Co to jest iryd?
Nieruchomości
- Symbol atomu: Ir
- Liczba atomowa: 77
- Kategoria elementu: Metal przejściowy
- Gęstość: 22,56 g / cm 3
- Temperatura topnienia: 4471 ° F (2466 ° C)
- Temperatura wrzenia: 8002 ° F (4428 ° C)
- Twardość Mohsa: 6,5
Charakterystyka
Czysty metaliczny iryd jest niezwykle stabilnym i gęstym metalem przejściowym.
Iridium jest uważany za najbardziej odporny na korozję czysty metal ze względu na jego odporność na atak soli, tlenków, kwasów mineralnych i wody królewskiej (mieszanina kwasów wodorotlenowych i nitrochlorowych), a jednocześnie jest podatny na atak stopionych soli, takich jak chlorek sodu i sód. cyjanek.
Drugi najbardziej gęsty ze wszystkich pierwiastków metalicznych (za tylko osmem, choć jest to przedmiotem dyskusji), iryd, podobnie jak inne PGM, ma wysoką temperaturę topnienia i dobrą wytrzymałość mechaniczną w wysokich temperaturach.
Irid metaliczny ma drugi najwyższy moduł sprężystości wszystkich elementów metalowych, co oznacza, że jest bardzo sztywny i odporny na odkształcenia, właściwości, które utrudniają wytwarzanie użytecznych części, ale które czynią go cennym dodatkiem wzmacniającym stop . Platyna , na przykład stopowana z 50% irydem, jest prawie dziesięciokrotnie twardsza niż w stanie czystym.
Historia
Smithsonowi Tennantowi przypisuje się odkrycie irydu podczas badania rudy platyny w 1804 roku.
Surowy metal indu nie był jednak ekstrahowany przez kolejne 10 lat, a czysta forma metalu nie została wyprodukowana przez blisko 40 lat po odkryciu firmy Tennant.
W 1834 roku John Isaac Hawkins opracował pierwsze komercyjne zastosowanie irydu. Hawkins szukał twardego materiału do formowania końcówek pióra, które nie uległyby zużyciu lub pękły po wielokrotnym użyciu.
Po usłyszeniu o właściwościach nowego pierwiastka, nabył on metal zawierający iryd z kolektywu Tennanta Williama Wollastona i zaczął produkować pierwsze złote długopisy zakończone irydem.
W drugiej połowie XIX wieku brytyjska firma Johnson-Matthey objęła prowadzenie w zakresie opracowywania i sprzedaży stopów irydowo-platynowych. Jednym z pierwszych zastosowań był dział Witwortha, który widział akcję podczas amerykańskiej wojny secesyjnej.
Przed wprowadzeniem stopów irydu, elementy odpowietrzające działa, które utrzymywały zapłon działa, były znane z deformacji w wyniku wielokrotnego zapłonu i wysokich temperatur spalania. Twierdzono, że elementy odpowietrzające wykonane ze stopów zawierających iryd mają swój kształt i formę na ponad 3000 ładunków.
W 1908 r. Sir William Crookes zaprojektował pierwsze tygle irydowe (naczynia używane do reakcji chemicznych w wysokich temperaturach), które wyprodukował Johnson Matthey, i okazało się, że ma wielkie zalety w stosunku do czystych naczyń z platyny.
Pierwsze termoelementy irydowo-rutenowe zostały opracowane na początku lat 30. XX w., A pod koniec lat 60. XX wieku rozwój stabilnych wymiarowo anod (DSA) znacznie zwiększył zapotrzebowanie na ten pierwiastek.
Rozwój anod, które składają się z tytanu metalicznego pokrytego tlenkami PGM, był znaczącym postępem w procesie chloralkaliów do produkcji chloru i sody kaustycznej, a anody nadal są głównym konsumentem irydu.
Produkcja
Podobnie jak wszystkie PGM, iryd jest ekstrahowany jako produkt uboczny z niklu , a także z rud bogatych w PGM.
Koncentraty PGM są często sprzedawane rafineriom wyspecjalizowanym w izolacji każdego metalu.
Gdy tylko istniejące srebro, złoto, pallad i platyna zostaną usunięte z rudy, pozostała pozostałość jest topiona wodorosiarczanem sodu w celu usunięcia rodu .
Pozostały koncentrat zawierający iryd, wraz z rutenem i osmem, topi się nadtlenkiem sodu (Na 2 O 2 ) w celu usunięcia soli rutenu i osmu, pozostawiając za sobą dwutlenek irydu o niskiej czystości (Ir 2 ).
Dzięki rozpuszczeniu ditlenku irydu w wodzie królewskiej zawartość tlenu można usunąć, tworząc roztwór znany jako heksachloroirydat amonu. Proces suszenia przez odparowanie, po którym następuje spalanie gazowym wodorem, kończy się ostatecznie czystym irydem.
Globalna produkcja irydu jest ograniczona do około 3-4 ton rocznie. Większość tego pochodzi z pierwotnej produkcji rudy, chociaż część irydu jest odzyskiwana ze zużytych katalizatorów i tygli.
Południowa Afryka jest głównym źródłem irydu, ale metal jest również wydobywany z rud niklu w Rosji i Kanadzie.
Do największych producentów należą Anglo Platinum, Lonmin i Norilsk Nickel .
Aplikacje
Chociaż iridium znajduje się w szerokiej gamie produktów, jego końcowe zastosowania można ogólnie podzielić na cztery sektory:
- Elektryczny
- Chemiczny
- Elektrochemiczny
- Inny
Według Johnson Matthey, zużycie elektrochemiczne stanowiło prawie 30 procent z 198,000 uncji zużytych w 2013 roku. Zastosowania elektryczne stanowiły 18 procent całkowitego zużycia irydu, podczas gdy przemysł chemiczny zużył około 10 procent. Inne zastosowania zaokrągliły pozostałe 42 procent całkowitego popytu.
Źródła
Johnson Matthey. Przegląd rynku PGM 2012.
http://www.platinum.matthey.com/publications/pgm-market-reviews/archive/platinum-2012
USGS. Podsumowania surowców mineralnych: metale z grupy platyny. Źródło: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/platinum/myb1-2010-plati.pdf
Chaston, JC "Sir William Crookes: Badania nad tygielami Iridium i zmiennością metali platynowych". Platinum Metals Review , 1969, 13 (2).