什么是铼?

[拼音]：lai

[外文]：rhenium

元素符号Re，银白色金属，在元素周期表中属ⅦB族，原子序数75，原子量186.207，六方晶体，常见化合价为+7、+4。

铼为稀散元素，发现较晚。1872年俄国人门捷列夫（Д.И.Μенделеев）根据元素周期律预言，在自然界中存在一个尚未发现原子量为190的“类锰”元素。1925年德国化学家诺达克 (W.Noddack)用光谱法在铌锰铁矿中发现了这个元素，以莱茵河的名称Rhein命名为rhenium。以后，诺达克又发现铼主要存在于辉钼矿，并从中提取了金属铼。铼由于资源贫乏，价格昂贵，长期以来研究较少。1950年后，铼在现代技术中开始应用，生产日益发展。中国在60年代开始从钼精矿焙烧烟尘中提取铼。

铼的矿物很少，迄今只查明有辉铼矿(ReS2)和铜铼硫化矿物(CuReS4)，而多以微量伴生于钼、铜、铅、锌、铂、铌等矿物中。具有经济价值的含铼矿物为辉钼矿。一般辉钼精矿中铼的含量在0.001～0.031％之间。但从斑岩铜矿选出的钼精矿含铼可达0.16％。生产铼的主要原料是钼冶炼过程的副产品。某些铜矿、铂族矿、铌矿甚至闪锌矿的冶炼烟尘和渣以及处理低品位钼矿的废液，都可以回收铼。

1978年和1979年世界铼的总产量分别为7120和7260公斤。联邦德国、智利、加拿大和苏联是铼的主要生产国。1979年纯度为99.99％的铼粉的价格为950美元／磅。

铼为难熔金属，熔点仅次于钨。铼常温下在空气中化学性质稳定，300℃时开始氧化。铼不溶于盐酸，但溶于硝酸和热浓硫酸中生成铼酸。

铼主要用作石油工业的催化剂，金属镀铼（如用于空间技术的钨表面镀铼）可增加耐磨和耐蚀性能。钨或钼合金中加25％的铼可增加延展性能。铼丝或镀铼的钨丝用作电子管的灯丝和阴极，在含有微量水分的氩气或氮气中比钨丝更耐用。铼具有高温稳定性能和在电弧作用下的强抗电蚀能力，所以铼钨合金可用于电接触点的工作部分，其性能可与铂、钌的制品相比。

先提取纯的铼化合物，然后用氢还原法或水溶液电解法制得铼粉，再用粉末冶金方法加工成材。

铼和钼共生于辉钼矿。在氧化焙烧辉钼精矿时，硫化铼和硫化钼同时氧化。由于铼的高价氧化物具有易挥发性和易溶于水及含氧溶剂的性能，所以用湿法冶金处理辉钼精矿的焙烧烟尘可得到高铼酸溶液。在多膛炉内焙烧钼精矿的最后阶段，当温度达到600～650℃时，铼以Re2O7状态挥发（见图）。如果此时采取加强搅拌或喷吹富氧空气等强化焙烧措施，就能促进铼的挥发。焙烧钼精矿时铼的挥发率一般为60～70％，采取强化措施后，可提高到90％以上。用湿法冶金处理含铼烟尘得到的溶液，经多次循环富集，可得含铼0.72克/升、钼24克/升和硫酸 300克／升的富铼溶液。加入漂白粉或通入氯气，使低价铼氧化成为高价铼，用异戊醇溶剂萃取这种溶液，铼萃入有机相中，再用氢氧化铵溶液反萃取，得铼酸铵溶液，铼的回收率为98％。二烷基乙酰胺也能有效地分离钼和铼。富铼溶液还可采用离子交换法处理：通氯气使钼、铼、铁氧化；加入碳酸钠，使铁和铜沉淀；过滤后的溶液，通过凝胶型强碱性阴离子交换树脂201#，钼和铼分别以MoO嬄和ReO嬄形态吸附在树脂上;然后用氢氧化钠溶液淋洗钼；再用硫氰化铵溶液淋洗铼，得到纯的铼溶液。铼的回收率可达到98％。纯的铼溶液采用重复结晶法制备纯度为99.6％的铼酸铵，然后在结晶母液中加入氯化钾得到铼酸钾，铼的总回收率为97％左右。

可采用水溶液电解法和高铼酸盐氢还原法或二氧化铼氢还原法，高铼酸铵氢还原法应用较普遍。这种制备方法是将高铼酸铵磨细后，装入钼舟，在密闭管状炉中于800℃下用氢还原，可得纯度大于99.5％的铼粉。制取更高纯度的铼粉有两种方法：

（1）将纯度较低的铼粉在750℃通氯气制成氯化铼，进行水解获得高纯二氧化铼，再进行氢还原制成铼粉，纯度可高于99.9％。

（2）使氧化铼升华提纯，对铼氧化物(Re2O7)进行速度很慢的蒸馏，得到铼酸溶液；用氨水中和，使铼成为高铼酸铵结晶；用氢还原，得纯度高于99.9％的铼粉。

一般采用粉末冶金的方法。铼的加工性能与其纯度有密切的关系。先把高纯度的细铼粉压制成密度为9.5克/厘米3的压条；再在真空烧结炉中预结，以提高压条的强度，除去挥发性的杂质；然后在氢气氛中于2850℃烧结，杂质进一步挥发，体积收缩约15～20％，密度提高到理论值的85～93％。铼粉中的杂质钾，对成品密度有很大影响。由于铼的形变硬化很强，因此在塑性加工铼棒时，须经过多次退火。两次退火之间，可加工的断面收缩率一般不超过 10％。例如直径为1.5毫米以下的铼丝，用钻石拉模，拉丝断面收缩率控制在10％左右。铼丝直径减小后，断面收缩率可允许提高到40％。在铼的加工过程中，退火温度约1600～1700℃，退火所需时间一般为10～30分钟，在氢气或氢氮混合气体气氛下进行。经过退火的铼，维氏硬度(HV)一般为250～275，其晶粒大小在0.010～0.040毫米之间，铼丝直径可加工至0.075毫米，铼箔厚度可加工至0.025毫米。

参考书目

A.Sutulov，Molybdenum and Rhenium， Univ. of Concepcion，Santiago，1976.B.W.Gonser ed.， Rhenium， Symposium on Rhenium Chicago 1960，Elsevier，Amsterdam，1962. K.B.Lebedev， The Chemistry of Rhenium，Butter-worths， London， 1962.