Metallprofil: Iridium

Was ist Iridium?

Iridium ist ein hartes, sprödes und glänzendes Platingruppenmetall (PGM), das sowohl bei hohen Temperaturen als auch in chemischen Umgebungen sehr stabil ist.

Eigenschaften

• Atomsymbol: Ir
• Atomzahl: 77
• Element Kategorie: Übergangsmetall
• Dichte: 22,56 g / cm ³
• Schmelzpunkt: 4471 ° F (2466 ° C)
• Siedepunkt: 8002 ° F (4428 ° C)
• Mohs-Härte: 6,5

Eigenschaften

Reines Iridiummetall ist ein extrem stabiles und dichtes Übergangsmetall.

Iridium gilt als das korrosionsbeständigste reine Metall wegen seiner Beständigkeit gegenüber Angriffen durch Salze, Oxide, Mineralsäuren und Königswasser (eine Mischung aus Wasser- und Nitrochlorsäuren), während es nur anfällig gegenüber Angriffen durch geschmolzene Salze wie Natriumchlorid und Natrium ist Zyanid.

Das zweitdichteste aller Metallelemente (hinter dem nur Osmium, obwohl dies diskutiert wird), hat Iridium, wie andere PGMs, einen hohen Schmelzpunkt und eine gute mechanische Festigkeit bei hohen Temperaturen.

Metallisches Iridium hat den zweithöchsten Elastizitätsmodul aller Metallelemente, was bedeutet, dass es sehr steif und verformungsresistent ist, Eigenschaften, die es schwierig machen, es zu brauchbaren Teilen zu verarbeiten, die es jedoch zu einem wertvollen legierungsverstärkenden Additiv machen. Platin ist beispielsweise , wenn es mit 50% Iridium legiert ist, fast zehn Mal härter als wenn es in seinem reinen Zustand ist.

Geschichte

Smithson Tennant wird die Entdeckung von Iridium zugeschrieben, als er 1804 Platinerz untersuchte.

Rohindiummetall wurde jedoch für weitere 10 Jahre nicht extrahiert und eine reine Form des Metalls wurde erst fast 40 Jahre nach Tennants Entdeckung produziert.

Im Jahr 1834 entwickelte John Isaac Hawkins die erste kommerzielle Verwendung für Iridium. Hawkins hatte nach einem harten Material gesucht, um Stiftspitzen zu formen, die sich bei wiederholtem Gebrauch nicht abnutzen oder brechen würden.

Nachdem er von den Eigenschaften des neuen Elements erfahren hatte, erwarb er von Tennants Kollegen William Wollaston Iridium-haltiges Metall und begann mit der Herstellung der ersten Goldstifte mit Iridium-Spitze.

In der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts übernahm das britische Unternehmen Johnson-Matthey die Führung bei der Entwicklung und Vermarktung von Iridium-Platin-Legierungen. Eine der ersten Anwendungen war in Witworth-Kanonen, die während des amerikanischen Bürgerkriegs aktiv waren.

Vor der Einführung von Iridiumlegierungen waren Kanonenentlüftungsstücke, die die Zündung der Kanone hielten, wegen wiederholter Zündung und hoher Verbrennungstemperaturen für eine Verformung bekannt. Es wurde behauptet, dass Entlüftungsstücke aus iridiumhaltigen Legierungen für über 3000 Ladungen ihre Form und Form behalten hätten.

Im Jahr 1908 entwarf Sir William Crookes die ersten Iridiumtiegel (Gefäße für chemische Hochtemperaturreaktionen), die er von Johnson Matthey hergestellt hatte, und hatte große Vorteile gegenüber reinen Platingefäßen.

Die ersten Iridium-Ruthenium-Thermoelemente wurden in den frühen 1930er Jahren entwickelt und in den späten 1960er Jahren erhöhte die Entwicklung von dimensionsstabilen Anoden (DSAs) die Nachfrage nach dem Element erheblich.

Die Entwicklung der Anoden, die aus Titanmetall bestehen, das mit PGM-Oxiden beschichtet ist, war ein wichtiger Fortschritt im Chloralkaliverfahren zur Herstellung von Chlor und Ätznatron, und die Anoden sind weiterhin ein Hauptverbraucher von Iridium.

Produktion

Wie alle PGMs wird Iridium als Nebenprodukt von Nickel sowie von PGM-reichen Erzen extrahiert.

PGM-Konzentrate werden oft an Raffinerien verkauft, die auf die Isolierung jedes Metalls spezialisiert sind.

Sobald irgendein vorhandenes Silber, Gold, Palladium und Platin aus dem Erz entfernt wurde, wird der verbleibende Rückstand mit Natriumbisulfat geschmolzen, um Rhodium zu entfernen.

Das verbleibende Konzentrat, das Iridium zusammen mit Ruthenium und Osmium enthält, wird mit Natriumperoxid (Na ₂ O ₂ ) geschmolzen, um Ruthenium- und Osmiumsalze zu entfernen, wobei Iridiumdioxid niedriger Reinheit (IrO ₂ ) zurückbleibt.

Durch Auflösen von Iridiumdioxid in Königswasser kann der Sauerstoffgehalt entfernt werden, während eine Lösung erzeugt wird, die als Ammoniumhexachloroiridat bekannt ist. Ein Verdampfungstrocknungsverfahren, gefolgt von einem Brennen mit Wasserstoffgas, führt schließlich zu reinem Iridium.

Die globale Produktion von Iridium ist auf ca. 3-4 Tonnen pro Jahr begrenzt. Der Großteil davon stammt aus der Primärerzproduktion, obwohl Iridium teilweise aus verbrauchten Katalysatoren und Tiegeln recycelt wird.

Südafrika ist die Hauptquelle von Iridium, aber das Metall wird auch in Russland und Kanada aus Nickelerzen gewonnen.

Die größten Produzenten sind Anglo Platinum, Lonmin und Norilsk Nickel .

Anwendungen

Obwohl sich Iridium in einer breiten Palette von Produkten befindet, können seine Endverwendungen allgemein in vier Sektoren eingeteilt werden:

1. Elektrisch
2. Chemisch
3. Elektrochemisch
4. Andere

Laut Johnson Matthey machten elektrochemische Anwendungen fast 30 Prozent der 2013 verbrauchten 198.000 Unzen aus. Elektrische Anwendungen machten 18 Prozent des gesamten Iridiumverbrauchs aus, während die chemische Industrie etwa 10 Prozent verbrauchte. Andere Anwendungen rundeten die verbleibenden 42 Prozent der Gesamtnachfrage ab.

_Quellen

_{Johnson Matthey. PGM-Marktbericht 2012.}

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

_{USGS. Mineral Commodity Summaries: Platinmetalle. Quelle: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/platinum/myb1-2010-plati.pdf}

_{Chaston, JC "Sir William Crookes: Untersuchungen zu Iridium-Tiegeln und die Flüchtigkeit der Platinmetalle". Platinum Metals Review , 1969, 13 (2).}