Рений – редкоземельный светло-серебристый металл. Рений относится к тугоплавким металлам, имеет длительную прочность при сверхвысоких температурах (от 1000 до 2000 С). Металл устойчив к воздействию растворов плавиковой и соляной кислоты при температуре, не превышающей 100 С, рений не взаимодействует с азотом.

Добывают рений из молибденовых и некоторых медных концентратов. Процентное содержание металла в молибденовых растворах составляет от 0,01 до 0,04%, в медных концентратах – от 0,002 до 0,003%. Извлекают рений из шламов и пыли путем выщелачивания слабым раствором серной кислоты с добавкой пиролюзита, который является окислителем. На следующем этапе производства рения используют метод экстракции или сорбции. В результате такой обработки получают перренат аммония, при восстановлении которого водородом получают порошок рения. Дальнейшая обработка рениевого порошка происходит при помощи применения методов порошковой металлургии или зонной плавки.

Крупнейшими российскими производителями рения являются:

ЗАО «Промэлектроника»;
- ОАО «ГИРЕДМЕТ»;
- ОАО «Победит».

Применяют рений в вакуумных полупроводниковых и электронных приборах. Металл может применяться в процессах дегидрирования и гидрирования как высококачественный катализатор.

В медицине рений применяют для изготовления специализированного медицинского инструмента, а также для проведения научных исследований в области лечения многих заболеваний. Металл используют в качестве добавки для получения сплавов, способных работать в условиях вакуума, а также применяемых для производства термопар, катодов и электрических контактов.

Применяют рений в ювелирном деле, металл используют в качестве покрытия для ювелирных изделий.

Радиоэлектроника использует сплавы из рения для производства микросхем. Сплавы на основе рения используются в качестве защитных покрытий для металлических деталей и поверхностей. Защитные покрытия из рения значительно превосходят защитные цинковые и хромовые покрытия. Наносят защитные покрытия из рения на металлические детали и поверхности, к которым предъявляются повышенные требования износоустойчивости, антикоррозийной стойкости и прочности.

Добавка рения в вольфрам и молибден позволяет облегчить дальнейшую обработку данных тугоплавких металлов.

June 25th, 2016

Редкие металлы потому и названы так, что содержание их в земной коре невелико. На сегодняшний день ученым известно около 40 различных редких элементов. Часть из них образуют собственные минералы. Другая часть - рассеянные редкие металлы. Они не формируют собственных месторождений, а присутствуют в виде примесей в других рудах: германий - в углях, висмут - в медных рудах, галлий - в бокситах и т. д.

Когда мы обсуждали он конечно же не попал в этот список, потому что все же немного дешевле даже золота. А уж тем более он не сравнится в цене с , но учитывая, что он стал последним открытым элементом, у которого известен стабильный изотоп (все элементы, которые были открыты позднее рения, в том числе и полученные искусственно, не имели стабильных изотопов) плюс мировая потребность в таких металлах обычно меняется скачкообразно (интерес к ним не постоянный, а пульсирующий) давайте узнаем о нем подробнее...

Плотный, серебристо-белый твёрдый металл

Рений - редкий металл, который до последнего времени считался рассеянным. В природе он встречается в основном в виде примесей в молибдените. А минералы рения (к примеру, джезказганит) настолько редки, что представляют собой не промышленную, а научную ценность.

Существование рения было предсказано Д. И. Менделеевым («тримарганец») в 1871 году, по аналогии свойств элементов в группе периодической системы.

Элемент открыли в 1925 году немецкие химики Ида и Вальтер Ноддак, исследуя минерал колумбит спектральным анализом в лаборатории компании Siemens & Halske. Об этом было доложено на собрании немецких химиков в Нюрнберге. В следующем году группа учёных выделила из молибденита первые 2 мг рения. Относительно чистый рений удалось получить только в 1928 году. Для получения 1 г рения требовалось переработать более 600 кг норвежского молибденита.

Первое промышленное производство рения было организовано в Германии в 1930-х годах. Мощность установки составляла 120 кг в год, что полностью удовлетворяло мировую потребность в этом металле. В 1943 году в США после переработки молибденовых концентратов были получены первые 4,5 кг рения.

Рений стал последним открытым элементом, у которого известен стабильный изотоп. Все элементы, которые были открыты позднее рения (в том числе и полученные искусственно), не имели стабильных изотопов.

Рений - металл высоких технологий. Высокопрочные суперсплавы для космической и авиационной техники, содержащие от 4 до 10% рения, выдерживают температуры до 2000 градусов и более без потери прочности. Из них изготавливаются корпуса и лопасти турбин, сопла двигателей ракет и самолетов. Кроме того, рений используется в нефтехимической промышленности - в биметаллических катализато рах при крекинге и риформинге нефти. Он применяется в электронике и электротехнике (термопары, антикатоды, полупроводники, электронные трубки и т. д.). Особенно широко в этой отрасли промышлен ности использует рений Япония (65-75% своего потребления).

Мировая потребность в редких металлах обычно меняется скачкообразно. Интерес к ним не постоянный, а пульсирующий. Он зависит от внедрения в производство новых высокотехнологичных сплавов с различными добавками. Сегодня в такие сплавы требуется добавлять какой-либо редкий металл, а завтра, может быть, ему найдут замену, и потребность в нем отпадет практически полностью. Что касается рения, еще лет десять назад он использовался редко.

За период 1925-1967 годов мировая промышленность израсходовала всего 4,5 тонны рения. А сегодня только потребность Соединенных Штатов составляет около 30 тонн в год. На США приходится более 50% мирового потребления рения, причем за последние пять лет спрос на этот редкий металл увеличился в 3,6 раза.

Мировая добыча рения в 2006 году составила около 40 тонн. Крупнейшим производителем является чилийская компания Molymet. Производство рения стабильно растёт и в 2008 году составило уже 57 тонн

По природным запасам рения на первом месте в мире стоит Чили, на втором месте — США, а на третьем — Россия.

Общие мировые запасы рения составляют около 13 000 тонн, в том числе 3500 тонн в молибденовом сырье и 9500 тонн — в медном. При перспективном уровне потребления рения в количестве 40—50 тонн в год человечеству этого металла может хватить ещё на 250—300 лет. Приведённое число носит оценочный характер без учёта степени повторного использования металла.

Вулкан Кудрявый на острове Итуруп

Рений - дорогой металл. Стоимость неочищенного сырья (перринат калия) составляет около 800 долларов за килограмм. Килограмм очищенного рения на мировом рынке стоит не менее 1500 долларов. Высокочистый рений стоит и того дороже - до 900 долларов за грамм. Раньше рений получали исключительно как побочный продукт производства меди и молибдена. В обоих случаях при обжиге медного или молибденового концентрата рений в виде оксида вылетает из печных труб. Летучий оксид рения пропускают на выходе из трубы через серную кислоту, а из полученного в результате химической реакции перрината калия выделяют чистый рений.

В СССР основным потребителем рения и его соединений была Россия (около 70% суммарного потребления), а производителем - Казахстан (более 70% суммарного производства). В 1990 году Советский Союз использовал порядка 10 тонн рения, из которых 70% - в авиации, 5% - в нефтехимии, 5% - в электронике и 20% - в других отраслях. После развала союзного государства потребление рения резко снизилось и составило всего лишь около 1,5 тонны в год (1994 год). Сейчас оно немного возросло - до 2-2,5 тонны в год, но в России рения производит ся всего лишь сотни килограммов... А российской промышленности требуется не менее 5 тонн рения в год.

В Советском Союзе было три значительных месторождения, где получали рений: медистые песчаники Джезказганского месторождения в Казахстане и медно-молибденовые месторождения в Узбекистане и Армении. Его также добывали в дружественной нам Монголии, на крупнейшем в мире медно-молибденовом месторождении Эрдэнет. Волею судеб все оказались теперь в ближнем зарубежье. В России остались три мелких месторождения в Читинской области и на Кавказе. Они нерентабельны - их разработка затратна. Поэтому в любой развитой капиталистической стране никто из предпринимателей и не взялся бы за их освоение. Да и в нашей стране с переходом к рыночной экономике эти месторождения не разрабатываются совсем. Так что сырьевая рениевая база России сейчас на нуле.

Итак, разрабатывать бедные месторождения просто невыгодно. Америка решает проблему добычи рения, инвестируя разработки богатых месторождений в странах третьего мира. Для нас этот путь пока невозможен - нет денег.

Можно договариваться с бывшими соотечественниками из Узбекистана и Казахстана и получать рений в порядке обмена на другие товары. Конечно, можно и просто купить импортное рениевое сырье. Но все же, если мы хотим сохранить нашу страну как великую державу, хотим отстоять свою экономическую независимость, стратегические виды сырья неплохо бы было иметь у себя дома. Тогда никто не сможет диктовать нам ни политические, ни экономические условия. А рений на сегодняшний день металл, имеющий стратегическое значение. И получать рений нам надо бы у нас в стране и желательно без привлечения иностранного капитала. МЕСТОРОЖДЕНИЕ В КРАТЕРЕ

К началу 90-х годов сырьевые ресурсы рения в России были практически исчерпаны. Положение сложилось практически безвыходное, но нашей стране удивительно повезло. Именно в 1992 году удача улыбнулась геологам - они нашли рений на территории России и не в виде примесей в других минералах, а уникальное единственное известное в мире скопление минерала рения!

Рений в виде минерала обнаружен нашими учеными почти случайно. На Сахалине в городе Южно-Сахалинске есть Институт вулканологии и геодинамики Российской академии естественных наук. Директор его - Генрих Семенович Штейнберг уже много лет организует научные геологические экспедиции с участием ученых из Новосибирска, Москвы, Иркутска и других городов. И вот во время такой экспедиции в 1992 году сотрудники Института экспериментальной минералогии (он находится в городе Черноголовка, под Москвой) и Института геологии рудных месторождений (Москва) вели режимное наблюдение на вулканах Южнокурильской гряды и на вершине вулкана Кудрявый на острове Итуруп в местах выхода вулканического газа нашли новый минерал - рениит. Внешне он напоминал обычный молибденит, а оказался сульфидом рения. Содержание рения в нем достигает 80%. Это было почти чудо - заявка на возможность промышленного использования рениита для получения рения.

Вулкан Кудрявый высотой 986 метров - вулкан так называемого гавайского типа. В отличие от взрывающихся газовых вулканов он тихо тлеет. И в темную ночь, заглянув в кратер, вы можете увидеть в глубине раскаленную ярко-красную лаву. Иногда лава прорывается на поверхность и растекается по склонам. Правда, Кудрявый последние сто лет ведет себя спокойно - видимо, хорошо продувается газами, поэтому лава не выплескивается наружу. Поверхность кратера вулкана Кудрявый имеет размеры 200х400 метров. На кратере Кудрявого находятся шесть фумарольных полей - площадок размером 30х40 метров с большим количеством мест выхода газа. Над ними всегда курится желтоватый дымок.

Ученые задумались, откуда мог взяться сульфид рения на вершине вулкана, и пришли к выводу, что он кристаллизуется в виде иголочек прямо из вулканического газа. Из шести имеющихся фумарольных полей четыре - высокотемпературные. Вулканические газы в них имеют температуру от 500 до 940 градусов по Цельсию. И только на таких "горячих" полях и образуется новый минерал рения. Там, где холоднее, рениита намного меньше, а при температуре ниже 200 градусов он практически отсутствует. В этом и заключается уникальность вулкана Кудрявый: ведь вулканические газы, выходящие на поверхность на фумарольных полях других вулканов, гораздо менее горячие.

Исключение составляет единственный вулкан Килауэа, который находится на Гаваях. Его газы тоже имеют высокую температуру, но, правда, содержание рения в них в два раза ниже, чем в газовых выбросах вулкана Кудрявый. Да и уловить газы на Килауэа практически невозможно - гавайский вулкан постоянно извергает потоки раскаленной лавы. Так что Россия обладает уникальным вулканом, и не воспользоваться этим обстоятельством просто грешно.

Штейнберг и его сотрудники подсчитали, сколько сульфида рения накопилось на вулкане за сто лет "работы" в стационарном режиме. Оказалось, что не так уж и много. Запасы рения в виде рениита на острове Итуруп оцениваются в 10—15 тонн, в виде вулканических газов — до 20 тонн в год

Ученые также обнаружили, что в вулканических газах содержится не только рений, а еще по меньшей мере десяток редких сопутствующих элементов: германий, висмут, индий, молибден, золото, серебро и другие металлы. РЕНИЙ МОЖНО ДОБЫВАТЬ ПРЯМО ИЗ ВУЛКАНИЧЕСКОГО ГАЗА

Итак, за последние сто лет Кудрявый выбросил с высокотемпературными вулканическими газами в земную атмосферу сотни тонн рения. Его кратер - своего рода печная труба завода по переработке молибденита. Но на таких заводах рений и другие рассеянные редкие металлы "в трубу" не вылетают, их улавливают специальными фильтрующими устройствами, концентрируют и получают компоненты высокотехнологичных сплавов.

Применение:

Важнейшие свойства рения, определяющие его применение, — это очень высокая температура плавления, устойчивость к химическим реагентам, каталитическая активность (в этом он близок к платиноидам). Тем не менее рений является дорогим и редким металлом, поэтому его использование ограничено теми случаями, когда оно даёт исключительные преимущества перед использованием других металлов.

До открытия платинорениевых катализаторов риформинга основной областью применения рения были жаропрочные сплавы. Сплавы рения с молибденом, вольфрамом и другими металлами используются при создании деталей ракетной техники и сверхзвуковой авиации. Сплавы никеля и рения используются для изготовления камер сгорания, лопаток турбин, и выхлопных сопел реактивных двигателей, эти сплавы содержат до 6 % рения, что делает строительство реактивных двигателей крупнейшим потребителем рения. В частности, монокристаллические никелевые ренийсодержащие сплавы, обладающие повышенной жаропрочностью, используются для изготовления лопаток газотурбинных двигателей. Рений имеет критическое военно-стратегическое значение, ввиду его использования при изготовлении высокопроизводительных военных реактивных и ракетных двигателей.

Вольфрам-рениевые термопары позволяют измерять температуры до 2200 °C. Как легирующую присадку рений вводят в сплавы на основе никеля, хрома и титана. Промотирование рением платиновых металлов увеличивает износоустойчивость последних. Из подобных сплавов делают наконечники перьев автоматических ручек, а также фильеры для искусственного волокна. Также, рений используют в сплавах для изготовления деталей точных приборов, например, пружин. Рений применяют для изготовления нитей накала в масс-спектрометрах и ионных манометрах, а также катодов. В этих случаях также используют вольфрам, покрытый рением. Рений химически стоек, поэтому его применяют для покрытий, предохраняющих металлы от действия кислот, щелочей, морской воды и сернистых соединений.

С момента открытия платинорениевых катализаторов риформинга рений начали активно использовать для промышленного производства таких катализаторов. Это позволило повысить эффективность производства высокооктановых компонентов бензина, используемых для получения товарного бензина, не требующего добавки тетраэтилсвинца. Использование рения в нефтепереработке в разы повысило мировой спрос на него.

Кроме того, из рения делают самоочищающиеся электрические контакты. При замыкании и разрыве цепи всегда происходит электрический разряд, в результате чего металл контакта окисляется. Точно так же окисляется и рений, но его оксид Re2O7 летуч при относительно низких температурах (температура кипения — всего +362,4 °C), и при разрядах он испаряется с поверхности контакта. Поэтому рениевые контакты служат очень долго.

На планете существует большое количество разнообразных металлов, различающихся редкостью и сложностью добычи. Специалисты данной области делят их на две группы: природные и искусственно получаемые в лабораторных условиях. Стоимость некоторых представителей второй группы сильно отличается от стоимости природных металлов, присутствующих на мировом рынке, по причине длительного и трудоемкого процесса их изготовления.
В данном рейтинге представлено 13 самых дорогих металлов в мире.

13-место: Индий – ценный серебристо-белый металл из группы легких металлов, обладающий сильным блеском. Был открыт в 1863 году в Германии в химической лаборатории ученых Фердинанда Рейха и Теодора Рихтера, которые изучали добытые в горах Саксонии цинковые минералы. Он мягкий, легкоплавкий и ковкий, его без труда можно порезать обычным ножом. Самостоятельных месторождений индий не образует и входит в состав руд цинка, свинца, меди и олова. Ежегодно производится несколько сотен тонн данного металла. Благодаря своим уникальным свойствам он нашел широкое применение в микроэлектронике, полупроводниковой технике, машиностроении. Его используют для изготовления зеркал, фотоэлементов, зубных цементов, в качестве уплотнителя и даже в космических технологиях. Цена 1 грамма металла индия равняется 0,5-0,7 долларам.

12-е место: Серебро – известный с давних времен и один из популярнейших драгоценных металлов, встречающийся как в самородном состоянии, так и в виде соединений. Используется для покрытия зеркал, изготовления ювелирных украшений и монет. Он активно применяется в электронике, стоматологии, фотографии, обладает отличной электро- и теплопроводностью. Крупнейшие запасы данного металла сосредоточены в Польше, Китае, Мексике, Чили, Австралии, США и Канаде. Стоимость грамма серебра составляет 0,55-1 у.е.

11-е место: Рутений – яркий серебристый металл, характеризующийся тугоплавкостью, твердостью и хрупкостью одновременно, самый редкий из платиновой группы. Был открыт в 1844 году профессором Карлом Клаусом, занимавшимся исследованиями в Казанском университете. Характеристики рутения делают его востребованным материалом в ювелирном деле, химической и электронной промышленности. Его используют для изготовления лабораторной посуды, контактов, электродов, проводов. В Японии и Западной Европе большое количество рутения идет на производство печатных схем и резисторов, а также для получения хлора и разнообразных щелочей. Данный металл часто используется как катализатор для множества химических реакций. Его производство полностью сосредоточено в ЮАР. Стоимость одного грамма рутения составляет 1,5-2 доллара.

10-е место: Скандий – легкий и высокопрочный металл серебристого цвета с желтым отливом. Впервые элемент был обнаружен в 1879 году шведским химиком Ларсом Нильсоном, который назвал его в честь Скандинавии. Скандий активно применяется в мире высоких и инновационных технологий. Его используют при конструировании роботов, ракет, самолетов, спутников и лазерной техники. Также сплавы данного металла служат в спортивной сфере – для изготовления высококлассного инвентаря, такого как клюшки для гольфа и высокопрочные рамы для . Самые крупные месторождения богатых скандием минералов находятся в Норвегии и на Мадагаскаре. Стоимость одного грамма данного металла равняется 3-4 долларам США.

9-е место: Рений – серебристо-белый металл, относящийся к самым востребованным, труднодоступным и редким элементам в мире. Он очень плотный и имеет третью самую высокую температуру плавления среди всех своих сородичей. Обнаруженный в 1925 году металл используется в электронной и химической промышленности. Высокая плотность позволяет изготовлять из него лопатки турбин, сопла для реактивных двигателей и т.д. Цена на грамм рения колеблется от 2,4 до 5 условных единиц за грамм.

8-е место: Осмий – голубовато-серебристый металл, характеризующийся высокой плотностью и хрупкостью. В чистом виде в недрах его не существует, встречается только в связках с другим металлом из платиновой группы – иридием. Был открыт в 1803 году двумя британскими химиками Смитсоном Теннантом и Уильямом Волластоном. Свое название металл получил от греческого слова osme, что означает “запах”. Осмию действительно присущ довольно резкий и неприятный запах, напоминающий смесь чеснока и хлорки. Добывают данный металл на Урале, в Сибири, Южной Африке, Канаде, США и Колумбии. Используется в основном в химической промышленности в качестве катализатора и в фармакологии. Цена одного грамма осмия на мировом рынке составляет 12-15 долларов.

7-е место: Иридий – тяжелый, твердый и одновременно хрупкий металл серебристо-белого цвета. Мир впервые узнал о нем в 1803 году благодаря британскому химику С. Теннанту, который также открыл вышеупомянутый элемент. Самостоятельно иридий практически нигде не применяется и чаще всего используется для создания сплавов. Он обладает высокой температурой плавления, плотный и выступает в качестве наиболее коррозиестойкого металла. Ювелиры добавляют его к платине, поскольку он делает ее втрое тверже, а украшения из такого сплава практически не изнашиваются и очень красиво выглядят. Также он востребован при изготовлении хирургических инструментов, электроконтактов, точных лабораторных весов. Из него делают кончики для дорогих авторучек. Иридий применяется в аэрокосмической технике, биомедицине, стоматологии, химической промышленности. В течение года мировая металлургия расходует приблизительно одну тонну данного металла. Основное месторождение иридия находится в ЮАР. Его стоимость равняется 16-18 долларам за 1 грамм.

6-е место: Палладий – легкий, гибкий серебристо-белый металл из платиновой группы. Он очень пластичный, легкоплавкий, хорошо полируется, не тускнеет и довольно стоек к коррозии. Был открыт в 1803 году британским химиком Уильямом Волластоном, отделившим незнакомый металл от платиновой руды, которая прибыла из Южной Америки. Сегодня палладий приобретает все большую популярность среди ювелиров, поскольку невысокая цена, доступность и легковесность позволяют дизайнерам создавать из него самые смелые ювелирные творения, относящиеся к различным ценовым категориям и стилям. Платиновый металл широко используется в очистительных устройствах и для антикоррозийных покрытий. Наибольшее количество данного элемента на мировые рынки поступает из России, но крупные месторождения также есть в ЮАР. Стоимость палладия составляет 25-30 у.е. за один грамм.

5-е место: Родий – твердый благородный металл из платиновой группы серебристого цвета, обладающий сильными отражающими свойствами. Он очень твердый, устойчив к воздействию высоких температур и окислению. Был открыт в 1803 году в Англии химиком Уильямом Волластоном в процессе работы с самородной платиной. Родий считается редким элементом – ежегодно добывается около 30 тонн данного металла. Самые крупные месторождения находятся в России, ЮАР, Колумбии и Канаде. Примерно 80 % родия служит катализатором в автомобильной и химической промышленности. Из него изготовляют зеркала и фары для автомобилей, а в ювелирном деле он применяется в ходе конечной обработки изделий. Главное достоинство родия – участие в производстве ядерных реакторов. Стоимость ценного платинового металла колеблется в пределах 30-45 долларов за 1 грамм.

4-е место: Золото – главный драгоценный металл, который в природе встречается исключительно в чистом виде. Оно очень прочно, однородно, устойчиво к коррозии и считается самым ковким. Из-за своей долговечности и пластичности уже много лет золото носит звание самого популярного благородного металла. Широко используется в ювелирной, электронной промышленности, стоматологии. Крупнейшие страны-золотодобытчики – США, Китай, ЮАР, Австралия. Стоимость одного грамма золота на мировом рынке составляет 35-45 у.е.

3-е место: Платина – благородный металл серебристо-белого цвета с особенным блеском, встречающийся в природе только как естественный сплав с другими металлами: благородными и неблагородными. Она приобрела большую популярность благодаря присущей ей пластичности, плотности и отличному виду. Получение данного металла осуществляется в результате сложных химических процессов. Кроме производства ювелирных изделий и монет, платина широко используется в медицинской и электронной промышленности, в аэронавтике, производстве оружия. Крупнейшие страны-добытчики платины - ЮАР, Россия, США, Зимбабве, Канада. Цена одного грамма данного металла колеблется в пределах 40-50 долларов.

2-е место: Осмий-187 – редкий изотоп, процесс добычи которого отличается особой сложностью и занимает около девяти месяцев. Он представляет собой черный мелкокристаллический порошок с фиолетовым оттенком, носящий звание самого плотного вещества на планете. При этом изотоп Осмий-187 очень хрупок, его можно растолочь в обычной ступе на мелкие частички. Он имеет важное научно-исследовательское значение, его используют как катализатор химических реакций, для изготовления измерительных приборов высокой точности и в медицинской отрасли. Казахстан - первое и единственное государство, продающее Осмий-187 на мировом рынке. Рыночная стоимость уникального металла составляет 10 тысяч у.е. за 1 грамм, а в книге рекордов Гиннесса он оценивается в 200 тысяч американских долларов.

1-е место: Калифорний-252 – один из изотопов калифорния, самый дорогой металл в мире, стоимость которого достигает 10 миллионов долларов США за 1 грамм. Его баснословная цена вполне оправдана – ежегодно производится всего 20-40 микрограммов данного элемента, а общий мировой запас составляет не более 8 граммов. Создают калифорний-252 в лабораторных условиях с помощью двух ядерных реакторов, которые находятся в США и России. Впервые данный металл был получен в Калифорнийском Университете в Беркли в 1950 году. Уникальность калифорния кроется не только в его стоимости, но и в его особых свойствах – энергия, вырабатываемая одним граммом изотопа, равняется энергии среднего атомного реактора. Применение самого дорогого металла в мире распространяется на область медицины и научные исследования ядерной физики. Калифорний-252 – мощный источник нейтронов, что позволяет использовать его для обработки злокачественных опухолей, где другая лучевая терапия бездейственна. Уникальный металл позволяет просвечивать части реакторов, детали самолетов, и обнаруживать повреждения, которые обычно тщательно скрываются от рентгеновских лучей. С его помощью удается находить запасы золота, серебра и месторождения нефти в недрах земли.

На фото - калифорний рядом с гвоздем

Д. И. Менделеев в 1869 г. предсказал существование и свойства двух эле­ментов VII группы - аналогов марганца, которые предварительно назвал "эка- марганец" и "дви-марганец". Они соответствуют известным в настоящее время элементам - технецию (порядковый номер 43) и рению (порядковый номер 75).

В последующие 53 года многие исследователи сообщали об открытии аналогов марганца, но без убедительных оснований. Теперь мы знаем, что поиски эле­мента №43 в природных соединениях не могли увенчаться успехом, так как он неустойчив. Лишь в 1937 г. этот элемент был получен искусственно Э. Сегре и К. Пёрье путем бомбардировки ядер молибдена дейтронами я назван технецием (от греческого "техно" - искусственный).

В 1922 г. немецкие химики Вальтер и Ида Ноддаки начали систематические поиски аналогов марганца в различных минералах. Из 1 кг колумбита они выде­лили 0,2 г продукта, обогащенного молибденом, вольфрамом, рутением и осми­ем. В этом продукте по характеристическим рентгеновским спектрам был обна­ружен элемент с порядковым номером 75. О своем открытии Ноддаки сообщили в 1925 г. и назвали элемент рением. Позже, в 1927 г., Ноддаки установили, что в значительных концентрациях (до сотых долей процента) рений содержится в молибдените, из которого элемент был выделен в количествах, позволивших изучить химические свойства его соединений и получить металл.

Производство рения и его соединений в небольших количествах впервые воз - никло в Германии в 1930 г. на Мансфельдском заводе, где рений извлекали из печных настылей, образующихся при плавке медистых сланцев, содержащих при­месь молибденита. В СССР производство рения возникло в 1948 г.

Свойства рения

Рений - тугоплавкий тяжелый металл, по внешнему виду похож на сталь. Не­которые физические свойства рения приведены ниже:

Атомный номер 75

Атомная масса 186,31

Тип и периоды решетки. . . . Гексагональная,

Плотноупакованная а = 0,276, с = 0,445 нм

TOC \o "1-3" \h \z Плотность, г/см3 21,0

Температура, °С:

Плавления........ 3180±20

Кипения ~5900

Удельная теплоемкость средняя при

0-1200 °С, Дж/(г" °С) .... 0,153

Удельное электросопротивление

Р *10«, ОМ"см 19,8

Температура перехода в состояние

Сверхпроводимости, К. . . . 1,7

Работа выхода электронов, зВ 4,8 Сечение захвата тепловых нейтронов

П" 1024, см2 85

Твердость НВ отожженного металла, МПа 2000 Временное сопротивление (кованые и

Затем отожженные прутки) бв, МПа 1155

Модуль упругости Е, ГПа. . . 470

По температуре плавления рений занимает второе место среди металлов, ус­тупая лишь вольфраму, а по плотности - четвертое (после осмия, иридия и платины). Удельное электросопротивление рения почти в 4 раза выше, чем вольфрама и молибдена.

В отличие от вольфрама рений пластичен в литом и рекристаллизованном со­стоянии и можеть быть деформирован на холоду. Вследствие высокого модуля упругости после небольшой деформации твердость рения сильно возрастает - проявляется сильный наклеп. Однако после отжига в защитной среде или в ва­кууме металл вновь приобретает пластичность.

Изделия из рения (в отличие от изделий из вольфрама) выдерживают много­кратные нагревы и охлаждения без потери прочности. Сварные швы нехрупкие. Прочность рения до 1200 °С выше, чем вольфрама, и значительно превосходит прочность молибдена.

Рений устойчив на воздухе при обычной температуре. Заметное окисление металла начинается при 300 °С и интенсивно протекает выше 600 ос с образо­ванием высшего оксида Re207.

С водородом и азотом рений не реагирует вплоть до температуры плавления и не образует карбидон. Эвтектика в системе рений - углерод плавится при 2480 °С.

С фтором и хлором рений реагирует при нагревании, с бромом и иодом прак­тически не взаимодействует. Рений устойчив в соляной и плавиковой кислотах

На холоду и при нагревании. В азотной кислоте, горячей концентрированной серной кислоте и перекиси водорода металл растворяется.

Рений стоек против действия расплавленных олова, цинка, серебра и меди, слегка разъедается алюминием н легко растворяется в жидких железе н никеле.

С тугонлавкимн металлами (вольфрамом, молибдене»!, танталом и ниобием) рений образует твердые растворы с предельным содержанием рения 30-50 % (по массе).

Свойства химических соединений

Наиболее характерны и устойчивы соединения рения высшей степени +7. Кро­ме того, известны соединения, отвечающие степеням окисления 6;5;4;3;2;1; а также -1.

Оксиды. Рений образует три устойчивых оксида: рениевый ангидрид, триок­сид и диоксид.

Рениевый ангидрид Re207 образуется при окислении ренияокислородом. Цвет - светло-желтый, плавится при 297 °С, точка кипения 363 С. Растворяется в воде с образованием рениевой кислоты HRe04.

Триоксид рения Re03 - твердое вещество оранжево-красного цвета, образу­ется при неполном окислении порошка рения. В воде и разбавленных соляной и серной кислотах малорастворим. При температурах выше 400 °С обладает замет­ной летучестью.

Диоксид рения Re02 темно-бурое твердое вещество, получается восстановле­нием RejO; водородом при 300 °С. Диоксид нерастворим в воде, разбавленных соляной и серной кислотах. При нагревании в вакууме (выше 750 °С) диспро - порционирует с образованием Re207 и рения.

Рениевая кислота и ее соли - перреиаты. Рениевая кислота - сильная од­ноосновная кислота. В отличие от марганцевой кислоты, HRe04 - слабый окис­литель. При взаимодействии с оксидами, карбонатами, щелочами она образует перренаты. К малорастворимым в воде относятся перренаты калия, таллия и ру­бидия, умеренно растворимы перренаты аммония и меди, хорошо растворимы в воде перреваты натрия, магния, кальция.

Хлориды рения. Наиболее изучены хлориды ReCl3 и ReCl3. Пентахлорид рения образуется при действии хлора на металлический рений при температуре выше 400 °С. Вещество темно-коричневого цвета. Плавится при 260 °С, точка кипе­ния 330 °С. В воде разлагается с образованием HRe04 и Re02"xH20.

Трихлорид ReCl3 - красно-черное вещество, получается в результате терми­ческой диссоциации ReCl5 при температуре выше 200 °С. Температура плавЛения 730 °С, возгоняется при 500-550 °С

Известны два оксихлорида: ReOCl4 (температура плавления 30 °С, кипения 228 °С) и ReOjCl (жидкость, кипит при 130 °С).

Сульфиды рения. Известны два сульфида - RejS? и ReS2. Высший сульфид - темно-бурое вещество, осаждается сероводородом из кислых и щелочных раство­ров. Дисульфид рения ReS2 получается термическим разложением Re2Sy (выше 300 °С) или прямым взаимодействием рения с серой нри 850-1000 °С. ReS2 кри­сталлизуется в слоистой решетке, идентичной с решеткой молибденита. На воз­духе при температуре выше 300 °С окисляется с образованием Re207.

Области применения рения

В настоящее время определились следующие эффективные области применения рения.

Катализаторы. Рений и его соединения входят в состав катализаторов для ряда процессов в химической и нефтяной промышленности. Это наиболее масшатабная область примене­ния рения. Наибольшее значение приобрели рений-содержащие катализаторы в крекинге нефти. Применение рениевых ката­лизаторов позволило увеличить производительность устано­вок, повысить выход легких фракций бензина, снизить зат-. раты на катализаторы путем замены большей части платины рением.

Электроосветительная и электровакуумная техника. В ря­де ответственных случаев, когда необходимо обеспечить долговечность работы электроламп и электронных приборов (особенно в условиях динамической нагрузки), в этой об­ласти вместо вольфрама применяют рений или сплавы рения с вольфрамом и молибденом. Преимущества рения и его сплавов перед вольфрамом состоят в лучших прочностных характерис­тиках и сохранении пластичности в рекристаллизованном со­стоянии, меньшей склонности к испарению в вакууме в при­сутствии следов влаги (сопротивление водородно-водяному циклу), более высоком электросопротивлении. Из рения и сплавов вольфрама с рением (до 30% Re) изготовляют нити накала, керны катодов и подогревателей, сетки радиоламп. В электронных приборах используют также сплав Мо-50% Re, сочетающий высокую прочность с пластичностью.

Жаропрочные сплавы - одно из важных направлений ис­пользования рения. Сплавы рения с другими тугоплавкими металлами (вольфрамом, молибденом и танталом) наряду с жаропрочностью и тугоплавкостью отличаются пластичностю. Их используют в авиа - и космической технике (детали тер­моионных двигателей, носовые насадки ракет, части ракет­ных сопел, лопатки газовых турбин и др.).

Сплавы для термопар. Рений и его сплавы с вольфрамом и молибденом обладают высокой и стабильной термоэлектродви­жущей силой (т. э.д. с.). В СССР широко используют термопа­ры из сплавов (W-5 % Re) - (W - 20% Re). Т. э.д. с. этой термопары в пределах 0-2500 °С находится в линейной зави­симости от температуры. При 2000 °С т. э.д. с. равна 30 мВ. Преимущество термопары - сохранение пластичности после длительного нагревания при высокой температуре.

Электроконганкты. Рений и его сплавы с вольфрамом. от­личаются высокими износостойкостью и сопротивлением эле - 226 ктрокоррозии в условиях образования электрической дуги. Они более стойки, чем вольфрам, при эксплуатации в тропи­ческих условиях. Испытания контактов из сплавов W - 15-%Re в регуляторах напряжения и приборах зажигания дви­гателей показали их преимущества перед вольфрамом.

Приборостроение. Рений и его сплавы, отличающиеся вы­сокой твердостью и износостойкостью, используют для изго­товления деталей различных приборов, например опор для весов, осей геодезической аппаратуры, шарнирных опор, пружин. Испытания работы плоских пружин из рения при тем­пературе 800 °С и многократных циклах нагрева показали отсутствие остаточной деформации и сохранение начальной твердости.

Масштабы производства рения в зарубежных странах в 1986 г. находились на уровне 8 т/год. Основные производи­тели - США и Чили, в 1986 г. в США использовано 6,4 т ре­ния.

2. СЫРЬЕВЫЕ ИСТОЧНИКИ РЕНИЯ

Рений - типичный рассеянный элемент. Содержание его в земной коре низкое - 10 7 % (по массе). Повышенные концен­трации рения, имеющие промышленное значение, наблюдаются в сульфидах меди и особенно в молибдените.

Связь рения с молибденом обусловлена изоморфизмом MoS2 и ReS2. Содержание рения в молибденитах различных место­рождений составляет от Ю-1 до 10"5%. Более богаты рени­ем молибдениты медно-молибденовых месторождений, в част­ности медно-порфировых руд. Так, молибденитовые концент­раты, получаемые при обогащении медно-порфировых руд СССР, содержат 0,02-0,17 % рения. Значительные ресурсы рения сосредоточены в некоторых месторождениях меди, от­носящихся к типу медистых песчаников и медистых сланцев. К этому типу относятся руды Джезказганского месторождения СССР. Более богаты рением руды с повышенным содержанием борнита CuFeS4. В полученных флотацией медных концентра­тах содержится 0,002-0,003 % Re. Предполагают, что рений находится в них в виде тонкодисперсного минерала CuReS4 - джезказганита.

Поведение рения при переработке молибденитовых концентратов

При окислительном обжиге молибденитовых концентратов, проводимом при 560-600 °С, содержащийся в концентрате ре­ний образует оксид Re207, который уносится с газовым по­током (точка кипения Re207 363 °С). Степень возгонки ре­ния зависит от условий обжига и минералогического состава концентрата. Так, при обжиге концентратов в многоподовых печах степень возгонки рения не выше 50-60 % Из рис.60

Рас.60. Изменение содержания серы, рения и степени окисления молибденита (пунк­тир) по подам восьмиподовой печи

Видно, что рений возгоняется с газами на 6-8 подах (при обжиге в 8-подовой печи), когда большая часть молибденита окислена. Это объясняется тем, что в присутствии MoS2 об­разуется малолетучий диоксид рения по реакции:

MoS2+2Re207 = 4Re02+ Mo02+2S02. (5.1)

Кроме того, неполный возгон рения может быть обуслов­лен частичным взаимодействием Re207 с кальцитом, а также оксидами железа и меди с образованием перренатов. Напри­мер, с кальцитом возможна реакция:

CaC03+Re207 = Ca(Re04)2+C02. (5.2)

Номер пода

Советскими исследователями установлено, что наиболее полно рений возгоняется при обжиге молибденитовых концен­тратов в кипящем слое. Степень возгонки составляет 92-96 %. Это объясняется отсутствием при обжиге в печах

КС условий для образования низших оксидов рения и перре - натов. Эффективное улавливание рения из газовой фазы дос­тигается в системах мокрого пылеулавливания, состоящих из скрубберов и мокрых электрофильтров. Рений в этом случае содержится в сернокислых растворах. Чтобы увеличить кон­центрацию рения, растворы многократно циркулируют. Из системы мокрого улавливания выводят растворы, содержащие, г/л: Re 0,2-0,8; Мо 5-12 и H2SO„ 80-150. Небольшая часть рения содержится в шламах.

В случае неполного возгона рения при обжиге концентра­та рений, оставшийся в огарке, переходит в аммиачные или содовые растворы выщелачивания огарков и остается в ма­точных растворах после осаждения соединений молибдена.

При использовании вместо окислительного обжига разло­жения молибденита азотной кислотой (см. гл.1) рений пере­ходит в азотно-сернокислые маточные растворы, которые со­держат в зависимости от принятых режимов, г/л: H2S04 150-200; HN03 50-100; Мо 10-20; Re 0,02-0,1 (в зависимос­ти от содержания в сырье).

Таким образом, источником получения рения при перера­ботке молибденитовых концентратов могут служить сернокис­лые растворы мокрых систем пылеулавливания и маточные (сбросные) растворы после гидрометаллургической перера­ботки огарков, а также азотно-сернокислые маточные рас­творы от разложения молибденита азотной кислотой.

Поведение рения в производстве меди

При плавке медных концетратов в отражательных или руд - нотермических электропечах с газами летит до 75 % рения, при продувке штейна в конвертерах весь содержащийся в них рений удаляется с газами. Если печные и конвертерные га­зы, содержащие SOz, направляются в серной кислоты, то рений концентрируется в промывной циркулирую­щей серной кислоте электрофильтров. В промывную кислоту переходит 45-80% рения, содержащегося в медных концент­ратах. Промывная кислота содержит 0,1-0,5 г/л рения и ~500г/л H2S04, а также примеси меди, цинка, железа, мы­шьяка и др. и служит основным источником получения рения при переработке медных концентратов.