Metāla profils: irīdijs

Kas ir irīdijs?

Science Picture Co / Getty Images

Iridijs ir ciets, trausls un spīdīgs platīna grupas metāls (PGM), kas ir ļoti stabils augstā temperatūrā, kā arī ķīmiskā vidē.

Īpašības

• Atomu simbols: Ir
• Atomu skaits: 77
• Elementu kategorija: Pārejas metāls
• Blīvums: 22,56g/cm³
• Kušanas temperatūra: 4471 F (2466 C)
• Vārīšanās temperatūra: 8002 F (4428 C)
• Mosa cietība: 6,5

Raksturlielumi

Tīrs irīdija metāls ir ārkārtīgi stabils un blīvs pārejas metāls.

Iridijs tiek uzskatīts par korozijizturīgāko tīro metālu, jo tas ir izturīgs pret sāļu, oksīdu, minerālskābju un ūdeņraža (ūdeņražskābes un slāpekļskābes maisījuma) uzbrukumiem, bet ir tikai neaizsargāts pret izkausētu sāļu, piemēram, nātrija hlorīda un nātrija cianīds.

Otrais blīvākais no visiem metāla elementiem (aiz osmija, lai gan tas tiek apspriests), irīdijam, tāpat kā citiem PGM, ir augsts kušanas punkts un laba mehāniskā izturība augstās temperatūrās.

Metāliskajam irīdijam ir otrs augstākais elastības modulis no visiem metāla elementiem, kas nozīmē, ka tas ir ļoti stingrs un izturīgs pret deformācijām, kas apgrūtina tā izgatavošanu izmantojamās daļās, bet padara to par vērtīgu. sakausējums -stiprinoša piedeva. Platīns Piemēram, leģēts ar 50% irīdija ir gandrīz desmit reizes cietāks nekā tīrā stāvoklī.

Vēsture

Smitsons Tenants ir atzīts par irīdija atklāšanu, pētot platīna rūdu 1804. gadā. Tomēr neapstrādāts indija metāls netika iegūts vēl 10 gadus, un tīrā veidā metāls tika ražots tikai gandrīz 40 gadus pēc Tennanta atklāšanas.

1834. gadā Džons Īzaks Hokinss izstrādāja pirmo irīdija komerciālo lietojumu. Hokinss bija meklējis cietu materiālu, lai veidotu pildspalvas uzgaļus, kas pēc atkārtotas lietošanas nenolietotos vai nesaplīstu. Uzzinājis par jaunā elementa īpašībām, viņš no Tennanta kolēģa Viljama Volastona iegādājās irīdiju saturošu metālu un sāka ražot pirmās zelta pildspalvas ar irīdija galu.

19. gadsimta otrajā pusē britu firma Johnson-Matthey uzņēmās vadību irīdija-platīna sakausējumu izstrādē un tirdzniecībā. Viens no sākotnējiem izmantošanas veidiem bija Witworth lielgabalos, kas tika veikti Amerikas pilsoņu kara laikā.

Pirms irīdija sakausējumu ieviešanas lielgabalu ventilācijas daļas, kas turēja lielgabala aizdedzi, bija bēdīgi slavenas ar deformācijām atkārtotas aizdegšanās un augstas degšanas temperatūras rezultātā. Tika apgalvots, ka ventilācijas daļas, kas izgatavotas no irīdiju saturošiem sakausējumiem, saglabā savu formu un formu vairāk nekā 3000 lādiņu laikā.

1908. gadā sers Viljams Krūkss izstrādāja pirmos irīdija tīģeļus (kuģus, ko izmanto augstas temperatūras ķīmiskām reakcijām), kurus viņš bija izgatavojis Džonsons Metijs, un atklāja, ka tiem ir lielas priekšrocības salīdzinājumā ar tīra platīna traukiem.

Pirmie irīdija-rutēnija termopāri tika izstrādāti 30. gadu sākumā un 60. gadu beigās, dimensiju stabilu anodu (DSA) izstrāde ievērojami palielināja pieprasījumu pēc elementa.

Anodu attīstība, kas sastāv no titāns metāls, kas pārklāts ar PGM oksīdiem, bija nozīmīgs sasniegums hlorsārmu procesā hlora un kaustiskās sodas ražošanai, un anodi joprojām ir galvenais irīdija patērētājs.

Ražošana

Tāpat kā visi PGM, irīdijs tiek ekstrahēts kā blakusprodukts niķelis , kā arī no PGM bagātām rūdām.

PGM koncentrātus bieži pārdod rafinētājiem, kas specializējas katra metāla izolēšanā.

Kad kāds esošais sudrabs, zelts, pallādijs , un platīnu atdala no rūdas, atlikušo atlikumu izkausē ar nātrija bisulfātu, lai noņemtu rodijs .

Atlikušo koncentrātu, kas satur irīdiju kopā ar rutēniju un osmiju, izkausē ar nātrija peroksīdu (Na_diviO_divi), lai noņemtu rutēnija un osmija sāļus, atstājot zemas tīrības pakāpes irīdija dioksīdu (IrO)_divi).

Izšķīdinot irīdija dioksīdu ūdens regijā, skābekļa saturu var noņemt, vienlaikus radot šķīdumu, kas pazīstams kā amonija heksahloriridāts. Iztvaikošanas žāvēšanas process, kam seko sadedzināšana ar ūdeņraža gāzi, galu galā rada tīru irīdiju.

Pasaulē irīdija ražošana ir ierobežota līdz aptuveni 3-4 tonnām gadā. Lielākā daļa no tā rodas primārajā rūdas ražošanā, lai gan daļa irīdija tiek pārstrādāta no izlietotajiem katalizatoriem un tīģeļiem.

Dienvidāfrika ir galvenais irīdija avots, bet metālu iegūst arī no niķeļa rūdām Krievijā un Kanādā.

Lielākie ražotāji ir Anglo Platinum, Lonmin un Norilsk Nickel.

Lietojumprogrammas

Lai gan irīdijs atrodams plašā produktu klāstā, tā gala lietojumu parasti var iedalīt četrās nozarēs:

1. Elektriskās
2. Ķīmiskā
3. Elektroķīmiskā
4. Cits

Saskaņā ar Džonsona Metjū teikto, elektroķīmiskie lietojumi veidoja gandrīz 30 procentus no 198 000 uncēm, kas tika patērētas 2013. gadā. Elektriskie lietojumi veidoja 18 procentus no kopējā irīdija patēriņa, bet ķīmiskā rūpniecība patērēja aptuveni 10 procentus. Citi lietojumi noapaļoja atlikušos 42 procentus no kopējā pieprasījuma.

_Avoti

_{Džonsons Metijs. PGM tirgus apskats 2012.}

_{http://www.platinum.matthey.com/publications/pgm-market-reviews/archive/platinum-2012}

_{USGS. Minerālu preču kopsavilkumi: Platīna grupas metāli. Avots: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/platinum/myb1-2010-plati.pdf}

_{Chaston, J.C. 'Sirs Viljams Krūks: Iridija tīģeļu un platīna metālu nepastāvības pētījumi'. Platīna metālu apskats , 1969, 13(2).}