铼(Ruthenium),是第六周期VII B族過渡金屬,元素符号Re,它是地殼中(zhōng)最稀有(yǒu)的元素之一,平均含量估值為(wèi)十億分(fēn)之一,同時也是熔點和沸點最高的元素之一。金屬铼堅硬、耐磨、耐腐蝕,在空氣中(zhōng)穩定,在高溫下與硫蒸氣合成二硫化铼,與氟、氯、溴形成鹵化物(wù)。铼不溶于鹽酸,但溶于熱的濃硫酸。
圖1 铼金屬
1871年,俄國(guó)化學(xué)家德(dé)米特裏•門捷列夫在發布元素周期表時就曾預測,在自然界中(zhōng)存在一個尚未發現原子量為(wèi)190的“類錳”元素。1914年,英國(guó)物(wù)理(lǐ)學(xué)家亨利•莫塞萊推算了有(yǒu)關該元素的一些數據。1925年,德(dé)國(guó)化學(xué)家沃爾特•諾達克(Walter Noddack)、伊達•諾達克(Ida Noddack)、奧托•伯格(Otto Berg)用(yòng)X射線(xiàn)在鉑礦和铌鐵礦中(zhōng)探測到了這種元素,并根據萊茵河的名(míng)字Rhein将該元素命名(míng)為(wèi)Rhenium。
1.物(wù)理(lǐ)性質(zhì)
Re |
所屬周期 |
6 |
所屬族數 |
VIIB |
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密度 |
21.04g/cm³ |
熔點 |
3186℃ |
沸點 |
5596℃ |
186.207 |
75 |
1.97 Â |
|||
2-8-18-32-13-2 |
外圍電(diàn)子層排布 |
4f14 5d5 6s2 |
地殼中(zhōng)含量 |
0.0004ppm |
2.化學(xué)性質(zhì)
六方晶胞 |
a =276.1pm b=276.1pm c=445.6pm α=90。 β=90。 γ=120。 |
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常見化合價 |
+7,+6,+4,+3 |
第一電(diàn)離能(néng) 760 kJ/mol 第二電(diàn)離能(néng) 1260 kJ/mol 第三電(diàn)離能(néng) 2510 kJ/mol 第四電(diàn)離能(néng) 3640kJ/mol |
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Main:Re+7; Other:Re-1, Re0, Re+1, Re+2, Re+3, Re+5, Re+6, Re+4 |
3. 應用(yòng)領域
铼主要應用(yòng)于航空航天、電(diàn)子工(gōng)業和石油化工(gōng)等領域,具(jù)體(tǐ)應用(yòng)如下:
(1)航天、航空、重型船舶、火電(diàn)、兵器等重工(gōng)裝(zhuāng)備領域,高溫高壓作(zuò)業環境中(zhōng)的發動機、燃燒室、燃氣輪機用(yòng)材。
(2)其它類似高溫高壓工(gōng)況用(yòng)抗蠕變、耐燒蝕、高耐磨、高強度類合金材料。
(3)航天電(diàn)推進系統特種電(diàn)極、電(diàn)子管,空間小(xiǎo)型核反應堆驅動裝(zhuāng)置極限用(yòng)材。
(4)铼-鉑合金是催化重整過程中(zhōng)的一種催化劑。
4. 铼資源及二次循環利用(yòng)
铼的資源含量稀少且分(fēn)散,僅高于镤和鐳等元素。目前自然界沒有(yǒu)發現可(kě)供工(gōng)業開采的铼礦石,但由于铼钼2種元素具(jù)有(yǒu)相似的晶格常數,因而多(duō)以類質(zhì)同象進入輝钼礦和銅钼礦中(zhōng)。根據美國(guó)地質(zhì)調查局( U.S.Geological Survey,USGS) 統計,世界铼儲量約為(wèi)2500 t,其中(zhōng)智利的铼資源最為(wèi)豐富,儲量約為(wèi)1300 t,占世界铼儲量的53%,其次是美國(guó)和俄羅斯。我國(guó)的铼資源儲量較少,探明的儲量為(wèi)237t,但品味低,幾乎全部伴生于钼礦中(zhōng)。铼的最大用(yòng)途是用(yòng)于制造航空發動機渦輪葉片,其次是應用(yòng)于石油化工(gōng)行業的鉑-铼重整催化劑。
随着航空航天、石油化工(gōng)領域的飛速發展,預計2015~2030年全球铼需求量約2800t,平均每年需求量約150t。目前中(zhōng)國(guó)铼消費量約占全球消費量的1/7,預計2030年,中(zhōng)國(guó)铼需求量約40t,占全球比例将接近1/5。以國(guó)内铼儲量237t計算,按照預測的消費趨勢,國(guó)内铼資源僅能(néng)保障到2025年前後,資源保障程度較低。含铼二次資源回收利用(yòng)是彌補一次資源嚴重不足的重要途徑。全世界有(yǒu)80%的铼來自開采的铼礦物(wù),有(yǒu)20%的铼來自二次資源回收利用(yòng),而且回收再利用(yòng)的铼占铼消耗量的比例也在逐年增加。
5. 相關主要産(chǎn)品
(1)高铼酸铵
高铼酸铵是化學(xué)物(wù)質(zhì),分(fēn)子式是NH4ReO4,分(fēn)子量268.24,CAS号13598-65-7。為(wèi)白色片狀結晶,微溶于冷水,溶于熱水。用(yòng)于石油化工(gōng)行業制造鉑铼雙金屬重整催化劑、制造純铼金屬粉末或制品,含铼合金铼元素添加,以及用(yòng)作(zuò)其它含铼化合物(wù)或複合材料的原材料。
(2)铼粉
铼粉在常溫的空氣中(zhōng)穩定,在空氣中(zhōng)保存時會吸濕,铼與氟和氯在加熱下反應。在冷的和熱的鹽酸和氫氟酸中(zhōng),铼不受腐蝕,在硝酸、熱濃硫酸和過氧化氫中(zhōng)能(néng)被溶解。用(yòng)途:铼元素标樣,各類铼部件的基料以及各類高溫合金的铼元素添加劑。
(3)高純铼粒
高純铼金屬經高溫高壓加工(gōng)後具(jù)有(yǒu)一定形狀的小(xiǎo)柱狀顆粒,外觀呈銀色。作(zuò)為(wèi)合金元素添加使用(yòng)的铼粒,其化學(xué)成分(fēn)的純度和緻密狀态是衡量其品質(zhì)的主要參考指标。用(yòng)途:中(zhōng)緻密度铼錠可(kě)用(yòng)作(zuò)超高溫合金中(zhōng)的铼元素添加劑,高緻密錠可(kě)用(yòng)作(zuò)制造棒材、絲材或高溫結構件。
圖2铼粉和铼粒實物(wù)照片