Как рождается Ru

История открытия

Открыл его в 1844 году и назвал так немецкий аптекарь, профессор Казанского университета Карл–Эрнст Клаус или Карл Карлович Клаус, как его называли в России, выходец из семьи балтийских немцев. С четырнадцати лет он начал работать в немецкой аптеке. Гимназию не закончил, но в 21 год сдал экзамен на фармацевта, став самым молодым дипломированным аптекарем в России.

В 1819–1825–х годах на Урале были обнаружены богатые месторождения платиновых руд. Платину хотели использовать для чеканки монет. Первоначально исследования, которые проводил Клаус, носили чисто практический характер: он искал оптимальные варианты извлечения платины из уже отработанных руд. Карл предложил методы разделения и получения в чистом виде платиновых металлов. Но главным и отчасти «побочным» результатом стало открытие нового элемента платиновой группы. Клаус назвал его «в честь своего Отечества», как он подчёркивал, рутением. Он первым смог получить рутений в чистом виде, изучил его химические свойства и определил атомный вес. Кстати говоря, открытию рутения предшествовало множество опытов, в том числе и опасных для здоровья, так как в процессе обработки руд образовывались крайне ядовитые вещества. Во время одного из экспериментов Клаус попробовал на вкус (как он это нередко делал) полученное соединение рутения — и получил сильный ожог ротовой полости.

К открытию Клауса в учёном мире отнеслись недоверчиво. Во–первых, он был малоизвестным исследователем, а во–вторых, скорректировал казавшиеся неоспоримыми данные, полученные известным шведским ученым Йенсом Якобом Берцелиусом, который тоже занимался изучением платиновых руд. Лишь после того, как Берцелиус прочитал работу Карла Клауса об открытии рутения и подтвердил правоту коллеги, металл признали.

Рутений обладает большой твёрдостью, но в недостаточно очищенном виде настолько хрупок, что его можно легко стереть в порошок. Получить устойчивый стопроцентный рутений в значительных количествах до сих пор никому не удалось из–за его высокой химической активности. По этой причине до сих пор не установлены такие его характеристики, как предел прочности при растяжении.

Рутений — редкий и рассеянный элемент, его содержание в земной коре составляет 0,005 г/т. Известны только два рутениевых минерала — лаурит RuS2 и рутенарсенид RuAs, встречающиеся в природе крайне редко.

В недрах Таймыра

Рутений — шестой элемент платиновой группы металлов, в которую, помимо него и самой платины, входят палладий, осмий, родий и иридий. При этом рутений, с одной стороны, самый лёгкий, то есть самый неблагородный из «родственников», а с другой — самый редкий из них.

Ежегодно в мире добывается порядка 20 т рутения (для сравнения: платины — порядка 200 т в год). Разведанные запасы в природе — около 5000 т

(платины — 80 000 т). Добыча рутения ведётся всегда попутно с добычей основной руды на месторождениях платины, меди, никеля. Отвалы платиновых горных выработок — главный источник для извлечения рутения. Так как большинство месторождений платины (более 90%) находятся в пяти странах, то и мировые запасы рутения распределяются так же, как и платины (в порядке убывания запасов): ЮАР, США, Россия, Зимбабве, Китай.

Добыча рутения в Заполярном филиале не превышает двух тонн в год, при этом металл проходит долгий процесс последующей переработки.

Технология успеха

В Норильском промышленном районе основной объём рутения добывается из богатых руд рудников «Таймырский» и «Октябрьский». В этой руде нет собственных минералов рутения, он присутствует в составе минералов платиновых металлов и в сульфидных медно–никелевых рудах в виде неупорядоченных твёрдых растворов. В настоящее время не существует способов целевого промышленного выделения рутения из содержащих его руд, добыча ведётся параллельно добыче основных металлов — платины и палладия, никеля и меди. Рутений вместе с остальными металлами платиновой группы проходит комплексную высокотехнологичную переработку, включающую многостадийное гравитационное и флотационное обогащение добытой руды, автогенную плавку, конвертирование и электрорафинирование. Рутений концентрируется в основном конечном продукте Заполярного филиала, содержащем драгоценные металлы, — концентрате платиновых металлов, но большая часть рутения направляется на переработку в Кольскую горно–металлургическую компанию в составе медно–никелевого файнштейна. В процессе переработки этого файнштейна рутений также выделяется в концентрат платиновых металлов.

Концентраты платиновых металлов представляют собой шлам, в котором присутствуют все добытые из руды драгоценные металлы, ожидающие своего отделения друг от друга и выделения как самостоятельных чистых химических элементов. Для их извлечения используется цепочка различных термохимических реакций, занимающих в общей сложности более шести недель.

В настоящее время рутений получают в основном как побочный продукт при аффинировании платины, а также как отходы, возникающие при делении ядерных материалов (плутония, урана, тория). Кроме того, существует технология, позволяющая получать рутений из радиоактивного технеция. Этот процесс осуществляется с помощью нейтронного облучения.

Следует отметить, что способа получить чистый, устойчивый 100–процентный рутений, учёные ещё не придумали. Причиной тому являются химические свойства этого металла, его непредсказуемость и недостаточная изученность.

Товарный вид

Химическая промышленность

Львиная доля рутения используется в химической отрасли. В чистом виде этот металл наносится в виде покрытий, придающих деталям и изделиям механическую, химическую, антикоррозионную устойчивость. Подобная обработка используется в электронике, электро– и радиотехнике, ювелирной отрасли.

Наряду с чистым металлом применение находят и различные соединения рутения: одни — как мощные окислители, другие в качестве красителей добавляются в состав стекла и эмалей, третьи, обладая флуоресцирующими свойствами, применяются соответственно им.

Медицина

Небольшое количество рутения востребовано и в медицине: из него изготавливают исследовательские и лечебные препараты. Некоторые соединения рутения отличаются биологической активностью. Они используются при лечении больных туберкулезом, онкологическими и кожными заболеваниями. Особого внимания заслуживает неорганический краситель, называемый «рутениевый красный». Он применяется в анатомических исследованиях и в гистологии для более контрастного выделения исследуемых тканей и веществ при изучении их под микроскопом.

Аэрокосмическая промышленность

Рутениевыми катализаторами укомплектованы водоочистные космические аппараты. Одной из составляющих сплавов для изготовления турбинных лопастей реактивных двигателей, высокотемпературных деталей ракет, аппаратуры летальных устройств является рутений.

Редакция благодарит за помощь в подготовке серии публикаций рубрики «Элементарно» Леонида Крупнова, заместителя начальника научно–технического управления ЗФ «Норникеля» – главного металлурга.