Рений

Получение

Технология получения рения

Рений получают при переработке сырья с очень низким содержанием целевого компонента (в основном это медное и молибденовое сульфидное сырьё).

Переработка сульфидного ренийсодержащего медного и молибденового сырья основана на пирометаллургических процессах (плавка, конвертирование, окислительный обжиг). В условиях высоких температур рений возгоняется в виде высшего оксида Re₂O₇, который затем задерживается в системах пылегазоулавливания.

В случае неполной возгонки рения при обжиге молибденитовых концентратов часть его остаётся в огарке и затем переходит в аммиачные или содовые растворы выщелачивания огарков (NH₄ReO₄), которые позже восстанавливают водородом:

2NH4ReO4+7H2→2NH3+2Re+8H2O{\displaystyle {\mathsf {2NH_{4}ReO_{4}+7H_{2}\rightarrow 2NH_{3}+2Re+8H_{2}O}}}

Полученный порошок рения методами порошковой металлургии превращают в слитки металла.

Таким образом, источниками получения рения при переработке молибденитовых концентратов могут служить сернокислотные растворы мокрых систем пылеулавливания и маточные растворы после гидрометаллургической переработки огарков.

При плавке медных концентратов с газами уносится 56—60 % рения. Невозогнавшийся рений целиком переходит в штейн. При конвертировании последнего содержащийся в нём рений удаляется с газами. Если печные и конверторные газы используют для производства серной кислоты, то рений концентрируется в промывной циркуляционной серной кислоте электрофильтров в виде рениевой кислоты. Таким образом, промывная серная кислота служит основным источником получения рения при переработке медных концентратов.

Основные методы выделения из растворов и очистки рения — экстракционные и сорбционные.

После возгонки и очистки раствора итоговый выход из руды составляет 65—85 %. Ввиду столь низкой доли выделения дорогого металла ведутся поиски альтернативных способов извлечения из руды (что применимо ко всем рассеянным металлам). Одним из современных методов является извлечение нанофракций в водный, а не кислотный или щелочной раствор. Таким образом снижается предел обнаружения ряда химических элементов на 2—3 порядка, то есть можно фиксировать значительно меньшие концентрации.

Нахождение в природе

Мировая добыча рения

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.

Сырьевые источники и запасы

По природным запасам рения на первом месте в мире стоит Чили, на втором месте — США, а на третьем — Россия. Крупными запасами рения обладает современный Казахстан (месторождение вблизи г. Джесказган), бывший основным источником добычи Re в СССР. Запасы рения в виде рениита на острове Итуруп оцениваются в 10—15 тонн, в виде вулканических газов — до 20 тонн в год. В России гидрогенные полиэлементные месторождения (месторождения зон пластового окисления) обладают наибольшим ресурсным потенциалом, превышая потенциал медно-молибденовых руд медно-порфировых месторождений (основной источник рения в мире). Суммарные прогнозные ресурсы рения по месторождениям этого типа на территории РФ оцениваются 2900 т, что составляет 76% ресурсов Re страны. Большая часть (82%) этих ресурсов находится в Подмосковной провинции, приуроченной к Подмосковному буроугольному бассейну, где наиболее изученным рениеносным объектом является Брикетно-Желтухинское месторождение в Рязанской области.

Общие мировые запасы рения (без учёта гидрогенных полиэлементных месторождений) 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.) В практическом отношении важнейшими сырьевыми источниками получения первичного рения в промышленном масштабе остаются молибденовые и медные сульфидные концентраты. Содержание рения в них может доходить до 0,002—0,005 % по массе. В общем балансе производства рения в мире на них приходится более 80 %. Остальное в основном приходится на вторичное сырьё.

В последние четверть века внимание исследователей привлекает высокотемпературная редкометалльная парогазовая система вулкана Кудрявый на о. Итуруп Сахалинской области России — первое в мире открытое месторождение рения, представленное фумарольным полем с действующими источниками глубинных флюидов

Доказана возможность извлечения рения и других редких металлов из фумарольных газов вулкана; сделан обзор разработанных и запатентованных технологий извлечения ReS2 из высокотемпературных вулканических газов. Описан состав первого собственного минерала рения – рениита. Вынос металлов вулканическими газами может достигать 20-36 т/год. Сделан вывод о целесообразности извлечения рения, индия, германия и других металлов из этого единственного в мире месторождения, а фумарольные парогазовые выбросы вулкана можно рассматривать как новый тип уникального комплексного минерального сырья. Утверждается, что извлеченный рений может полностью удовлетворить потребности России и исключить зависимость ее промышленности от импорта. Получать рений в промышленных масштабах планируется в 2020 году. Риски вложений в производство редкометалльного концентрата из газов экспертами считаются оправданными. Так же, источником рения является повторное его извлечение из лома материалов его содержащих.

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.

Минералы рения

Первый грамм сравнительно чистого металлического рения получен супругами Ноддак в 1928 г. Чтобы получить этот грамм, им пришлось переработать более 600 кг норвежского молибденита. Позже были установлены новые закономерности распространения рения в различных рудных месторождениях, выявлены условия, благоприятные для накопления этого редкого и рассеянного элемента. Вернее даже будет сказать — крайне редкого. По подсчетам академика А. П. Виноградова, содержание рения в земной коре не превышает 7-10-8 %. Это значит, что в природе его в 5 раз меньше, чем золота, в 100 раз меньше, чем серебра, в 1000 раз меньше, чем вольфрама, в 900 тыс. раз меньше, чем марганца, и в 51 млн. раз меньше, чем железа.
О рассеянности рения можно судить по таким фактам. В природе он практически всегда встречается лишь в виде изоморфной примеси в минералах других элементов. Его обнаружили в десятках минералов: от повсеместно распространенного пирита до редких платиновых руд. Следы его находят даже в бурых углях.
В джезказганских медных и медно-свинцово-цинковых рудах найден в виде тонких прожилков длиной не больше 0,1 мм минерал джезказганит, единственный пока изученный собственно рениевый минерал. Исследования советских ученых показали, что этот минерал содержит сульфид рения, а также сульфиды молибдена и свинца. Ориентировочная формула джезказганита Pb₄Re₃Mo₃S₁₆.

Редкий и рассеянный рений мигрирует в земной коре. В подземных водах растворены вещества, способные воздействовать на ренийсодержащие минералы. Под влиянием этих веществ заключенный в них рений окисляется до Re₂0₇ (высший окисел, который образует сильную одноосновную кислоту HReO₄). Этот окисел в свою очередь может реагировать с окислами и карбонатами щелочных металлов. При этом образуются водорастворимые соли — перрепаты.
Такими процессами объясняют отсутствие рения в окисленных рудах цветных металлов в присутствие его в водах шахт и карьеров, где добывают руды многих металлов. В воде артезианских скважин и естественных водоемов, расположенных близ ренийсодержащих рудных месторождений, тоже находят следы этого элемента.
Казалось бы, в соответствии с положением элемента № 75 в таблице Менделеева, он должен накапливаться прежде всего в минералах своего аналога — марганца. Но, вопреки ожиданиям, в марганцевых рудах рений есть далеко не всегда, а если и есть, то в очень незначительных количествах. Во всяком случае, промышленного интереса — как источник рения — марганцевые руды пока не представляют. Самым богатым промышленным ренийсодержащим минералом остается молибденит MoS₂, в котором находят до 1,88% рения.
Во многих рудных месторождениях обнаружен элемент № 75, но не известно ни одного месторождения, промышленную ценность которого определял бы только рений. Этот металл есть в медистых песчаниках, медно-молибденовых и полиметаллических рудах, в колчеданах. И почти всегда рения в них очень мало — от миллиграммов до нескольких граммов на тонну. Нетрудно подсчитать, какое огромное количество руды надо переработать, чтобы получить хотя бы килограмм рения. При этом не следует забывать о неизбежности потерь металла в процессе переработки руды. Не случайно же рениевый потенциал всех месторождений западных стран, вместе взятых, еще недавно определялся всего в тысячу тонн.

Области применения рения

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

1. 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.
2. 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%;
3. 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.

1. 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.
2. В медицинской области рений применяется в основном при изготовлении специализированных инструментов, которые позволяют успешно выполнять научно-исследовательскую работу и лечение заболеваний разной тяжести.
3. В ювелирном деле рений нашел успешное применение в покрытии для украшений и драгоценных изделий.

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.

Металл рений

Для получения металла используют медные и молибденовые сульфидные концентраты, они являются важнейшими сырьевыми источниками получения первичного рения. Приблизительное содержание в них может быть 0,005% по массе. Геохимические свойства этого металла очень похожи на вольфрам и молибден. Добыча рения непростое дело и требует больших затрат. В мире известно только одно выгодное месторождение рения — это остров Итуруп на курильских острова, там содержится он в форме минерала ренит, структура как у молибденита. А в Финляндии также обнаружили минерал таркианит, который содержит рений.

Свойства рения

Рений — очень твердый металл, его плотность составляет 21,02 г/см3, порошок металла темно-серого или черного цвета. Для высокой плотности необходима очень высокая температура плавления, у рения она 31860 С, в этом он уступает вольфраму, а кипение 55960 С является парамагнитным. Имеет гексагональную кристаллическую решетку. Цифры показывают, что он тугоплавкий металл и очень напоминает вольфрам и молибден, а также металлы платиновой группы. Пластичен при комнатной температуре, но после обработки твердость металла сильно возрастает из-за наклепа, так как высокий модуль упругости.

Механические свойства рения позволяют ему выдерживать многократные нагревы и охлаждения, после которых прочность не теряет своих свойств. И даже при температуре 12000 С прочность становится выше, чем у вольфрама. Еще одно преимущество рения перед молибденом и вольфрамом в том, что у него удельное электросопротивление в 4 раза больше.

Химические свойства рения придают ему устойчивость на воздухе при обычной температуре. Когда она выше 3000 С происходит окисление металла, а при 6000 С оно протекает более интенсивно. Среди платиновых металлов он более устойчив к окислению, с азотом и водородом непосредственно не реагирует. С такими элементами как бром, хлор и фтор вступает в реакцию лишь при нагреве. Наблюдается слабая реакция с серной кислотой, даже после нагревания, но легко растворяется в азотной кислоте.

Среди тугоплавких металлов рений не образует карбидов. Хорошие показатели твердости, прочности, устойчивости свойств рения позволяют использовать его:

• в создании деталей ракетной техники, сверхзвуковой авиации;
• со сплавом никеля изготавливают камеры сгорания, лопатки турбин, выхлопные сопла реактивных двигателей;
• газотурбинные двигатели, содержащие жаропрочные никелевые с рением металлы;
• электрические контакты, способные самоочищаться;
• в нефтеперерабатывающем производстве.

Таким образом, видно, что свойства рения позволяют использовать этот ценный металл и его сплавы в самых разных отраслях промышленности, и он находит новые формы применения.

Интересные факты

Рений также применяется для изготовления специальных контактов. Они обладают свойством самоочищения в случае кратковременного замыкания. На обычных металлах остается окисел, не позволяющий проходить току. Через рениевые сплавы также проходит ток, но никаких следов после себя он не оставляет. В связи с этим контакты из данного металла обладают длительным сроком службы.

Самым главным аспектом применения рения стала возможность его использования для создания катализаторов, которые помогают производить определенные компоненты бензинового топлива. Возможность применения химического элемента в отрасли нефтепродуктов обусловила повышение его спроса на соответствующем рынке в несколько раз. В мире всерьез заинтересовались этим уникальным материалом.

Применение

Сначала рассмотрим основные характеристики рассматриваемого элемента, за которые он особо ценится:

• Тугоплавкость.
• Минимальная подверженность коррозии.
• Отсутствие деформации при воздействии химических веществ и кислот.

Поскольку цена данного металла чрезвычайно высока, он используется преимущественно в редких случаях. Основная область применения этого элемента – производство жароустойчивых сплавов с различными металлами, которые используются в строении ракет и авиационной промышленности. Как правило, рений используют для выпуск запасных частей для сверхзвуковых истребителей. Такие составы включают в себя не менее 6 % металла.

Подобный источник быстро превратился в основное средство для создания реактивных силовых агрегатов. При этом материал стал считаться военно-стратегическим запасом. Специально предусмотренные термические пары позволяют измерять температуры в огромных диапазонах. Рассматриваемый элемент дает возможность продлить большинству агрегируемых металлов их срок службы. Из рения, использование которого рассмотрено выше, также изготавливаются пружины для точной аппаратуры, платиновых металлов, спектрометров, манометров.

Если точнее, то там используется вольфрам с рениевым покрытием. За счет его устойчивости к химическим воздействиям, этот металл включают в состав защитных покрытий против кислотной и щелочной среды.

Запасы

Стоит отметить, что мировой запас рения составляет не менее 13 тысяч тонн только в молибденовых и медных залежах. Они являются основными источниками этого компонента в металлургической отрасли. Более чем 2/3 всего рения на планете содержится именно в таких конфигурациях. Оставшаяся треть представляет собой вторичные остатки. Если свести все подсчеты запасов к единому знаменателю, их должно хватить не менее чем на триста лет. В расчете ученых вторичное использование не учитывалось. Похожие проекты разрабатывались достаточно давно, некоторые из них доказали свою состоятельность.

Природные запасы

На сегодняшний день по естественным запасам рассматриваемого металла список месторождений можно расположить в следующем порядке:

• Чилийские копи.
• Соединенные Штаты Америки.
• Остров Итуруп, залежи на котором оцениваются до 20 тонн в год (в виде вулканических газовых извержений).

В Российской Федерации полуэлементные месторождения гидрогенного типа оцениваются как участки, которые имеют максимальный потенциал медно-порфировых и медно-молибденовых руд. В сумме, судя по прогнозам специалистов, месторождения рения в России составляют 2900 т (76 % ресурса государства). Львиная доля этих залежей находится в Подмосковном угольном бассейне (82 %). Следующее месторождение по объемам запасов – Брикетно-Желтухинский бассейн в Рязанском регионе.

Область применения

В отраслях современной промышленности рений используют для производства:

• электронных приборов и средств связи;
• вакуумной техники;
• медицинского оборудования;
• ювелирных изделий;
• специальных сплавов.

Этот металл довольно широко применяют в авиационной, космической и кораблестроительной отрасли.

Рений является высокоэффективным катализатором с помощью которого организуются технологические процессы в химической, формацевтической промышленности, поскольку этот материал обходится на 40-50% дешевле традиционно применяемой платины и имеет вдвое больший эксплуатационный ресурс.

В медицине этот металл используют в качестве химического элемента при создании лекарственных препаратов для лечения различных заболеваний и изготовления хирургических инструментов. Ювелиры покрывают рением поверхность своих изделий и добавляют его в сплавы для повышения прочности материала.

Электронная промышленность и приборостроение применяют его при создании полупроводников и токопроводящих элементов специального назначения, а так же самоочищающихся электронных и контактных плат. Высокотемпературные характеристики используются в создании термопар, предназначенных для измерения температуры до 2600˚C.

Парамагнитные свойства рения и его твердость позволяют производить материалы для высококачественных опор с вращающейся рамкой. Соединения рения с другими металлами применяется при изготовлении цельнотянутых труб под тепловыделяющие элементы с температурой до 3000˚C в атомной промышленности.

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 они дают 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, 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, и катодов.
В этих случаях также используют вольфрам, покрытый рением. Рений химически стоек, поэтому его применяют для создания покрытий, предохраняющих металлы от действия кислот, щелочей, морской воды и сернистых соединений.

С момента открытия платинорениевых катализаторов риформинга (1968) 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 во много раз 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.

Цена на рений в Москве

достигает 50000 руб. за 1 кг *

Предложите вашу цену

?

x

Пожалуйста, сообщите нам актуальную цену в Москве, если указанная цена на рений (50000 руб/кг) вам не нравится. Просьба указывать адекватную цену на текущий момент. Спасибо!

Расскажите нам (в комментирии к заявке, или в WhatsApp), кто на рений даёт цену выше, чем мы, и мы добавим к той цене +10% на ваш материал, если информация подтвердится.

Вот хорошая цена!
Спасибо, мы учтем! Предлагаем в любом случае оформить заявку через мессенджер или через форму обратной связи. Также вы можете разместить свое предложение на доске объявлений или в общем чате. Объявление и сообщение в чате увидят все посетители сайта.

* Цена указана за наличный рассчет. При безналичной оплате стоимость увеличивается до 12%

Минимальный объем — 0.1 кг

8 915 350 47 85 10—22 МСК

Телефон в Москве

8 800 234 83 13 10—22 МСК

Консультации по ценам

Присылайте фото и получайте цену в мессенджере