रेनियमची ओळख
रेनियम, Re या चिन्हाने दर्शविले जाते, एक चांदी-पांढरे, जड आणि दुर्मिळ संक्रमण धातू आहे. टंगस्टन आणि कार्बन वगळता, सर्व मूलद्रव्यांमध्ये याचा वितळण्याचा बिंदू (melting point) सर्वाधिक आहे. १९२५ मध्ये शोध लागलेले रेनियम हे नैसर्गिकरित्या आढळणारे शेवटचे स्थिर मूलद्रव्य आहे ज्याचा शोध लागला. त्याची अत्यंत कडकपणा, गंज प्रतिरोधकता आणि उच्च वितळण्याचा बिंदू यांसारख्या गुणधर्मांमुळे ते विशेष उच्च-कार्यक्षमतेच्या अनुप्रयोगांमध्ये (applications) अत्यंत मौल्यवान ठरते.
नैसर्गिकरित्या आढळणे आणि स्रोत
रेनियम पृथ्वीच्या कवचातील (अर्थ क्रस्ट) सर्वात दुर्मिळ मूलद्रव्यांपैकी एक आहे, जे सरासरी प्रति अब्ज एक भाग या एकाग्रतेने आढळते. ते निसर्गात मुक्त धातू म्हणून अस्तित्वात नाही, परंतु ते प्रामुख्याने सल्फाइड खनिज मोलिब्डेनाइट ($\text{MoS}_2$) मध्ये एक सूक्ष्म घटक म्हणून आढळते, जे मोलिब्डेनमचे मुख्य धातुक (अयस्क) आहे. तांबे आणि प्लॅटिनमच्या धातुकांमध्ये (ores) देखील ते कमी प्रमाणात असू शकते. रेनियम हे खाणकामासाठी प्राथमिक लक्ष्य असलेले कोणतेही ज्ञात धातुक साठे (ore bodies) नाहीत; त्याचे निष्कर्षण (extraction) नेहमीच उप-उत्पादन (byproduct) म्हणून केले जाते.
भारतामध्ये तामिळनाडूतील करदिकुट्टम आणि अलंगयम सारख्या प्रदेशात तसेच इतर राज्यांमध्ये मोलिब्डेनमचे साठे असले तरी, त्यांचा शोध प्रामुख्याने मोलिब्डेनमसाठीच घेतला जातो. जागतिक रेनियम उत्पादन चिली, युनायटेड स्टेट्स, कझाकस्तान आणि पोलंडसारख्या मोठ्या मोलिब्डेनम खाणकाम असलेल्या देशांमध्ये केंद्रित आहे.
निष्कर्षण आणि प्रक्रिया
मोलिब्डेनम सल्फाइड धातुकांच्या प्रक्रियेदरम्यान रेनियमचे औद्योगिक निष्कर्षण जवळजवळ पूर्णपणे उप-उत्पादन म्हणूनच केले जाते. जेव्हा मोलिब्डेनाइट सांद्रता (concentrates) भाजली जाते (roasted) आणि मोलिब्डेनम ट्रायऑक्साइड ($\text{MoO}_3$) तयार केले जाते, तेव्हा धातुकात (ore) असलेले रेनियम रेनियम हेप्टऑक्साइड ($\text{Re}_2\text{O}_7$) मध्ये ऑक्सिडाइज (oxidizes) होते, जे भाजण्याच्या तापमानात अस्थिर (volatile) असते.
अस्थिर रेनियम हेप्टऑक्साइड धुराच्या वायूंमधून (flue gases) वाहून जाते. हे वायू नंतर रेनियम पकडण्यासाठी पाण्याने स्वच्छ केले जातात, ज्यामुळे पर्रेनिक ऍसिड ($\text{HReO}_4$) तयार होते. हे आम्लयुक्त द्रावण नंतर आयन एक्सचेंज किंवा सॉल्व्हेंट एक्सट्रॅक्शन पद्धतींद्वारे शुद्ध केले जाते. शुद्ध रेनियम द्रावण अनेकदा अमोनियम पर्रेनट ($\text{NH}_4\text{ReO}_4$) म्हणून, एक पांढरे स्फटिकी मीठ म्हणून, अवक्षेपित (precipitated) केले जाते. रेनियम धातूची पावडर नंतर अमोनियम पर्रेनटपासून उच्च तापमानात हायड्रोजनसह रिडक्शन (reduction) करून तयार केली जाऊ शकते. पुढील प्रक्रियेद्वारे, जसे की पावडर धातूविज्ञान (powder metallurgy), रेनियमला इच्छित आकारात तयार करण्यासाठी वापरले जाते.
रेनियमचे प्रमुख औद्योगिक उपयोग
रेनियमचे अद्वितीय गुणधर्म अनेक महत्त्वाच्या औद्योगिक अनुप्रयोगांमध्ये, प्रामुख्याने उच्च-कार्यक्षमतेच्या क्षेत्रांमध्ये वापरले जातात.
उच्च-तापमान सुपरअलॉयज
रेनियमचा एक महत्त्वाचा उपयोग निकेल-आधारित सुपरअलॉयजमध्ये मिश्रधातू घटक (alloying agent) म्हणून आहे. हे सुपरअलॉयज विमानांच्या जेट इंजिनमधील टर्बाइन ब्लेड्स आणि ऊर्जा निर्मितीसाठी वापरल्या जाणाऱ्या गॅस टर्बाइनच्या निर्मितीसाठी आवश्यक आहेत. रेनियमच्या मिश्रणामुळे या मिश्रधातूंची उच्च-तापमान क्रिप ताकद (creep strength) आणि थर्मल फॅटीग प्रतिरोधकता (thermal fatigue resistance) सुधारते, ज्यामुळे इंजिन अधिक कार्यक्षमतेने उच्च तापमानात काम करू शकतात. भारतीय विमान वाहतूक, व्यावसायिक आणि संरक्षण दोन्ही, या प्रगत सामग्रीचा वापर करणाऱ्या जेट इंजिनवर अवलंबून आहे, ज्यामुळे रेनियम अप्रत्यक्षपणे देशाच्या हवाई वाहतूक आणि सुरक्षेसाठी एक महत्त्वाचे घटक बनते.
पेट्रोलियम शुद्धीकरणामध्ये उत्प्रेरक
बायमेटलिक प्लॅटिनम-रेनियम उत्प्रेरकांमध्ये (catalysts) रेनियम एक प्रमुख घटक आहे. हे उत्प्रेरक पेट्रोलियम शुद्धीकरण उद्योगात उच्च-ऑक्टेन, शिसे-मुक्त गॅसोलीन (पेट्रोल) आणि इतर पेट्रोकेमिकल उत्पादनांच्या निर्मितीसाठी मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात. हे उत्प्रेरक रिफॉर्मिंग प्रक्रिया सुलभ करतात, जे कमी-ऑक्टेन हायड्रोकार्बनला उच्च-ऑक्टेन सुगंधी संयुगांमध्ये (aromatic compounds) रूपांतरित करतात, ज्यामुळे इंधनाची गुणवत्ता सुधारते. इंडियन ऑइल कॉर्पोरेशन, रिलायन्स इंडस्ट्रीज आणि भारत पेट्रोलियमद्वारे चालवल्या जाणाऱ्या प्रमुख भारतीय तेल शुद्धीकरण प्रकल्पांमध्ये (oil refineries) भारताच्या ऊर्जा गरजा पूर्ण करण्यासाठी अशा उत्प्रेरकीय प्रक्रिया वापरल्या जातात.
विद्युत अनुप्रयोग
त्याच्या उच्च वितळण्याच्या बिंदू आणि आर्क इरोजनला (arc erosion) प्रतिकारशक्तीमुळे, रेनियम विशेष विद्युत अनुप्रयोगांमध्ये (electrical applications) वापरले जाते. हे मास स्पेक्ट्रोमीटर आणि उच्च-तापमान स्थिर इलेक्ट्रॉन उत्सर्जक (electron emitters) आवश्यक असलेल्या इतर विश्लेषणात्मक उपकरणांमध्ये फिलामेंट सामग्री (filament material) म्हणून कार्य करते. हे अत्यंत उच्च तापमानाच्या वातावरणासाठी डिझाइन केलेल्या विशिष्ट प्रकारच्या विद्युत संपर्क (electrical contacts) आणि थर्मोकपल्समध्ये (thermocouples) देखील वापरले जाते.
वैद्यकीय आणि वैज्ञानिक उपकरणे
त्याच्या उच्च घनता आणि एक्स-रे (X-rays) तयार करण्यातील कार्यक्षमतेमुळे, रेनियम एक्स-रे ट्यूबमध्ये, विशेषतः मॅमोग्राफीसाठी (mammography), लक्ष्य सामग्री (target material) म्हणून वापरले जाते. शिवाय, रेनियमचे काही किरणोत्सर्गी समस्थानिक (radioactive isotopes), जसे की रेनियम-१८६ आणि रेनियम-१८८, कर्करोगाच्या उपचारांसाठी अणुवैद्यकीय (nuclear medicine) उपचारात्मक उद्देशांसाठी, विशेषतः ब्रेकीथेरपी (brachytherapy) आणि लक्ष्यित रेडिओन्यूक्लाइड थेरपीमध्ये (targeted radionuclide therapy) वापरले जातात.
इतर विशिष्ट उपयोग
या प्रमुख अनुप्रयोगांव्यतिरिक्त, रेनियम काही प्रगत धातूच्या लेपनांमध्ये (metallic coatings) मिश्रधातू घटक (alloying elements) म्हणून, काही रॉकेट इंजिनच्या नोजल्समध्ये (rocket engine nozzles) त्याच्या उच्च-तापमान सामर्थ्यासाठी, आणि विशेष व्हॅक्यूम फर्नेसमध्ये (vacuum furnaces) एक घटक म्हणून देखील वापरले जाते.