рений является отнюдь не слишком доступным материалом, при этом стоит взять внимание тот факт, что активный спрос на этот металл вполне вероятно диктует динамику цен.

Согласно статистическим данным, мировые запасы рения ориентировочно колеблется от 13 до 17 тыс. тонн, при этом ежегодное потребление рения составляет 40–50 тонн. Исходя из указанных данных, несложно произвести расчеты, которые будут говорить о том, что при таком потреблении человечеству хватит рения на 250 – 300 лет.

Важными аспектами ценообразования на рений являются следующие моменты:

основное производство этого металла в мире составляет 80%;
остальная часть приходится на вторичное сырье.

Указанные аспекты лишний раз подтверждают тот факт, что вторичный рынок является весьма актуальным моментом в мировом производстве металла.

Немаловажным фактором, влияющим на стоимость рения, оказывает степень его очистки, поэтому цена на металл может варьироваться в достаточно широком диапазоне от 1 до 10 долларов за 1 грамм.

Что же касается динамики мировых цен, то на протяжении 2016–2017 года разница между максимальной и минимальной ценой на этот металл за кг составила 210 долларов, иначе говоря, в последнее время наблюдается тенденция к снижению стоимости материала.

Таким образом, мы подробно осветили физико-химические свойства рения и его применение в промышленности и других отраслях, а также указали факторы, влияющие на ценообразование этого металла.

Искренне надеемся, что изложенная информация станет для вас достаточно познавательным и практичным материалом.

Рений – металл, защищающий планету

Этот металл – один из редчайших на планете. Без него невозможно создание авиадвигателей нового поколения.

Он обнаружен даже в жерле вулкана. Это единственное на планете месторождение рения – богатство России.

Что представляет собой

Внешне рений напоминает платину или сталь: такой же холодно блестящий, серебристо-белый. Отличить его позволяет порошковая форма – темно-серая до черноты.

Относится к переходным металлам редкой рассеянной группы:

К благородным не причислен, но превосходит их по редкости и утилитарным характеристикам.
По составу это смесь изотопов 185 и 187 (соотношение 2:1). Рений-185 стабилен, рений-187 радиоактивен: период полураспада – более 43 млрд. лет.

Международное обозначение – Re (Rhenium), формула вещества – Re.

Как был открыт

История открытия металла охватывает два века:

Существование элемента предполагал Дмитрий Менделеев. В 1871 году он «зарезервировал» за ним в своей таблице ячейку №75.
Ее заполнили спустя полвека немецкие ученые Ида и Вальтер Ноддаки. Супруги-химики изучали платиновые руды и редкоземельные элементы. Протестировав полторы тысячи образцов, выявили минерал с нехарактерным сочетанием линий в спектре.

Новый металл назвали в честь Рейна – главной реки Германии.

В 1926 году из молибденита впервые выделили рений – два миллиграмма. Через десять лет в Германии получили два центнера вещества.
Почти чистое вещество получили в 1928 году. Ради 1 грамма переработали 0,6 тонн молибденита из Норвегии.
Вторым государством, поставившем получение рения на поток, стали США: 4500 г в 1943 году.
По завершении Второй мировой войны его извлечение отработали СССР, другие европейские страны: Великобритания, Бельгия, Франция, Швеция.

Рений – последний известный на сегодня природный элемент со стабильным изотопом в составе.

Физико-химические характеристики

Внешне, по физическим и химическим свойствам рений схож с платиноидами:

Рений – первый по температуре кипения, второй по тугоплавкости (после вольфрама). Четвертый по «тяжести»: впереди только осмий, платина, иридий. По электросопротивлению вчетверо превосходит вольфрам и молибден.

Нахождение в природе

Самородный рений на Земле не встречается.

Нахождение в природе представлено следующими формами:

Как компонент состава собственных минералов. Они весьма редки, бедны (содержание металла не превышает 2%).
Промышленники разрабатывают металл попутно с полиметаллическими, платиновыми, медными, молибденовыми рудами.

Следовые количества вещества находят в буром угле.

Тонна земной коры содержит 0,7 мг рения.

Месторождения, добыча

Первые по запасам Чили, вторые США и Казахстан, третья Россия. Чили, США, Казахстан – главные поставщики сырья на мировой рынок.

Глобальные запасы рения оцениваются в 13 тысяч тонн. При ежегодном потреблении до 50 тонн недра планеты истощатся через 2,5 сотни лет.

Российские рудные (медные и молибденовые) запасы сосредоточены в Подмосковье и Рязанской области.

Уникальный источник вещества – вулкан Кудрявый на острове Итуруп (Курильская гряда):

Это единственное на планете «месторождение» в жерле действующего вулкана.

И единственная локация, на которой рентабельна добыча рения как основного, а не побочного продукта.

Главная проблема при добыче – улавливание соединений металла (оксидов). Они улетучиваются почти мгновенно, поэтому требуется тщательная организация процесса.

Технология получения

Главный исходник для получения металла – медно-молибденовая руда. Из нее извлекают медь, молибден, затем выделяют рений.

Для этого применяют пиро-, гидрометаллургические, электрохимические методы переработки первичного либо вторичного сырья.

Второй способ получения металла – извлечение из урановых руд методом подземного выщелачивания.

Где используется

Производственники оценили достоинства рения: жаропрочность, стойкость, твердость.

Однако масштабы использования диктует цена: рений востребован там, где заменить его нечем. Применяются в основном сплавы.

Рений как металл востребован следующими отраслями:

Самолето-, ракетостроение. Главный потребитель металла (70%). Двигатели сверхзвуковых самолетов для оборонного и гражданского сектора. Присутствие рения в сплаве материала увеличивает грузоподъемность лайнера.

Для турбины двигателя новых модификаций лайнеров (Airbus, Bombardier, других) требуется 5,39 кг рения.

Электроника, электротехника. Лампы накаливания специального назначения, рентгеновские, электроннолучевые трубки, термопары, контакты, начинка точных приборов.

Окисленные контакты из рения самоочищаются: окись улетучивается.

Химия, нефтепереработка. Металл ценится как восстанавливаемый катализатор. Идет на производство элитных марок бензина.
Ядерная медицина. Изотопами металла диагностируют, лечат сложные формы недугов, включая онкологию.

В мире востребовано ноу-хау российских ученых – рений-188. Аналогов этому продукту нет.

Наука. Радиоактивный изотоп рений-187 – маркер по установлению возраста геологических формаций.

Новая сфера применения – покрытие. Процесс нанесения металла на поверхность называется ренированием. Им покрывают изнутри поверхности цистерн, контейнеров для агрессивных химикалий.

Недостатки металла, тормозящие применение, – редкость, сложность добычи, высокая цена.

Рений редок, поэтому недешев. Стоимость зависит от степени чистоты и обработки материала.

Пиковые значения цены отмечены в 2008 году – $11,9 тыс./кг.

Сегодняшний диапазон – $1,5-4 тыс./кг.

Значение для человека

Рений не участвует в биологических процессах, но оценено его влияние на экологию.

Это «зеленый» элемент: двигатели из материалов с рением выдают более высокий КПД по использованию топлива. Как результат – уменьшение выбросов углекислого газа в атмосферу.

Читайте также: