Metallprofil: Iridium

Hva er iridium?

Science Picture Co / Getty Images

Iridium er en hard, sprø og skinnende metall i platinagruppen (PGM) som er meget stabil ved høye temperaturer så vel som i kjemiske miljøer.

Eiendommer

• Atomsymbol: Ir
• Atomnummer: 77
• Elementkategori: Overgangsmetall
• Tetthet: 22,56 g/cm³
• Smeltepunkt: 4471 F (2466 C)
• Kokepunkt: 8002 F (4428 C)
• Mohs hardhet: 6,5

Kjennetegn

Rent iridiummetall er et ekstremt stabilt og tett overgangsmetall.

Iridium regnes som det mest korrosjonsbestandige rene metallet på grunn av dets motstand mot angrep fra salter, oksider, mineralsyrer og aqua regia (en blanding av saltsyre og salpetersyre), mens det kun er sårbart for angrep fra smeltede salter som natriumklorid og natriumcyanid.

Den nest tetteste av alle metallelementer (bak kun osmium, selv om dette er omdiskutert), iridium, som andre PGM, har et høyt smeltepunkt og god mekanisk styrke ved høye temperaturer.

Metallisk iridium har den nest høyeste elastisitetsmodulen av alle metallelementer, noe som betyr at det er veldig stivt og motstandsdyktig mot deformasjon, egenskaper som gjør det vanskelig å fremstille til brukbare deler, men som gjør det til en verdifull legering -forsterkende tilsetningsstoff. Platina , når den er legert med 50 % iridium, for eksempel, er nesten ti ganger hardere enn når den er i sin rene tilstand.

Historie

Smithson Tennant er kreditert med oppdagelsen av iridium mens han undersøkte platinamalm i 1804. Imidlertid ble ikke rå indiummetall ekstrahert på ytterligere 10 år, og en ren form av metallet ble ikke produsert før nesten 40 år etter Tennants oppdagelse.

I 1834 utviklet John Isaac Hawkins den første kommersielle bruken av iridium. Hawkins hadde lett etter et hardt materiale for å danne pennespisser som ikke ville slites ut eller gå i stykker etter gjentatt bruk. Etter å ha hørt om egenskapene til det nye elementet, skaffet han seg noe iridiumholdig metall fra Tennants kollega William Wollaston og begynte å produsere de første iridium-tippede gullpennene.

I andre halvdel av 1800-tallet tok det britiske firmaet Johnson-Matthey ledelsen i utvikling og markedsføring av iridium-platina-legeringer. En av de første brukene var i Witworth-kanoner, som så handling under den amerikanske borgerkrigen.

Før introduksjonen av iridiumlegeringer var kanonventilasjonsstykker, som holdt kanonens tenning, beryktet for deformasjon som følge av gjentatt tenning og høye forbrenningstemperaturer. Det ble hevdet at ventilasjonsstykker laget av iridiumholdige legeringer holdt sin form og form i over 3000 ladninger.

I 1908 designet Sir William Crookes de første iridium-diglene (kar brukt til kjemiske reaksjoner ved høye temperaturer), som han hadde produsert av Johnson Matthey, og fant hadde store fordeler fremfor rene platinakar.

De første iridium-ruthenium termoelementene ble utviklet på begynnelsen av 1930-tallet og på slutten av 1960-tallet, utviklingen av dimensjonsstabile anoder (DSA) økte etterspørselen etter elementet betydelig.

Utvikling av anodene, som består av titan metall belagt med PGM-oksider, var et stort fremskritt i kloralkali-prosessen for å produsere klor og kaustisk soda, og anodene fortsetter å være en stor forbruker av iridium.

Produksjon

Som alle PGM-er, utvinnes iridium som et biprodukt av nikkel , samt fra PGM-rike malmer.

PGM-konsentrater selges ofte til raffinerier som spesialiserer seg på isolering av hvert metall.

En gang eksisterende sølv, gull, palladium , og platina fjernes fra malmen, smeltes den gjenværende resten med natriumbisulfat for å fjerne rhodium .

Det gjenværende konsentratet, som inneholder iridium, sammen med rutenium og osmium, smeltes med natriumperoksid (Na_toO_to) for å fjerne rutenium- og osmiumsalter, og etterlater lavrent iridiumdioksid (IrO)_to).

Ved å løse opp iridiumdioksid i vannvann, kan oksygeninnholdet fjernes mens det produseres en løsning kjent som ammoniumheksakloriridat. En fordampningstørkeprosess, etterfulgt av brenning med hydrogengass, resulterer til slutt i rent iridium.

Den globale produksjonen av iridium er begrenset til omtrent 3-4 tonn per år. Det meste av dette stammer fra primær malmproduksjon, selv om noe iridium resirkuleres fra brukte katalysatorer og digler.

Sør-Afrika er hovedkilden til iridium, men metallet utvinnes også fra nikkelmalm i Russland og Canada.

De største produsentene inkluderer Anglo Platinum, Lonmin og Norilsk Nickel.

applikasjoner

Selv om iridium befinner seg i et bredt spekter av produkter, kan sluttbrukene generelt kategoriseres i fire sektorer:

1. Elektrisk
2. Kjemisk
3. Elektrokjemisk
4. Annen

I følge Johnson Matthey utgjorde elektrokjemisk bruk nesten 30 prosent av de 198 000 unsene som ble forbrukt i 2013. Elektriske applikasjoner utgjorde 18 prosent av det totale iridiumforbruket, mens den kjemiske industrien forbrukte omtrent 10 prosent. Annen bruk rundet av de resterende 42 prosentene av den totale etterspørselen.

_Kilder

_{Johnson Matthey. PGM Market Review 2012.}

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

_{USGS. Mineralvaresammendrag: Platinagruppens metaller. Kilde: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/platinum/myb1-2010-plati.pdf}

_{Chaston, J.C. 'Sir William Crookes: Undersøkelser av iridium-digler og platinametallenes volatilitet'. Gjennomgang av platinametaller 1969, 13(2).}