Metaalprofiel: Iridium

Wat is iridium?

Iridium is een hard, bros en glanzend metaal uit de platinagroep (PGM) dat zeer stabiel is zowel bij hoge temperaturen als in chemische omgevingen.

eigenschappen

• Atoom symbool: Ir
• Atoomnummer: 77
• Elementcategorie: Transition Metal
• Dichtheid: 22,56 g / cm3
• Smeltpunt: 4471 ° F (2466 ° C)
• Kookpunt: 8002 ° F (4428 ° C)
• Mohs-hardheid: 6.5

Kenmerken

Zuiver iridiummetaal is een extreem stabiel en dicht overgangsmetaal.

Iridium wordt beschouwd als het meest corrosiebestendige zuivere metaal vanwege de weerstand tegen aantasting door zouten, oxiden, minerale zuren en aqua regia (een mengsel van waterstof- en nitrochloridezuren), terwijl het alleen kwetsbaar is voor aantasting door gesmolten zouten zoals natriumchloride en natrium cyanide.

De tweede meest dichte van alle metalen elementen (achter alleen osmium, hoewel dit wordt besproken), iridium, net als andere MPG's, heeft een hoog smeltpunt en goede mechanische sterkte bij hoge temperaturen.

Metaal iridium heeft de op één na hoogste elasticiteitsmodulus van alle metalen elementen, wat betekent dat het erg stijf en bestendig is tegen vervorming, eigenschappen die het moeilijk maken om te fabriceren in bruikbare delen maar die het tot een waardevolle legering versterkende toevoeging maken. Platina , bijvoorbeeld gelegeerd met 50% iridium, is bijna tien keer harder dan wanneer het in pure staat is.

Geschiedenis

Smithson Tennant wordt gecrediteerd voor de ontdekking van iridium tijdens de behandeling van platinaerts in 1804.

Echter, ruw indiummetaal werd nog 10 jaar lang niet geëxtraheerd en een pure vorm van het metaal werd pas bijna 40 jaar na de ontdekking van Tennant geproduceerd.

In 1834 ontwikkelde John Isaac Hawkins het eerste commerciële gebruik voor iridium. Hawkins was op zoek naar een hard materiaal om penpunten te vormen die na herhaald gebruik niet versleten of kapot zouden gaan.

Nadat hij over de eigenschappen van het nieuwe element had gehoord, kocht hij wat iridiumbevattend metaal van Tennant's collega William Wollaston en begon hij met de productie van de eerste iridium-getipte gouden pennen.

In de tweede helft van de 19e eeuw nam de Britse firma Johnson-Matthey het voortouw in de ontwikkeling en marketing van iridium-platinalegeringen. Een van de eerste toepassingen was in Witworth-kanonnen, die tijdens de Amerikaanse Burgeroorlog actie zagen.

Voorafgaand aan de introductie van iridium-legeringen, waren kanonnenventilatoronderdelen, die de ontsteking van het kanon vasthielden, berucht voor vervorming als gevolg van herhaalde ontsteking en hoge verbrandingstemperaturen. Er werd beweerd dat ontluchtingsstukken gemaakt van iridium-bevattende legeringen hun vorm en vorm hadden behouden voor meer dan 3000 ladingen.

In 1908 ontwierp Sir William Crookes de eerste iridiumkroezen (vaten gebruikt voor chemische reacties bij hoge temperaturen), die hij had vervaardigd door Johnson Matthey en die grote voordelen had ten opzichte van zuivere platinaschepen.

De eerste iridium-ruthenium thermokoppels werden ontwikkeld in de vroege jaren 1930 en in de late jaren 1960, de ontwikkeling van dimensionaal stabiele anodes (DSA's) aanzienlijk toegenomen vraag naar het element.

De ontwikkeling van de anoden, die bestaan ​​uit titaanmetaal bekleed met PGM-oxiden, was een belangrijke vooruitgang in het chlooralkaliproces voor de productie van chloor en natronloog en de anodes blijven een belangrijke consument van iridium.

Productie

Zoals alle MPG's wordt iridium geëxtraheerd als een bijproduct van nikkel , evenals van PGM-rijke ertsen.

PGM-concentraten worden vaak verkocht aan raffinadeurs die gespecialiseerd zijn in de isolatie van elk metaal.

Als eenmaal bestaande zilver, goud, palladium en platina uit het erts zijn verwijderd, wordt het resterende residu gesmolten met natriumbisulfaat om rhodium te verwijderen.

Het overblijvende concentraat, dat iridium bevat, samen met ruthenium en osmium, wordt gesmolten met natriumperoxide (Na ₂ O ₂ ) om ruthenium- en osmiumzouten te verwijderen, waardoor Iridiumdioxide met een lage zuiverheid achterblijft (IrO ₂ ).

Door iridiumdioxide op te lossen in aqua regia, kan het zuurstofgehalte worden verwijderd terwijl een oplossing wordt geproduceerd die bekend staat als ammoniumhexachloroirididaat. Een verdampingsdroogproces, gevolgd door verbranding met waterstofgas, resulteert uiteindelijk in zuiver iridium.

De wereldwijde productie van iridium is beperkt tot ongeveer 3-4 ton per jaar. Het meeste hiervan is afkomstig van de primaire ertsproductie, hoewel sommige iridium wordt gerecycled uit gebruikte katalysatoren en smeltkroezen.

Zuid-Afrika is de belangrijkste bron van iridium, maar het metaal wordt ook gewonnen uit nikkelerts in Rusland en Canada.

De grootste producenten zijn Anglo Platinum, Lonmin en Norilsk Nickel .

toepassingen

Hoewel iridium zich in een breed scala van producten bevindt, kan het eindgebruik in het algemeen worden onderverdeeld in vier sectoren:

1. Elektrisch
2. Chemisch
3. elektrochemische
4. anders

Volgens Johnson Matthey waren elektrochemische toepassingen goed voor bijna 30 procent van de 198.000 gram die in 2013 werd verbruikt. Elektrische toepassingen waren verantwoordelijk voor 18 procent van het totale iridiumverbruik, terwijl de chemische industrie ongeveer 10 procent verbruikt. Andere toepassingen hebben de resterende 42 procent van de totale vraag afgerond.

_bronnen

_{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. Bron: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/platinum/myb1-2010-plati.pdf}

_{Chaston, JC "Sir William Crookes: onderzoek naar Iridium-kroezen en de beweeglijkheid van de platinametalen". Platinum Metals Review , 1969, 13 (2).}