Рений - происхождение, свойства и область применения

Где используется

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.

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

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.

Как формируется стоимость благородных металлов

Все виды благородных металлов отличает то, что запасы их в природе крайне ограничены. Кроме того, по сравнению с другими веществами, они отличаются достаточно высокой ценой. При формировании стоимости на благородные металлы обязательно учитывается ряд факторов:

Спрос и предложение на рынке. В соответствии с экономическими законами, чем выше спрос на тот или иной товар (в данном случае — драгоценный металл), тем сильнее возрастет на него цена. Если говорить о предложении, то оно действует диаметрально противоположным образом. Так, если добыча металла резко увеличится, то стоимость его сразу же обвалится.
Государственные фонды. Поскольку практически все страны в качестве резерва используют металлы благородного происхождения, то они могут определенным образом регулировать рыночную ситуацию. Так, выставив на торги часть своих запасов (преднамеренно или вынужденно), правительство поспособствует резкому снижению цены на данный товар. Если же будет принято решение о пополнении резервов, то сложится противоположная ситуация.
Способ и масштабы добычи. Стоит отметить, что стоимость драгоценных металлов во многом зависит от того, каким образом и в каком месте оно добывается. Так, если говорить о странах третьего мира, где рабочая сила очень дешевая, то стоимость сырья будет просто ничтожная по сравнению с ценой, которую заплатит конечный покупатель.

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 26000 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.

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.

Рений

О тугоплавкости рения отмечалось ранее, остается дополнить качественную характеристику количественными показателями: температура плавления составляет 31800 С, кипения – свыше 56000 С. Дополнительно, Re обладает высокой температурой рекристаллизации, на уровне 28000 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:

аммония – NH4ReO4;

калия – KReO4.

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.

Сульфидная руда

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.

Это интересно

Осмий был открыт благодаря своему специфическому запаху, который схож с запахом чеснока и хлорки. Этот металл имеет большую плотность. Цвет – серебристо-белый с голубоватым оттенком. К сожалению, в природе нет чистого осмия. Его добыча ведется лишь с другим металлом платиновой группы – иридием. Месторождения осмия есть на Урале, в Сибири, а также в Колумбии, Канаде, США, Южной Африке. Он очень рассеян, поэтому имеет высокую стоимость. Используется в фармакологии, химической промышленности (в виде катализатора).

Иридий – самый «экстремальный» член платиновой группы. Цвет его белый, температура плавления необычайно высока, как и плотность, не поддается коррозии, является уникальным по плотности элементом и одним из самых устойчивых к коррозии металлом. Ни кислоты, ни воздух, ни вода никак не воздействуют на иридий.

Его очень сложно добывать, и еще сложнее обрабатывать. Иридий используют в медицине, электронной, автомобильной, химической промышленности. Стоит отметить, что даже ювелиры украшают свои работы иридием. ЮАР является его основным поставщиком.

Рутений был открыт и получил благодаря русскому ученому Карлу Клаусу свое название. Он относится к платиновой группе, его можно нечасто увидеть в недрах земли. Данный металл имеет яркий серый цвет. К его особенностям можно отнести твердость, хрупкость, в то же время тугоплавкость. Основным поставщиком является ЮАР. Рутений используют в электронной промышленности и радиотехнике особенно в Японии и странах Западной Европы. Также его применяют при производстве щелочей и хлора.

Палладий высоко оценили благодаря устойчивости к высокой температуре. Он имеет серовато-белый цвет. Палладий широко используют для антикоррозийных покрытий производители автомобилей, а также ювелиры для своих работ со сплавами металлов.

Серебро является одним из ценных металлов на земле. Металл может похвастаться белым блестящим цветом. В то же время лучший электрический и термальный проводник имеет низкое сопротивление. Серебро используется для предотвращения распространения бактерий, в ходе ювелирных работ, в медицине и других отраслях.

Давайте обратим внимание на изотопы. Они добываются сложнее и более длительный период, их количество в мире измеряется граммами, а цена – тысячами, а то и миллионами долларов

Сплавы благородных металлов

Характерными особенностями металлов благородного происхождения считаются ковкость и тягучесть. Порой эти характеристики настолько сильно выражены, что использование того или иного вещества в чистом виде становится невозможным. Тогда на производстве прибегают к созданию сплавов. Вспомогательные вещества выбираются в соответствии с тем, какие благородные металлы берутся за основу.

Говоря о золоте, стоит отметить, что оно практически всегда применяется именно в форме сплава. Тем не менее, если говорить о ювелирном деле, то возможности в области примесей здесь весьма ограничены. Так, если речь идет о создании украшений, то золото может переплавляться с серебром, медью или же платиной и палладием.

Даже такой недорогой и простой в использовании материал, как серебро, также требует некоторых посторонних веществ для обеспечения более высокого качества изделий. Таким компонентом чаще всего выступает медь. Причем чем точнее и изысканнее работа, тем меньше примесей вводится в основу.

Поскольку платина — достаточно редкий металл, к ней очень часто добавляют определенные примеси. И даже в самых дорогих изделиях без посторонних веществ не обойтись. Так, ряд дополнительных элементов требуется в том случае, когда нужно обеспечить прочность креплений или оправы драгоценных камней. Если говорить о производных платины, то они и сами могут выступать в качестве дополнительных примесей, которые обеспечивают прочность некоторых элементов ювелирных изделий.

Как торгуют металлами на сырьевых биржах?

Хотя все представленные выше металлы активно используются в промышленных целях, они также часто считаются очень популярным инвестиционным инструментом из-за низких кредитных рисков и меньшей подверженности экономическим волнениям. Считается, что они сохраняют свою стоимость лучше, чем валюты, особенно во времена финансовых, политических или военных кризисов.

С другой стороны, стоимость металлов может значительно падать во времена стабильности. Кроме того, иногда довольно сложно найти покупателя на физические металлы. Проблемы со снабжением могут также сильно повлиять на их стоимость.

Существует несколько способов инвестирования в металлы:

физическое владение (в форме слитков или монет);
биржевые инвестиционные фонды;
акции горнодобывающих компаний и паевых инвестиционных фондов;
фьючерсы и опционы;
сертификаты.

Обратите внимание, что некоторые из представленных выше металлов имеют ограничения в инвестиционных методах

Драгоценные металлы в экономике

Благородные и драгоценные металлы с давних времен служили средством платежа. Из них даже изготавливали деньги, но позже эта практика изжила себя. Тем не менее в современной финансовой системе эти материалы продолжают играть ведущую роль. Это мощный финансовый инструмент, который является основой экономики. Подобное состояние дел объясняется несколькими факторами:

Золото и серебро были первой мировой валютой, которая позволяла осуществлять товарно-денежные отношения. Стоимость самых первых монет не зависела от того, где и кем они были отчеканены. Главную роль играло качество металла, а также его весовые параметры, которые и определяли ценность валюты.
Даже в то время, когда серебряные монеты давно канули в Лету, этот и другие металлы по прежнему считаются основой благосостояния государства. Количество наличных денег строго регламентируется тем, в каких количествах в резерве имеется золото. Металл также является отличным объектом для инвестирования, так как он постоянно растет в цене.

Однако драгоценные металлы имеют такой неоспоримый минус, как способность изнашиваться с годами, хоть и незначительно. Но трейдеры и здесь нашли выход. Торговля происходит не с использованием реальных металлических слитков, а путем продаж специальных ценных бумаг.

Позитивные аспекты рециклинга

являются следующие обстоятельства

В отличие от природного минерального сырья, используемого для первичной добычи и извлечения драгметаллов, вторичное сырье, представленное ломом золота, серебра или металлов платиновой группы, много богаче по содержанию в нем доли благородных металлов.
В связи с нарастающим ростом потребления компьютерной техники, радио-и телеаппаратуры, разнообразных гаджетов, оргтехники и бытовых электроприборов соответственно возрастает количество вышедших из строя или выбракованных в процессе производства или гарантийного обслуживания, которые по своей сути служат нескончаемым источником благородных металлов в виде вторсырья. Параллельно решается больной вопрос утилизации мониторов, телевизоров, компьютеров и других изделий, подлежащих утилизации в специализированных организациях.
Технологии рециклинга драгметаллов не требуют больших производственных площадей и имеют меньшее количество технологических стадий по сравнению с первичной добычей.

Содержание золота во вторичном сырье, в зависимости от вида лома, может составлять от 1% до 50% по массе, для серебра показатель несколько скромнее – от 0,1% до 15%. Это означает, что из 1 тонны золотого лома можно извлечь 100-200 кг и более драгоценного металла.

Применение благородных металлов в автомобилестроении

Если открыть руководство по эксплуатации автомобиля, то практически в каждом из них можно найти информацию о том, в каких узлах и в каком количестве используются драгоценные металлы.

В основном в автомобилях применяются чистые металлы: серебро, золото, палладий и платина. Так, по данным руководства по эксплуатации автомобилей LADA 110 от 2007 года, в автомобилях десятого семейства применяется 0,103 грамма палладия, менее 0,1 грамма золота и более 3-х грамм серебра. В основном эти металлы используют в контактах и проводниках при производстве реле, прерывателей, датчиков или блоков управления. В автомобилях ГАЗ, например в модели 2217, не применяется палладий, но применяется около 0,1 грамма платины и более 5 грамм серебра. Еще больше драгоценных металлов применяется при производстве КАМАЗов.

Маркировка изделий

используются исключительно в виде сплавов

Свое название сплавы драгметаллов получают по основному компоненту (сплавы золота, сплавы платины т.п.).

Для ювелирных изделий основными материалами служат золото, серебро, платина и палладий.

Другие платиноиды (родий, осмий, иридий и рутений) добавляются в сплавы благородных металлов с целью корректировки физико-технических качеств производимого изделия – изменения цвета, показателей пластичности и твердости, термостойкости и температуры плавления.

Для идентификации изделий, содержащих драгметаллы, используют маркировку ( от нем. markieren – ставить знак, знаковую отметку) с нанесением маркировочной информации следующими способами:

с помощью клейма (клеймение) непосредственно на поверхности изделия – для ювелирных украшений;
записями в паспортах на изделия, формулярах, этикетках, руководствах по эксплуатации, справочниках и каталогах.

Цель и способы клеймения

Согласно «Положению о пробах и клеймении изделий из драгоценных металлов…» (Указ президента РФ от 2.10.92 г. за № 1152), все ювелирные и бытовые изделия, изготовляемые из драгметаллов для продажи, должны быть заклейменными государственным пробирным клеймом (п. 2).

Отсутствие клейма однозначно указывает, что оно не прошло проверку госинспекции пробирной службы, либо ей просто не предъявлялось и продается в обход законодательных нормативов.

Продажа украшений из благородных металлов без клейма именника и инспекции пробирной службы противозаконна.

По своей сути клеймение является пробирно-технологической операцией нанесения пробирного клейма на изделия из благородных металлов. Способ его нанесения определяется степенью сложности формы и назначения изделия, на которое необходимо нанести маркировку.

В настоящее время применяются три способа клеймения:

Механический или ударный способ нанесения клейма, основанный на механическом воздействии на поверхность ювелирного изделия (удар молотком по инструменту с клеймом на острие после приложения клейма к поверхности изделия). До сих пор таким способом клеймятся около 80% всех изделий из драгметаллов. Только молоток заменен автоматизированными станочками для клеймения.
Электроэрозийный или электро-искровой способ, по своей сути представляющий выжигание клейма электрической искрой. Данная методика клеймения удобна для работы с хрупкими полыми изделиями. Электро-искровым способом клеймят около 10-20% всей ювелирной продукции.
Лазерный способ, при котором очертания клейма наносятся лазером. Такое клеймо небольшое размером, но имеет четкие очертания. Считается единственным способом клеймения выпуклых и вогнутых пустотелых изделий.

Как прочитать клеймо?

Клеймо состоит из двух знаков, которые либо нанесены отдельно, либо представлены вместе на одном оттиске:

изображения знака пробы;
рисунка удостоверения – пятиконечной звезды с серпом и молотом (для изделий выпуска до 1994 г.) или женской головы в кокошнике с повернутым вправо профилем для продукции более позднего выпуска, как показано в таблице ниже.

Наличие знака удостоверения свидетельствует о его пробировании и клеймении в инспекции пробирного надзора.

Форма клейма зависит от вида благородного сплава. Ниже приведены эскизы пробирных клейм:

поз. 1 – для золотых изделий (в виде своеобразной лопаточки);
поз. 2 – для серебряных сплавов (в форме бочонка);
поз. 3 – для изделий из платины (в виде многогранника);
поз. 4 – для изделий из палладия (усеченный конус с полукруглым основанием).

Содержание пробирного клейма указывает следующую информацию (для примера использовано изображение клейма золотого изделия 750 пробы и обозначено буквами красного цвета):

поз. А – шифр инспекции надзора;
поз. Б – знак удостоверения;
поз. В – знак пробы.

Что такое проба?

Пробой называется количественное содержание чистого драгметалла в ювелирном сплаве. Показателем пробы служит выраженная в граммах масса благородного металла, который содержится в 1 кг сплава.

Пробу присваивают любому ювелирному сплаву.

Для ювелирных и бытовых изделий из драгметаллов в РФ в соответствии с Постановлением правительства РФ от 18.06.99г. за № 643 приняты следующие пробы:

для золота – 375, 500, 585, 750, 958 и 999;
для серебра – 800, 830, 875, 925, 960 и 999;
для платины – 850, 900 и 950;
для палладия – 500 и 850.

Оттиски пробирного клейма на украшениях обычно размещают в следующих местах:

для колец используют внутреннюю сторону ободка;
для кулонов используют внешнюю сторону ушка;
на серьгах, брошках и цепочках используются детали замков.

1 Родий

Самым дорогим металлом является Родий. Его стоимость в последнее время быстро растет и на данный момент достигает 29000$/унция. Относится он к группе платиноидов и является наиболее твердым из них. Это очень редкий материал, его содержание в Земной коре примерно одна миллионная процента. Большее количество встречается в метеоритах.

В зависимости от формы элемента его цвет сильно различается. Металл имеет голубовато-серебристый цвет с холодным блеском, порошок – темно-серый, а соединения отличаются розовыми, красными оттенками. Именно поэтому материал получил название “родий”, что по-древнегреческому означает “роза”.

Элемент обладает уникальными физико-химическими характеристиками. Соединения с ним невероятно устойчивы к любому механическому и химическому воздействию, не подвержены коррозии.

Несмотря на высокую цену, металл востребован во многих отраслях. Главная сфера потребления — автопромышленность. С ним изготавливаются фильтры-нейтрализаторы выхлопных газов. Широко используется металл в стекольном производстве: при изготовлении зеркал лазерных систем, дифракционных решеток спектрометров. Из родия производятся фильтры жидкокристаллических экранов. В ювелирной отрасли металл используют в качестве покрытия для придания сияния и увеличения износостойкости изделий из других драгоценных металлов.

Лидирует по запасам Мексика. Её золотые пески перенасыщены родием. Значимые месторождения имеются в ЮАР, США, Колумбии, России.

Иридий $ 20 за грамм

Иридий был открыт в 1803 г. Иридий – серебристо-белый металл, по внешнему виду напоминающий олово, очень твердый, тяжелый и прочный, но хрупкий. Самостоятельное применение иридия достаточно редко и чаще всего его используют в качестве лигатуры. Добавление 10% иридия к относительно мягкой платине делает ее тверже почти втрое. Для ювелиров это качество иридия совершенно незаменимо, так как украшения из платиново-иридиевого сплава очень красивы и практически не изнашиваются. Любопытно, что этот же сплав применяется для изготовления эталонов веса и длины. Также его используют для изготовления электроконтактов, хирургических инструментов, точных химических весов. Из иридия делают кончики перьев дорогих авторучек. Сплавы иридия с платиной применяют в биомедицине и аэрокосмической технике. За год в мире расходуется чуть больше тонны иридия. Две трети поглощает химическая промышленность, остальной иридий используют в различных каталитических процессах, в ювелирных и стоматологических сплавах, а также для производства тиглей и боевых лазеров. Этот платиновый металл почти целиком поступает из ЮАР.