Ренний что за металл. Металл рений

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

Рений, применение которого рассмотрим ниже, представляет собой элемент химической периодической таблицы под атомным индексом 75 (Re). Название вещества произошло от реки Рейн в Германии. Годом открытия данного металла считается 1925. Первая значительная партия материала была получена в 1928 г. Этот элемент относится к последнему аналогу со стабильным изотопом. Сам по себе рений - металл с белым оттенком, а порошковая его масса имеет черный цвет. Температуры плавления и кипения составляют от +3186 до +5596 градусов Цельсия. Обладает он парамагнитными характеристиками.

Особенности

Применение рения не так широко ввиду его исключительных параметров и высокой стоимости. При +300 °С металл начинает активно подвергаться окислению, процесс которого зависит от дальнейшего повышения температуры. Этот элемент устойчивее, чем вольфрам, с водородом и азотом практически не взаимодействует, обеспечивая только адсорбцию.

При нагревании отмечается реакция с хлором, бромом и фтором. Рений не растворяется только в азотной кислоте, а при взаимодействии с ртутью образуется амальгама. Реакция с водным составом пероксида водорода вызывает образование рениевой кислоты. Данный элемент является единственным среди тугоплавких металлов, который не образует карбиды. Применение рения не имеет участия в биохимии. О его всех возможных воздействиях имеется мало информации. Среди достоверных фактов - токсичность и ядовитость для живых организмов.

Добыча

Рений - металл, который встречается крайне редко. В природе он чаще всего встречается в сочетании с вольфрамом и молибденом. Кроме того, примеси имеются в минеральных отложениях его соседей по таблице. Преимущественно добыча рения ведется из молибденовых залежей путем попутного извлечения.

Кроме того, рассматриваемый элемент добывается выделением из джезказганита - очень редкого природного минерала, который так назван в честь казахского поселения вблизи месторождения. Еще рений можно выделить из колчедана, циркония, колумбита.

Металл рассредоточен по всему миру в ничтожно малой концентрации. Среди известных добычных участков, где он находится в существенном количестве, считается курильский в России. Открыто месторождение в 1992 году. Здесь металл представлен в виде схожего с молибденом строения (ReS 2).

Добыча осуществляется на небольшой площадке, размещенной на вершине спящего вулкана. Там активно действуют термальные источники, что свидетельствует о расширении месторождения, которое по предварительным оценкам выбрасывает порядка 37 тонн этого металла в год.

Вторым по объему добычи считается месторождение рения, пригодное для промышленного извлечения элемента. Расположено оно в Финляндии и называется Хитура. Там металл извлекают из другого минерала - таркианита.

Получение

Рений получают посредством обработки первичного сырья, которое изначально имеет низкий процент содержания данного материала. Чаще всего производится извлечение элемента из медных и молибденовых сульфидов. Сплавы рения подвергаются пирометаллургическому воздействию, который используется при работе с рудами, подвергающимися плавлению, конвертированию и обжигу.

Чрезмерные температуры плавления дают возможность получения Re-207, который задерживается специальными улавливающими приспособлениями. Бывает так, что часть элемента оседает в саже после обжига. Из этой субстанции чистый материал можно получить с помощью водорода. Затем полученную порошковую субстанцию переплавляют непосредственно в слитки рения. Применение руды для добычи рассматриваемого элемента сопровождается появлением осадка в штейне. Дальнейшая конвертация этого состава позволяет выделить рений посредством воздействия определенными газами.

Технологические моменты

Достичь нужной концентрации в ходе производства можно за счет свойств рения и применения серной кислоты. После прохождения специальных способов очистки удается выделить из руды чистый элемент.

Этот метод не является весьма продуктивным, выход чистого изделия составляет не более 65 %. Данный показатель варьируется в зависимости от содержания металла в руде. На этой почве регулярно проводятся научные изыскания по выявлению более продвинутых и альтернативных способов производства.

Современные технологии дают возможность оптимизировать свойства рения, полученного искусственно. Такое решение позволяет использовать водный раствор вместо кислотного. Это дает возможность уловить значительно больше чистого металла во время очистки.

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.

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.

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.

Стоимость

Цены на продукт большинства категорий формируются за счет доступности и спроса товара. Такой компонент, как рений, относится к одному из самых дорогих металлов в мире, поэтому он не каждому производителю по карману, хотя и обладает уникальными свойствами, позволяющими нивелировать затраты на его дорогостоящее использование. При этом рений обладает такими параметрами, какими не обладает ни один другой металл. Для создания космических и авиационных конструкций его характеристики подходят идеально. Неудивительно, что цена рения высока, хоть и соответствует всем показателям, характерными для этого уникального материала.

Уже в 2011 году средняя стоимость рения составляла порядка 4,5 американских долларов за один грамм. В последующем времени каких-либо тенденций к снижению цены не наблюдалось. Часто итоговая стоимость зависит от степени очистки металла. Цена материала может достигать тысячи долларов и выше.

История открытия

Данный элемент был открыт немецкими химиками - Идом и Вальтером Ноддаками в 1925 году. Они проводили исследования с помощью колумбиспектрального анализа в лаборатории группы «Сименс и Шэйк». После этого события был проведен соответствующий доклад на собрании немецких специалистов по химии в Нюрнберге. Уже через год коллектив ученых выделил из молибдена первые два миллиграмма рения.

В относительно чистом виде элемент удалось получить лишь в 1928 году. Для получения одного миллиграмма вещества необходимо было переработать свыше 600 килограмм норвежского молибдена. Промышленное производство этого металла стартовало также в Германии (1930 год). Мощность перерабатывающих заводов позволила получать порядка 120 кг металла ежегодно. На то время это полностью удовлетворяло потребность рения на всем мировом рынке. В Америке первые промышленные 4,5 кг уникального металла были получены в 1943 году путем переработки концентрированных молибденов. Именно этот элемент стал последним открытым металлом со стабильным изотопом. Все остальные аналоги, открытые ранее, в том числе и искусственным путем, не имели подобных свойств.

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 (82 %). Следующее месторождение по объемам запасов - Брикетно-Желтухинский бассейн в Рязанском регионе.

Итог

Рений - химический элемент, который относится к группе редких металлов, обладающих уникальными характеристиками. Выше описаны его свойства, места добычи, сферы применения.

К началу 2013 года рынок рения испытал три года относительного спокойствия после значительной изменчивости с конца 2006 по 2009 год, когда наличная цена достигла максимума почти в 12000 долл./кг на фоне круто возросшего потребления в космических суперсплавах. Начиная с конца 2009 года наличная цена на рений оставалась ниже 5000 долл./кг и снизилась до уровня 3500-3700 долл./кг в январе 2013 года.

Несмотря на некоторые проблемы в промышленности, Roskill полагает, что основные и вторичные ресурсы в настоящее время достаточны, чтобы позволить производителям и потенциальным производителям идти в ногу со спросом. Это должно означать продолжение периода стабильности на рынке рения и безопасность поставок потребителям по приемлемым ценам.

Рений обладает сопротивлением к оплавлению и входит в состав суперсплавов для изготовления лезвий газовых турбин, используемых при чрезвычайно высоких температурах в аэро двигателях и промышленных газовых турбинах. Из-за страхов относительно безопасности поставки у цены на рений были периоды большой изменчивости, что, таким образом, отталкивало производителей сплавов полагаться на металл.

В начале 2000-х годов рынок рения, вероятно, находился в профиците, поскольку производство продолжило увеличиваться, несмотря на снижение объемов выпуска аэродвигателей в период между 2002 и 2005 годами. С 2007 до 2009 год производство рения было ниже, а потребность в металле со стороны авиакосмической промышленности, напротив, стала увеличиваться. В результате излишки, которые росли в начале 2000-х годов, были быстро израсходованы.

В период между 2009 и 2012 годами поставки рения, вероятно, были в приблизительном балансе с потреблением. В ближайшие годы, по прогнозам Roskill, производители должны лучше понимать рынок и быть в состоянии регулировать объемы выпуска металла в соответствии со спросом.

В дополнение к своему неоценимому вкладу в стабильность суперсплавов и безопасность аэрореактивных двигателей, рений используется в преобразующих катализаторах в производстве высокооктановых нефтепродуктов.

Он также используется в качестве промоутера в катализаторах в операциях газ-к-жидкости, и хотя пока это небольшая сфера потребления, она может стать намного более важной в долгосрочной перспективе в свете быстрого расширения добычи сланцевого газа в США и в других странах.

Основные области применения рения

Суперсплавы на основе никеля, содержащие рений, используются в камерах сгорания турбинных лопаток и выхлопных сопел реактивных двигателей. Эти сплавы обычно содержат 3%, а некоторые даже 6% рения, что делает строительство реактивных двигателей самой большой сферой использования для элемента, который имеет критическое стратегическое военное значение для использования в высокопроизводительных военных реактивных и ракетных двигателях.

Следующая по значимости сфера потребления рения - это биметаллические катализаторы из платины и рения для химической промышленности, которые используются при переработке нефти для производства высокооктановых углеводородов, которые используются в производстве бензина, без содержания свинца. Другие применения – это содержащий сплавы в конструкции тиглей, электрические контакты, электромагниты, электронные лампы, нагревательные элементы, датчики ионизации, масс-спектрографы, металлические покрытия, полупроводники, датчики контроля температуры, термопары и вакуумные трубки.

Цены на рений

Из-за его низкой доступности по сравнению со спросом, рений является одним из самых дорогих металлов. Согласно историческим данным, опубликованным на Metalprices.com, средняя ежемесячная спотовая цена рения в период с декабря 2010 года по август 2012 года составила 4318 долл./кг. Диапазон цен в течение этого времени был: минимум около 4050 долл./кг, а максимум около 4550 долл./кг. Тем не менее, в тот же период времени, в среднем цена металлического рения, на основе данных Бюро переписи населения США о таможенной стоимости, составила около 2000 долл./кг, что намекает на существование двухуровневого рынка. Причина такого различия спотовой цены и статистики импорта заключается в долгосрочных договорах (LTAS) между крупнейшим в мире экспортером рения Molymet (Чили) и крупнейшими в мире потребителями металла, которые являются производителями реактивных двигателей: GE, Pratt & Whitney и Rolls Royce и их контрактными партнерами по производству сплавов.

Система LTAS была создана много лет назад и ее строго придерживаются, несмотря на резкие колебания на спотовом рынке, где цены на рений достигали 12000 долл./кг в августе 2008 года. LTAS и соглашения на их основе о поставках по фиксированной цене - несомненная польза для производителей реактивных двигателей в течение нескольких последних лет - истекают в 2013 году. Многие в отрасли подозревают, что Molymet примет схему ценообразования, основанную больше на рыночных ценах, вместо сохранения нынешней схемы долгосрочных контрактов с низкой ценой.

Прогноз мирового рынка рения

Соединения рения, содержащиеся в молибденовых концентратах, получают из медно-порфировых месторождений, а рений извлекают в виде побочного продукта при обжиге таких молибденовых концентратов.

Рений-содержащие продукты включают в себя перренат аммония (APR), металлический порошок и рениевую кислоту. По сравнению с 15 млн. тонн меди, из руд которой он выделяется, поставки первичного рения ежегодно составляют приблизительно 46 тонн, а спрос на металл - около 54 тонн. Но этот небольшой рынок имеет большие сферы применения, например, 3%-ная добавка в никелевых жаропрочных сплавах и 0,3% с платиной в биметаллических катализаторах для производства нефтепродуктов.

Большую часть рения экспортируется в виде металлических гранул с чистотой 99,9%, при этом 90% и даже более – это экспорт в США. Более 80% мирового рения потребляется в производстве жаропрочных сплавов для применения в основном в сплавах для производства реактивных авиационных двигателей газовых турбин. Нынешние прогнозы в отношении будущего спроса на рений со стороны аэрокосмической промышленности «бычие», так как глобальный парк воздушных судов, как ожидается, удвоится в течение следующих 20 лет. По последнему прогнозу компании Boeing, количество воздушных перевозок будет расти в среднем на 5% в год в течение следующих двух десятилетий, а рост грузовых перевозок составит в среднем 5,2% в год. В дополнение к этим сильным прогнозам в отношении гражданских самолетов, военные инвестиции в высокотехнологичные самолеты приведет к дальнейшему увеличению объемов производства реактивных двигателей. Например, в начале августа 2012 года, Россия объявила о своих планах по модернизации ВВС до 2020 года и о выделении $723 млрд. на покупку 600 новых самолетов, 1000 новых вертолетов и капитальный ремонт существующих самолетов за этот период.

В своем седьмом ежегодном обзоре рынка самолетов, выпущенном в декабре 2013 года, Boeing прогнозирует, что инвесторы на крупнейших рынках самолетов обеспечат финансирование еще одного рекордного года по выпуску лайнеров в мире. Общая стоимость контрактов на поставку коммерческих самолетов может достичь $112 млрд. в 2014 году, при этом совокупная доля Boeing и его европейского конкурента Airbus составит 95% этого рынка.

Рений - химический элемент с атомным номером 75 в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева, обозначается символом Re (лат. Rhenium). При стандартных условиях представляет собой плотный серебристо-белый металл.
Рений - один из редчайших элементов земной коры. По геохимическим свойствам он схож со своими гораздо более распространёнными соседями по периодической системе - молибденом и вольфрамом. Поэтому в виде малых примесей он входит в минералы этих элементов. Основным источником рения служат молибденовые руды некоторых месторождений, где его извлекают как попутный компонент. Кларковое число рения - 10 -3 г/т.

Рений встречается в виде редкого минерала джезказганита (CuReS4), найденного вблизи казахстанского города Джезказган (современное название - Жезказган). Кроме того, в качестве примеси рений входит в колумбит, колчедан, а также в циркон и минералы редкоземельных элементов.
О чрезвычайной рассеянности рения говорит тот факт, что в мире известно только одно экономически выгодное месторождение рения. Оно находится в России: запасы в нём составляют около 10 -15 тонн. Это месторождение было открыто в 1992 году на вулкане Кудрявый, остров Итуруп, Курильские острова. Месторождение в кальдере на вершине вулкана представлено фумарольным полем размерами 50-20 м с постоянно действующими источниками высокотемпературных глубинных флюидов - фумаролами. Это означает, что месторождение активно формируется по сегодняшний день. Рений находится здесь в форме минерала рениит ReS2, со структурой, аналогичной молибдениту.
Ещё один минерал, содержащий рений, - таркианит (Cu,Fe)(Re,Mo)4S8 с 53,61 мас. % рения - был обнаружен в концентрате из месторождения Хитура в Финляндии.
По природным запасам рения на первом месте в мире 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 т - 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. Запасы рения в виде рениита на острове Итуруп оцениваются в 10-15 тонн, в виде вулканических газов - до 20 тонн в год.
В практическом отношении важнейшими сырьевыми источниками получения первичного рения в промышленном масштабе являются молибденовые и медные сульфидные концентраты. В общем балансе производства рения в мире на них приходится более 80%. Остальное в основном приходится на вторичное сырьё.

Запасы на месторождениях рения в 2012 году, тонн *

Чили	1,300.0
США	390.0
Россия	310.0
Казахстан	190.0
Армения	95.0
Прочие страны	215.0
Всего запасы	2,500.0

* данные US Geological Survey

Коммерческий рений извлекается из молибденового газа в обжиговой печи, полученного из руд сульфида меди. Некоторые руды молибдена содержат от 0,001% до 0,2% рения. Оксид рения (VII) и рениевая кислота с легкостью распадаются в воде; они выщелачиваются из газовой пыли, извлекаются осаждением с калием или нашатырным спиртом как соли рения, и очищаются перекристаллизацией. Полное мировое первичное производство рения составляет 40-50 тонн/год; главные производители находятся в Чили, США, Перу и Казахстане. Переработка использованных платино-рениевых катализаторов и специальных сплавов позволяет получать еще около 10 тонн металла ежегодно.
Мировая добыча рения в 2012 году, по предварительным данным Геологической службы США, повысилась по сравнению с 2011 годом на 0,7% - до 54,9 т и достигла уровня 2008 года.
В 2012 году мировым лидером по добыче рения оставалась Чили, второе место сохранилось за США. В значительной степени свои позиции в последние годы потерял Казахстан, где в 2009-2010 годах добыча рения упала более чем вдвое по сравнению с предыдущими годами.
В США в 2012 году выпуск рения повысился благодаря росту попутного производства молибденовых концентратов в стране. В последние годы четыре лидирующих медно-молибденовых рудника повысили уровни попутного извлечения молибдена, а один менее крупный продуцент начал осуществлять такое производство. В 2012 году ренийсодержащие руды в США добывали пять компаний (три - в шт. Аризона и по одной - в штатах Монтана и Юта). В последние годы несколько компаний в стране в малых масштабах осуществляли вторичную переработку молибденорениевого и вольфраморениево-го лома с целью извлечения рения. В число выпускаемых в США ренийсодержащих продуктов входят перренат аммония, металлический рениевый порошок и перрениевая кислота.
США, несмотря на относительно крупные масштабы внутреннего производства рения, попрежнему заметно зависят от импортных поставок данного металла и его соединений.

* данные US Geological Survey

Рений применяется как добавка к термостойким суперсплавам, которые используются, чтобы делать части реактивного двигателя. На это расходуется примерно 70% мирового рениевого производства. Другое основное применение рения находится в платино-рениевых катализаторах, которые прежде всего используются в создании не содержащего свинца, высокооктанового бензина.
Рений добавляется в основанные на никеле суперсплавы для улучшения их характеристик. Сплавы обычно содержат 3% или 6% рения. Сплавы второго поколения содержат 3%; эти сплавы использовались в двигателях F-16 и F-15, в то время как более новые одно-кристаллические сплавы третьего поколения содержат 6% рения; они используются в F-22 и двигателях F-35. Рений также используется в суперсплавах, таких как CMSX-4 (2-ого поколения) и CMSX-10 (3-его поколения), которые используются в промышленных газотурбинных двигателях как GE 7FA. Рений может стать причиной микроструктурной непостоянности суперсплавов, формируя нежелательные TCP (топологически близко упакованные) фазы. В сплавах 4-ого и 5-ого поколений рутений используется, чтобы избежать этого эффекта. Среди других можно отметить новые суперсплавы - EPM-102 (с 3% Ru) и TM 162 (с 6% Ru), оба содержащие 6%-ый рений, так же как и сплавы TM 138 и TM 174.
В 2012 году в США 70% рения было использовано для производства суперсплавов компаниями General Electric, Rolls-Royce plc и Pratt & Whitney, в то время как использование рения в катализаторах составило только 20%, а оставшиеся области применения - 10%. Возрастающий спрос на военные реактивные двигатели и постоянную поставку стал причиной использования суперсплавов с более низким содержанием рения. Например, в более новых турбинах высокого давления (HPT) CFM56, будет использоваться сплав Rene N515 с содержанием рения 1,5% вместо Рене N5 с 3% рения.
Рений улучшает свойства вольфрама. Рений-вольфрамовые сплавы более податливы при низкой температуре, в результате они более легко обрабатываются. Также улучшается стабильность при высокой температуре. Увеличение эффекта происходит с ростом концентрации рения, поэтому вольфрамовые сплавы производятся с максимальным содержанием рения до 27%, которое является пределом растворимости. Одна из областей применения рений-вольфрамовых сплавов - источники рентгена. Высокая точка плавления обоих составов, вместе с высокой атомной массой, делает их устойчивыми против длительного электронного воздействия. Рений-вольфрамовые сплавы также применяются как термопары, чтобы измерить температуры до 2200°C.
Стабильность при высокой температуре, низкое давление пара, хорошая износостойкость и способность противостоять коррозии - эти свойства рения полезны в самоочищающихся электрических контактах. В частности разгрузка, происходящая во время переключения, окисляет контакты. Однако, оксид рения Re2O7 имеет плохую стабильность (сублимируется при температуре ~360 °C) и поэтому удаляется во время разгрузки.
Рений имеет высокую точку плавления и низкое давление пара, подобное танталу и вольфраму, однако, рений не формирует изменчивых оксидов. Поэтому, рениевые нити показывают более высокую стабильность, если нитью управляют не в вакууме, а в содержащей кислород атмосфере. Эти нити широко используются в массовых спектрометрах, измерителях ионов и в лампах фотовспышки в фотографии.
Рений в форме сплава с платиной используется в качестве катализатора для преобразования нефтяного керосина с низким октановым числом в динамичные жидкие продукты. Во всем мире 30% катализаторов, используемых для этого процесса, содержат рений. Метатезис олефина - еще одна реакция, для которой рений используется в качестве катализатора. Обычно Re2O7 на глиноземе используется для этого процесса. Рениевые катализаторы очень стойкие к химическому отравлению азотом, серой и фосфором, и так используются в определенных видах гидрогенизационных реакций.
Изотопы 188Re и 186Re - радиоактивны и используются для лечения рака печени. Они обладают похожей глубиной проникновения в ткани (5 мм для 186Re и 11 мм для 188Re), но 186Re имеет преимущество более большой период жизни (90 часов против 17 часов).
В начале 2000-ых на рынке рения отмечался избыток металла, так как в период с 2002 по 2005 год производство продолжало расти, несмотря на снижение спроса со стороны производителей авиационных двигателей. С 2007 по 2009 год рениевое производство не успевало за рынком, так как потребление металла в авиакосмической промышленности резко увеличилось. В результате излишки, которые накапливались в начале 2000-ых, быстро были использованы. В период с 2009 по 2012 год поставки были практически в балансе с потреблением. По мнению Roskill, обладая лучшим пониманием динамики рынка производители должны более четко определять будущие объемы производства для соответствия спросу.
Потребление рения в мире в 2012 году составило 59,1 тонны, из них 44,0 тонны пришлось на США, а 15,1 тонны на прочие страны.
Крупными сферами использования рения в США являются производство катализаторов, применяемых при риформинге нефти (20% суммарного потребления), и специальных сплавов для изготовления компонентов турбинных двигателей, работающих в условиях высоких температур (70%). Биметаллические платинорениевые катализаторы используются в нефтеперерабатывающей промышленности для производства высокооктановых углеводородов, которые применяются при получении бессвинцового бензина. Рений улучшает высокотемпературные (1000°С) характеристики ряда спецсплавов на базе никеля. Рениевые сплавы используются в производстве тиглей, электрических контактов, электромагнитов, электронных ламп и мишеней, нагревательных элементов, ионизационных манометров, масс-спектрографов, металлических покрытий, полупроводников, регуляторов температуры, термопар, электровакуумных приборов и прочей продукции.

Производство и потребление рения в мире, тонн*

год	2008	2009	2010	2011	2012
Всего производство	55.8	48.0	53.0	54.0	59.0
США	51.6	37.1	39.7	42.1	44.0
Прочие страны	10.4	16.4	13.5	14.1	15.1
Всего потребление	62.0	53.5	53.2	56.2	59.1
Баланс рынка	-6.3	-5.5	-0.2	-2.2	-0.1

* данные Roskill

Цены за металл быстро выросли в 2006-2008 годах от примерно 1200 долл./кг в 2005 году до более чем 10000 долл./кг в 2008 году. Причиной этому стал резкий рост спроса на рений в США и в мире в целом со стороны сектора космических суперсплавов и, как следствие, возникший дефицит металла на рынке. Однако в течение двух следующих лет цены на рений снизились более чем вдвое, в основном, из-за воздействия мирового экономического кризиса, а также увеличения поставок.
В 2011 году средняя цена на металлический рений составила 4670 долл./кг, что чуть ниже показателя 2010 года. К началу 2013 года рениевый рынок уже три года был относительно стабилен, после значительной изменчивости в 2006-2009 годах. Начиная с конца 2009 наличная цена осталась ниже 5000 долл./кг и оставалась между 3500 долл./кг и 3700 долл./кг в январе 2013 года.

Несмотря на некоторые опасения промышленников относительно будущих поставок, Roskill полагает, что первичные и вторичные ресурсы достаточны, чтобы позволить производителям и потенциальным производителям идти в ногу со спросом. Это должно означать продолжение стабильности на рениевом рынке и безопасность поставки для потребителей по приемлемым ценам.
Однако, по мнению консалтинговой фирмы Oakdene Hollins на рынке рения, наряду с теллуром, редкоземельными металлами, индием и скандием, ожидается сильный рост спроса, в связи с чем вероятный баланс мирового рынка рения будет выглядеть отрицательным уже в ближайшем будущем, тем более, что перспективы увеличения поставок первичного металла, составляющих сейчас примерно 55 тонн в год, выглядят весьма ограниченными.

Содержание статьи

РЕНИЙ –(Rhenium) – элемент 7-й (VIIb) группы периодической системы, атомный номер 75, атомная масса 186,21. Известно 34 изотопа рения от 160 Re до 193 Re. Природный рений состоит из двух изотопов – 185 Re (37,40%) и 187 Re (62,60%). Единственный устойчивый изотоп – 185 Re, изотоп 187 Re радиоактивен, но период полураспада огромен – 43,5 миллиарда лет. Рений в своих соединениях склонен проявлять высшую степень окисления +7.

Рений был открыт последним из элементов периодической системы со стабильными изотопами. Д.И.Менделеев на основании Периодического закона предсказал два аналога элемента № 25 (Mn) – экамарганца и двимарганца, которые должны были быть открыты занять пустые места, которые он оставил при составлении таблицы элементов. Его предсказания существования скандия (Нильсон, 1875), галлия (Лекок де Буабодран, 1879) и германия (Винклер, 1886) послужили толчком для новых и новых исследований. В отличие от экабора (Sc), экаалюминия (Ga) и экасилиция (Ge), физико-химические свойства которых были довольно точно описаны Менделеевым, предсказаний, характеризующих поведение экамарганца и двимарганца не было.

В 1877 русский химик С.Керн сообщил об открытии нового элемента в отходах платиновой руды. Он назвал его дэвием (Da) в честь выдающегося английского химика сэра Гемфри Дэви . Сообщалось и об открытии новой качественной реакции – образования роданистого комплекса дэвия. Керн предположил, что дэвий должен занять место двимарганца, так как определенная им атомная масса оказалась равной 154. Открытие Керна не получило признания, поскольку не удалось повторить его опыты и сегодня остается только верить, что открытая им качественная реакция действительно идентична ныне широко известной сегодня реакции образования роданистого комплекса рения.

Впоследствии было много сообщений, претендующих на открытие эка- и двимарганца. Из них элементу № 75 могли соответствовать, вероятно, следующие: уралий (Гияр, 1869) и плюраний (Осанн, 1928). Они не получили подтверждения в дальнейшем и остались лишь частью истории науки.

Со времени открытия гафния (1923) в периодической системе (последним в ней был элемент под номером 86 – радон) оставалось четыре «пробела» на местах элементов с порядковыми номерами 43 (Tc), 61 (Pm), 75 (Re) и 85 (At). Наибольший интерес у исследователей вызывали эка- и двимарганец, поскольку из этой подгруппы был известен только один представитель – марганец. Поиски недостающих элементов возобновились с новой силой после открытия Мозли , который показал, что для каждого элемента можно установить атомный номер, исходя из частоты главной линии его рентгеновского спектра. Теперь появился мощный инструмент идентификации химических элементов – рентгеноспектральный анализ, который позволял определять малые количества (порядка 0,1%) вещества в образце.

В июне 1925 на заседании Прусской академии наук профессор Вальтер Ноддак (Noddack) (1893–1960) с сотрудниками Идой Такке (Tacke) (1896–1978) и Отто Бергом сделали первое сообщение о том, что ими открыты элементы 43 и 75, из которых первый назван мазурием в честь Мазурской области – родины Ноддака, а второй рением в честь Рейнской области – родины Такке.

Физические свойства элементов № 43 и № 75 были определены интерполяцией свойств элементов, между которыми они расположены в периодической системе, т.е. для № 43 – молибдена и рутения, а для 75 – вольфрама и осмия. Расчеты Ноддаков для двимарганца:

Труднее было предсказать химические свойства. Можно было предположить, что оба элемента имеют определенное сходство с марганцем, что гептаоксид экамарганца устойчивее, чем Mn 2 O 7 , и что гептаоксид двимарганца стабильнее такового для элемента № 43 в соответствии с общей закономерностью, наблюдающейся в периодической системе.

Неудачи предшественников, связанные с поиском элементов № 43 и № 75, навели Ноддаков на мысль о том, что эти элементы чрезвычайно редки и не могут быть непосредственно обнаружены в образцах по характеристическим рентгеновским спектрам. Требовалось предварительное обогащение, по меньшей мере до 0,1%. Они предположили, что эка- и двимарганец не образуют собственных минералов. Уже давно было подмечено, что химически аналогичные вещества способны к совместной кристаллизации. Как показал Гольдшмидт, только такие вещества способны взаимно заменять друг друга в кристаллах в заметных количествах, которые помимо химической аналогии, одновременно обладают также близко совпадающими ионными радиусами. В соответствии с законом распределения элементов в земной коре, в качестве подходящих минералов были взяты платиновая руда и колумбит.

Как первый объект была исследована уральская платиновая руда, 80 грамм которой Ноддак получил из России. После длительного отделения платиноидов, в результате возгонки было обнаружено небольшое количество желтоватых игольчатых кристалликов, обративших на себя особое внимание. Химические свойства этого вещества, собранного в количестве 1 мг, не были идентичны со свойствами ни одного из соединений известных элементов.

Вторым объектом исследования был колумбит, так как от платиновой руды пришлось отказаться вследствие ее дороговизны. В результате переработки около тысячи трехсот образцов после обогащения было получено около 1 г сульфидов металлов, где, по предварительным подсчетам, должно было содержаться 1 мг эка- и двимарганца. Из-за преобладания в образце оксидов ниобия и тантала, не удалось выделить соединения рения в чистом виде. Новый элемент можно было идентифицировать лишь при помощи рентгеноспектрального анализа. По результатам этих исследований Ноддак заявил об открытии элементов № 43 и № 75.

Опубликованное сообщение об открытии новых элементов вызвало оживленную дискуссию. Сотрудники Платинового института Академии наук СССР из многих килограммов платиновой руды по методике, описанной Ноддаком, получили тринадцать образцов, ни в одном из которых не было обнаружено новых элементов ни химическими, ни спектроскопическими, ни рентгенографическими методами.

Через несколько месяцев после сообщения Ноддака чешский химик И.Друце и англичанин Ф.Лоринг заявили об открытии элемента № 75 в пиролюзите. Кроме того Друце считал, что честь открытия рения вместе с ним должны разделить Я.Гейровский и В.Долейжек, заявившие о полярографическом обнаружении рения в коммерческих препаратах хлорида и сульфата марганца.

Дискуссия, однако, прекратилась, когда Ноддаку с сотрудниками в 1927 удалось получить 120 мг рения. Вопрос о приоритете в открытии рения до сих пор не снят, но факт получения Ноддаком первого образца редчайшего металла, да и само название элемента №75, свидетельствуют о признании мировым научным сообществом решающих заслуг группы Ноддака.

Рений в природе, его промышленное получение и рынок.

Рений – редчайший и сильно рассеянный элемент, по современным оценкам его кларк (среднее содержание в природе) в земной коре равен 7·10 –8 вес.%, что меньше кларка любого металла из группы платиноидов или лантаноидов. Если не принимать во внимание кларки инертных газов в земной коре (которых, однако, значительно больше в атмосфере), то можно назвать рений самым редким из элементов со стабильными изотопами.

Рений (за редкими исключениями) не образует собственных минералов, а лишь сопутствует минералам молибдена, вольфрама, свинца , платины, тантала, ниобия и др. Минералы рения (к примеру, джезказганит, Pb 4 Re 3 Mo 3 S 16) настолько редки, что представляют не промышленный, а скорее научный интерес.

Наиболее характерное свойство рения – его ярко выраженное геохимическое сходство с молибденом. Оба элемента проявляют одинаково высокое сродство к сере. Высшие галогениды молибдена и рения обладают повышенной летучестью и близкой реакционной способностью. Ионные радиусы четырехзарядных ионов Re 4+ и Mo 4+ практически одинаковы. Ноддаки установили, что дисульфиды рения и молибдена могут образовывать непрерывный ряд твердых растворов – они получили несколько образцов искусственного молибденита с содержанием рения от 0,5 до 10%. Поэтому неудивительно, что значительная часть рения в земной коре встречается в виде примеси в молибдените. Крупные месторождения молибденита есть в США, Армении, Узбекистане, Китае, Норвегии, Чили, Германии. Известно, что наиболее благоприятными условиями для создания повышенной концентрации рения в молибдените являются низкая температура кристаллизации минерала и небольшая глубина формирования месторождения.

Молибденит – не единственный минерал, содержащий рений, довольно велико содержание рения в минералах гранитных пегматитов (альвите, гадолините, цирконе, колумбите, танталите и др.). В них рений находится в виде тонко рассеянных сульфидов. Рений обнаружен и в минералах платины и вольфрама. Относительно велико содержание рения в метеоритном железе – 0,01 г/т, что значительно превышает кларк рения в земной коре. Причиной отсутствия рения в минералах марганца является, скорее всего, заметное различие и радиусах ионов Mn 2+ , Mn 3+ и Re 4+ . Большие количества элемента № 75 сосредоточены в медистых песчаниках, примером которых является группа месторождений Джезказганского региона в Казахстане. Отмечается накопление рения, наряду с другими тяжелыми металлами, в битуминозных остатках. Например, Мансфельдское месторождение (Германия) медистых сланцев служило основным источником производства рения до Второй мировой войны.

С распадом СССР проблема добычи рения встала перед Россией, поскольку его сырьевая база осталась, в основном, в Казахстане, Узбекистане и Армении. В 1990-х в высокотемпературных возгонах вулкана Кудрявый на острове Итуруп Курильской гряды была сделана уникальная геологическая находка: обнаружен собственный минерал рения – ReS 2 , предварительно названный ренитом. До этого момента в мире не было такого месторождения, промышленную ценность которого определял бы только рений. Уникальность Кудрявого заключается в том, что вулканические газы в местах выхода (в так называемых фумарольных, вулканических, полях) имеют необычайно высокую температуру (500–940° С). Только в таких условиях возможно образование минерала рения. Газы, выходящие на поверхность из других вулканов, намного холоднее. На протяжении столетий в местах выхода вулканических газов в рудных корках происходило концентрирование рения (в 10 9 раз). Содержание рения в этих корках, по разным оценкам, от четырех до нескольких десятков тонн. Ежегодно вулканом выбрасывается несколько тонн рения в виде газо-пылевой смеси. Кудрявый – вулкан гавайского типа, он не извергает потоки раскаленной лавы, а лишь «тлеет», что значительно упрощает извлечение ренита. Подсчитано, что за 100 лет в атмосферу вылетело и рассеялось по планете около 2000 тонн рения. Сейчас разрабатываются и внедряются промышленные установки по улавливанию дисульфида рения из вулканических выбросов. Годовая потребность России в рении составляет около 5 тонн, поэтому с внедрением эффективной технологии его извлечения можно не только полностью удовлетворить внутренние потребности страны, но и экспортировать металл.

Первый грамм довольно чистого рения был получен в 1929 Ноддаками в результате сложной химической переработки 660 кг норвежского молибденита. В 1930 мировое производство рения составило три грамма. В начале 1930-х было организовано первое промышленное производство рения. В 1940 было произведено 200 кг рения – более чем скромная цифра, если сравнить ее хотя бы с мировым производством золота (около 1000 тонн). В 1943 производство рения в США составило 4,5 кг.

Основными промышленными источниками получения рения являются медно-молибденовые, медные, свинцовые и полиметаллические руды, а также горючие сланцы. Мировая практика дешевого производства рения базируется на попутном извлечении элемента № 75 из молибденовых концентратов. Поскольку рений не является главной целью переработки таких концентратов, естественно, что технология его извлечения «привязана» к получению молибденового сырья. Все это выливается в громадные потери редчайшего металла. По данным американских ученых в 1965 было извлечено только 6% от всего содержащегося в молибдените рения. Молибденовые концентраты перерабатываются по традиционным схемам. Первая стадия – окислительный обжиг в печах с псевдоожиженным слоем при 550–650° С. Практически весь рений переходит в летучий при таких температурах гептаоксид, значительную часть которого уловить не удается, и он вылетает в трубу вместе с отходящими газами. Вторая стадия – перевод соединений рения после газопылеулавливания в раствор. Третья стадия – адсорбционное или экстракционное извлечение рения и перевод его в товарную соль – перренат аммония. Все стадии осуществляются параллельно с извлечением молибдена. Далее перренат аммония восстанавливают в трубчатых печах водородом при 800° С и получают рениевый порошок.

Помимо получения рения из пыли от обжига молибденитовых концентратов, есть еще несколько промышленных способов извлечения элемента № 75, связанных с использованием другого сырья. Рений извлекают из пыли медеплавильных заводов, из медных концентратов до их плавки, из налетов сажи, образующихся при шахтной плавке медистых сланцев, из свинцово-цинковой пыли шахтной плавки медистых сланцев.

Первое место по запасам рения занимают США (4,5 тысячи тонн, 62% мировых запасов), второе – Казахстан. Сейчас мировым лидером в производстве металлического рения является чилийская фирма Molybdenos Y Metales SA (Molyment). Рений выделяют как побочный продукт при обжиге молибденита. Чилийский экспорт рения составляет примерно 58% от первичных мировых поставок, объем которых составляет 35 т в год. Производство рения в США составляет около 11% от первичных мировых поставок. Второе место по объемам производства рения занимает Казахстан (Джезказганский медный рудник и Балхаш). В стране ежегодно производится 8,5 тонн рения (24% от мирового производства) в виде перрената аммония; при этом ресурсы Джезказганского рудника задействованы не на полную мощность. Производство рения в России в настоящее время, вследствие отсутствия сырьевой базы, находится на низком уровне и составляет несколько сот килограммов в год.

Главным импортером рения являются США. Цены на рений в основном диктуются экспортерами и официально не публикуются. Можно сказать лишь, что цена на чистый рений довольно высока и за последние двадцать лет колеблется в пределах 1000–2000 долларов за килограмм. В 2002 в США средняя цена на рений составляла 1060 долл/кг. Высокочистый рений, применяемый в электронике, значительно дороже; цены на него доходят до 900 долл/г.

Характеристика простого вещества.

Компактный рений – серебристый тяжелый металл, похожий на платину. В порошкообразном состоянии он имеет темно-серый (почти черный) цвет. Плотность его (при 20° С) равна 2102 кг/м 3 . Температура плавления 3170° С, температура кипения 5600° С. Реакционная способность металлического рения зависит от степени его измельченности и чистоты. Порошкообразный металлический рений может быть превращен в компактный металл путем спекания (металлокерамический процесс), плавления в электрической дуге или сфокусированном пучке электронов. Порошковая металлургия позволяет получить рений в виде слитков. При этом порошкообразный металлический рений прессуют в стальных матрицах на гидравлическом прессе. Спрессованные слитки затем спекают в два этапа. В компактном состоянии рений обладает относительной химической инертностью: не окисляется кислородом воздуха до 350° С, не взаимодействует с водой, галогеноводородными кислотами и разбавленной серной кислотой. Порошкообразный рений окисляется во влажном воздухе до рениевой кислоты:

4Re + 7O 2 + 2H 2 O = 4HReO 4 .

При нагревании металлический рений взаимодействует с фтором, хлором, бромом, серой, селеном:

Re + 3F 2 = ReF 6 ; 2Re + 5Cl 2 = 2ReCl 5 ;

Re + 2S = ReS 2 .

Даже при повышенной температуре рений не реагирует с оксидом углерода(II), метаном и углеродом.

Металлический рений легко растворяется в концентрированной и разбавленной азотной кислоте, концентрированной серной кислоте, пергидроле. Во всех случаях образуется рениевая кислота:

3Re + 7HNO 3 = 3HReO 4 + 7NO + 2H 2 O

2Re + 7H 2 SO 4 = 2HReO 4 + 7SO 2 + 6H 2 O

2Re + 7H 2 O 2 = 2HReO 4 + 6H 2 O.

В присутствии кислорода рений растворяется в расплавленных щелочах с образованием метаперренатов.

Металлический рений получают:

1) при восстановлении водородом перренатов щелочных металлов и аммония (промышленный способ). Перренат аммония предпочтительнее, поскольку из него получается чистый металл:

2NH 4 ReO 4 + 7H 2 = 2Re + 2NH 3 + 8H 2 O ;

2) при восстановлении водородом оксидов, оксигалогенидов и сульфидов рения:

Re 2 O 7 + 7H 2 = 2Re + 7H 2 O

ReS 2 + 2H 2 = Re + 2H 2 S ;

3) электролизом раствора перрената калия в присутствии серной кислоты:

4KReO 4 + 2H 2 SO 4 = 4ReЇ + 2K 2 SO 4 + 7O 2 +2H 2 O.

Важнейшие соединения рения.

Известно относительно небольшое число соединений одно, двух, трех, пяти и шестивалентного рения, все они малоустойчивы. Наиболее устойчивы соединения четырех- и семивалентного рения.

Диоксид рения, ReO 2, нелетучий коричнево-черный кристаллический порошок с металлическим типом проводимости, устойчивый на воздухе при комнатной температуре. При нагревании в кислороде, переходит в гептаоксид. Растворяется в концентрированной соляной кислоте с образованием комплексного соединения – гексахлорорениевой кислоты, H 2 зелено-коричневого цвета. Диоксид рения может быть получен частичным восстановлением Re 2 O 7 водородом при 300° С, восстановительным пиролизом перрената аммония в присутствии водорода или металлического рения. Является промежуточным продуктом при получении рения.

Дисульфид рения, ReS 2, черные мягкие кристаллы. Получают нагреванием порошкообразного металлического рения с избытком серы в атмосфере сероводорода. Является компонентом катализаторов в нефтехимических производствах.

Триоксид рения, ReO 3, кристаллы темно-красного цвета с металлическим блеском. Наиболее простой способ получения – разложение комплекса Re 2 O 7 с диоксаном, Re 2 O 7 ·2C 4 H 8 O 2 ·2H 2 O.

Оксид рения (VII ), Re 2O 7, рениевый ангидрид, светло-желтые, сильно гигроскопичные кристаллы. Может быть получен из элементов или окислением низших оксидов рения. Промежуточный продукт в производстве рения. Хорошо растворяется в воде, спирте, ацетоне. При растворении в воде дает бесцветный раствор рениевой кислоты. HReO 4 – сильная кислота, в свободном виде не выделена.

Перренат аммония, NH 4 ReO 4 , бесцветные кристаллы, растворимые в воде. Промежуточный продукт в производстве рения.

Применение металлического рения.

В учебнике неорганической химии Г.Реми 1961 можно найти следующие строки: «Рений оказался весьма подходящим при изготовлении наконечников перьев для авторучек; небольшие количества его придают высокую прочность и коррозионную устойчивость по отношению к подсыхающим чернилам…». Понятно, что это не самое удачное применение такого редкого металла. Действительно, за период с 1925 по 1967 мировая промышленность израсходовала всего 4,5 тонны рения. В начале 1930-х грамм рения стоил целое состояние – 40 000 немецких марок. В 1960-х он стоил намного больше платины и золота. Высокие цены объяснялись низкой эффективностью производства, улучшение которого, в свою очередь, лимитировалось маленьким спросом. В начале 1980-х мировое потребление рения составляло не более тонны в год. В 1990 в Советском Союзе было использовано 10 т рения. Сейчас потребность одних только США составляет 30 тонн ежегодно, и эта цифра будет продолжать расти.

Сейчас наиболее масштабными областями потребления рения являются производства тугоплавких специальных сплавов (50%) и катализаторов для нефтеперерабатывающей промышленности (40%). Рений – металл стратегического значения. Сплавы на основе рения применяются в авиационной, атомной и космической промышленности. В частности, из них изготавливаются лопатки для газотурбинных двигателей, сопла ракет и самолетов. Без рения невозможно создание авиационных двигателей ближайшего будущего. В некоторых моделях дорогих машин (например, Rolls-Royce Trent 500) все чаще используются рениевые сплавы. Сплавы вольфрама с рением в атомной энергетике служат оболочками тепловыделяющих элементов, работающих при температурах от 1650–3000° С. Из сплава Ta-W-Re изготавливают теплозащитные экраны аппаратов, возвращающихся из космоса на Землю.

Рений – незаменимый материал при изготовлении высокотемпературных электродов и термопар. Вольфрамовые нити накаливания электроламп под действием примеси кислорода и паров воды быстро разрушаются. Однако если их покрыть тонким слоем рения, срок службы лампочек значительно увеличивается. Тончайшие рениевые покрытия – один из наиболее эффективных методов защиты металлов от коррозии.

В конце 1960-х – начале 1970-х мировая нефтехимическая промышленность начала освоение платино-рениевых катализаторов риформинга нефтяных фракций, что позволило значительно улучшить качество автомобильных бензинов. Использование таких катализаторов увеличило пропускную способность установок риформинга на 40%, кроме того срок их службы увеличивается почти в 4 раза.

Все это позволяет назвать рений металлом высоких технологий.

Юрий Крутяков