Metalprofil: Iridium

Hvad er iridium?

Iridium er et hårdt, skørt og lustøst platinagruppemetal (PGM), der er meget stabilt ved høje temperaturer såvel som i kemiske miljøer.

Ejendomme

• Atomisk Symbol: Ir
• Atomisk nummer: 77
• Element Kategori: Overgangsmetal
• Tæthed: 22,56 g / cm3
• Smeltepunkt: 4471 ° F (2466 ° C)
• Kogepunkt: 8002 ° F (4428 ° C)
• Mohs hårdhed: 6,5

Egenskaber

Rent iridiummetal er et ekstremt stabilt og tæt overgangsmetal.

Iridium betragtes som det mest korrosionsbestandige rene metal på grund af dets modstand mod angreb fra salte, oxider, mineralsyrer og aqua regia (en blanding af hydrogen- og nitrochloridsyrer), mens det kun er sårbart over for angreb af smeltede salte, såsom natriumchlorid og natrium cyanid.

Det næststørste af alle metalelementer (bag kun osmium, selv om det her diskuteres), har iridium ligesom andre PGM'er et højt smeltepunkt og god mekanisk styrke ved høje temperaturer.

Metallisk iridium har det næsthøjeste elasticitetsmodul af alle metalelementer, hvilket betyder, at den er meget stiv og modstandsdygtig overfor deformation, egenskaber, der gør det vanskeligt at fremstille i brugbare dele, men som gør det til et værdifuldt legeringsforstærkende additiv. Platin , når det er legeret med 50% iridium, er for eksempel næsten ti gange sværere end i sin rene tilstand.

Historie

Smithson Tennant krediteres opdagelsen af ​​iridium under undersøgelse af platinmalm i 1804.

Råindiummetal blev imidlertid ikke ekstraheret i yderligere 10 år, og en ren form af metallet blev ikke produceret før næsten 40 år efter Tennants opdagelse.

I 1834 udviklede John Isaac Hawkins den første kommercielle brug for iridium. Hawkins havde søgt efter et hårdt materiale til at danne pennespidser, der ikke ville bære ud eller bryde efter gentagen brug.

Efter at have hørt om egenskaberne af det nye element købte han noget iridiumholdigt metal fra Tennants kollega William Wollaston og begyndte at producere de første iridiumtipede guldpenne.

I andet halvdel af det 19. århundrede tog det britiske firma Johnson-Matthey føringen med at udvikle og markedsføre iridium-platinlegeringer. En af de første anvendelser var i Witworth-kanoner, der så action under den amerikanske borgerkrig.

Før indførelsen af ​​iridiumlegeringer var kanonventilationsstykker, som holdt kanonens antændelse, berygtede for deformation som følge af gentagne tændings- og højforbrændingstemperaturer. Det blev hævdet, at ventilationsstykker fremstillet af iridiumholdige legeringer holdt deres form og form til over 3000 ladninger.

I 1908 designede Sir William Crookes de første iridium crucibles (skibe anvendt til kemiske reaktioner ved høj temperatur), som han havde produceret af Johnson Matthey, og fandt store fordele i forhold til rene platinfartøjer.

De første iridium-ruthenium-termoelementer blev udviklet i begyndelsen af ​​1930'erne, og i slutningen af ​​1960'erne udviklede udviklingen af ​​dimensionelt stabile anoder (DSA'er) signifikant efterspørgslen efter elementet.

Udvikling af anoderne, der består af titanmetal overtrukket med PGM-oxider, var en stor fremgang i chloralkali-processen til fremstilling af klor og kaustisk soda, og anodene fortsætter med at være en stor forbruger af iridium.

Produktion

Ligesom alle PGM'er ekstraheres iridium som et biprodukt af nikkel , såvel som fra PGM rige malme.

PGM koncentrater sælges ofte til raffinaderier, der specialiserer sig i isoleringen af ​​hvert metal.

Når først en eksisterende sølv, guld, palladium og platin er fjernet fra malmen, smelter den resterende rest med natriumbisulfat for at fjerne rhodium .

Det resterende koncentrat, der indeholder iridium sammen med ruthenium og osmium, smeltes med natriumperoxid (Na2O2) for at fjerne ruthenium og osmiumsalte, der efterlader lav renhedsgrad af iridiumdioxid (IrO2).

Ved opløsning af iridiumdioxid i vandregion kan iltindholdet fjernes under fremstilling af en opløsning kendt som ammoniumhexachlorididat. En afdampningsproces efterfulgt af brænding med hydrogengas resulterer endelig i rent iridium.

Den globale produktion af iridium er begrænset til ca. 3-4 tons om året. Det meste af dette stammer fra primærmalmsproduktionen, selv om nogle iridium genbruges fra brugte katalysatorer og krydsninger.

Sydafrika er den vigtigste kilde til iridium, men metallet er også ekstraheret fra nikkelmalme i Rusland og Canada.

De største producenter omfatter Anglo Platinum, Lonmin og Norilsk Nickel .

Applikationer

Selvom iridium finder sig i en bred vifte af produkter, kan dens slutbrug generelt kategoriseres i fire sektorer:

1. Elektrisk
2. Kemisk
3. elektrokemisk
4. Andet

Ifølge Johnson Matthey tegnede elektrokemiske anvendelser sig for næsten 30 procent af de 198.000 ounce forbrugt i 2013. Elektriske applikationer tegner sig for 18 procent af det samlede iridiumforbrug, mens den kemiske industri forbruges ca. 10 procent. Andre anvendelser afrundede de resterende 42 procent af den samlede efterspørgsel.

_Kilder

_{Johnson Matthey. PGM Market Review 2012.}

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

_{USGS. Mineral Commodity Summaries: Platinum Group Metals. Kilde: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/platinum/myb1-2010-plati.pdf}

_{Chaston, JC "Sir William Crookes: Undersøgelser af Iridium Crucibles og Platinmetallernes Volatilitet". Platinum Metals Review , 1969, 13 (2).}