Иридий — очень редкий металл из того же семейства, что и платина, который образуется только в ходе бурных космических процессов, таких как образование сверхновых звёзд. Поэтому его редкость на Земле является следствием его редкости во всей Вселенной.
В очищенном виде элемент 77 выглядит как серебристый металл, хотя руда и сплав часто могут иметь радужные цвета, от которых он получил своё название в честь Ириды (Ирис), древнегреческой богини радуги.
Иридий является вторым по плотности природным металлом после осмия. Он также чрезвычайно устойчив к коррозии, даже при температурах до 2000 °C, и имеет температуру плавления 2446 °C.
Эта экстремальная плотность — одна из главных причин редкости этого металла в земной коре, поскольку он погрузился в ядро планеты в период её формирования. Иридий гораздо более распространён в метеоритах. Как следствие, необычно высокая концентрация иридия в слое породы, датируемом 65 миллионов лет, считается важным аргументом в пользу того, что вымирание динозавров произошло из-за удара большого метеорита.
Иридий обычно добывают вместе с другими, более распространёнными металлами, особенно платиной и палладием. В 2024 году в мире было произведено всего 7 тонн иридия.
Так выглядит иридий.
Применение иридия
Тигли
Благодаря своей чрезвычайной жаропрочности и коррозионной стойкости иридий является идеальным материалом для тиглей, используемых в металлургии и химии, в том числе в разработанном польским учёным Яном Чохральским в 1916 году процессе производства крупных оксидных монокристаллов. Это важнейшая технология для производства компонентов многих самых современных устройств. Прежде всего речь идёт о:
• Кремниевых полупроводниках, которые используются в чипах памяти компьютеров, твёрдотельных лазерах и солнечных панелях;
• Сапфировом стекле для смартфонов и других дисплеев;
• Иттриево-алюминиевом гранате (YAG), который применяется в высокоэнергетических лазерах;
• Полупроводниках на основе арсенида галлия, использующихся для производства светодиодных ламп и лазеров, медицинской визуализации и тонкоплёночных солнечных элементов.
Польский химик Ян Чохральский.
Металлические сплавы
При смешивании с другими металлами иридий придаёт полученному сплаву превосходную коррозионную стойкость. Это свойство элемента 77 используется во многих специализированных приложениях, которые требуют высокой эффективности, несмотря на сложную рабочую среду с сочетанием высоких температур, коррозии и трения.
Авиастроение
В большинстве случаев иридий используется в качестве покрытия, наносимого на поверхность критически важной детали, но иногда он также может быть составной частью всего элемента конструкции. Так, детали авиационных двигателей, включая турбины, покрыты слоем иридия, что позволяет таким компонентам работать более плавно, повышая общую эффективность и долговечность моторов.
Космические и военные технологии
По аналогичным причинам иридиевое покрытие используется в ракетных двигателях, что позволяет им быть легче и долговечнее. Так, из иридиевого сплава изготовлены сопла двигателя Merlin ракеты-носителя Falcon 9.
Поскольку иридий очень устойчив к радиации, его можно применять для защиты радиоизотопных термоэлектрических генераторов (РИТЭГов) космических аппаратов, таких как зонды NASA «Voyager» 1 и 2.
Иридий также используется в системах наведения ракет, в частности в головных частях МБР (межконтинентальных баллистических ракет).
Из иридиевого сплава изготовлены сопла двигателя Merlin ракеты-носителя Falcon 9.
Свечи зажигания
Чрезвычайная стойкость иридия позволяет использовать его для производства высококачественных иридиевых свечей зажигания для автомобильных и авиационных двигателей. Такие свечи служат в 3-4 раза дольше обычных.
Катализаторы
Иридий обычно используется в таких важных химических процессах, как превращение метанола в уксусную кислоту, производство хлора, а также специальных химикатов, например, популярного в США гербицида метолахлор.
Медицинская визуализация
Радиоактивный изотоп иридия, иридий-192, используется в медицинских целях. Его получают путём облучения нейтронами нерадиоактивного природного иридия в ядерных реакторах. Иридий-192 используется в качестве источника гамма-излучения в лучевой терапии при лечении онкозаболеваний, особенно рака внутренних органов.
Промышленное применение
Сплав титана и иридия, отличающийся повышенной коррозионной стойкостью, используется для изготовления глубоководных трубопроводов, а также в экструдерах (фильерах) для формирования волокон, таких как вискоза.
В немедицинских целях иридий-192 (наряду с кобальтом-60) является ключевым компонентом для гамма-радиографии, метода, используемого для неразрушающего анализа металлов. Это делается для проверки сварных швов, труб, резервуаров, в том числе высокого давления, и т.д., особенно для таких ответственных применений, как производство военной техники или аэрокосмическая промышленность.
Другие применения
В прошлом иридий широко использовался для укрепления кончиков перьев авторучек. Элемент 77 также был выбран из-за его чрезвычайной прочности и устойчивости к коррозии в качестве базового компонента вместе с платиной для физических эталонов метра и килограммовой массы, хранящихся в Международном бюро мер и весов недалеко от Парижа.
Учитывая космическое происхождение иридия, логично его использовать в космических технологиях.
Рынок и производство иридия
Объём рынка иридия довольно мал. В 2024 году в стоимостном выражении он составил 1,4 млрд долларов, и, как ожидается, будет расти ежегодно в среднем на 4,9% до 2031 года. Это также очень концентрированный рынок, на котором доля ЮАР составляет 80%.
Далее следует Россия, где производство иридия в основном является побочным продуктом добычи палладия и никеля компанией «Норильский никель», а других стран-поставщиков практически нет.
В ЮАР крупнейшими производителями иридия главным образом являются производители платины и палладия: Anglo American Platinum, дочерняя компания Anglo American, Impala Mining и Lonmin, единственная, работающая с первичной рудой иридия. С 2019 года Lonmin является дочерней компанией Sibanye-Stillwater, доля которой в мировом производстве платины и иридия составляет теперь порядка 20%.
Производственная площадка Anglo American Platinum в ЮАР.
Sibanye-Stillwater может быть интересна инвесторам, работающим на рынке иридия, несмотря на возможность его замены в секторе катализаторов на рутений, другой металл, производимый южноафриканской горнодобывающей компанией, который в 3,5 раза более распространён, чем иридий.
Такая рокировка, предусмотренная условиями сделки Sibanye-Stillwater с немецкой технологической группой Heraeus, приведёт к 90%-му сокращению капитальных затрат на производство «зелёного» водорода методом катализа, что откроет новые перспективы для этого вида топлива.
Перевод Виктора Симионова
по материалам сайта https://www.securities.io (США)
