Родий (Rh) - каталитикалық түрлендіргіштердің ішінде табылған ең сирек және ең бағалы бағалы металдардың бірі. Ол өте аз мөлшерде болса да, ол көліктің пайдаланылған газдарын тазалауда үлкен рөл атқарады - бұл каталитикалық түрлендіргіштердің жиі ұрлыққа бағытталғанының үлкен себебі. Бұл мақалада біз каталитикалық түрлендіргіште родийдің қанша екенін, оның мөлшеріне не әсер ететінін және ол неге соншалықты маңызды екенін зерттейміз.
1. Родий дегеніміз не?
Родий – а платина тобының металы (PGM), платинамен (Pt) және палладиймен (Pd). Ол өзінің ерекше қабілетімен танымал азот оксидтерін азайту (NOₓ) — іштен жанатын қозғалтқыштар шығаратын ең зиянды ластаушы заттардың бірі.
- Таңба: Rh
- Балқу нүктесі: 1964°C (3567°F)
- Түсі: Күміс-ақ
- Негізгі қолдану: Автомобиль катализаторлары (әлемдік сұраныстың 80%-дан астамы)
Родий өте сирек кездеседі — жер қыртысында миллионға 0,000037 бөлікте ғана кездеседі. Алтыннан 100 есе сирек.
2. Каталитикалық түрлендіргіштегі родийдің рөлі
а үш жақты каталитикалық түрлендіргіш (TWC), родий маңызды химиялық реакцияларды орындау үшін платина және палладиймен жұмыс істейді:
| Функция | Газбен өңделген | Реакция |
|---|---|---|
| Қысқарту | Азот оксидтері (NOₓ) | NOₓ → N₂ + O₂ |
Родиум арнайы мақсаттарға арналған ЖОҚ және ЖОҚ₂, оларды зиянсыз азотқа (N₂) және оттегіге (O₂) айналдырады. Родий болмаса, көліктер азот оксидтерінің көп мөлшерін шығаратын еді - бұл түтін мен қышқыл жаңбырдың негізгі үлесі.
3. Каталитикалық түрлендіргіштің ішінде шын мәнінде қанша родий бар?
Каталитикалық түрлендіргіштегі родийдің нақты мөлшері мыналарға байланысты өзгереді:
- Көлік түрі (шағын көлік пен жүк көлігі)
- Эмиссиялық стандарттар (Еуро 3, Еуро 6, EPA деңгейі 3)
- Өндіруші және модель
| Көлік түрі | Болжалды родий мазмұны |
|---|---|
| Шағын көлік | 0,05 – 0,10 грамм |
| Орташа көлік | 0,10 – 0,20 грамм |
| Үлкен жол талғамайтын көлік немесе жүк көлігі | 0,20 – 0,30 грамм |
| Өнеркәсіптік немесе дизельдік қолданбалар | 0,30 – 0,50 грамм |
Тіпті жай Бірлігіне 0,1 грамм, мән айтарлықтай болуы мүмкін. Родий бағасынан асатын кезде Бір грамм үшін 400 доллар (және соңғы жылдары бір унция үшін 25 000 доллардан жоғары) конвертерлердің неліктен құнды екенін түсіну оңай.
4. Родий мазмұны басқа бағалы металдарға қарсы
| Металл | Әдеттегі сома (бір түрлендіргішке) | Орташа баға (USD/g) | Негізгі функция |
|---|---|---|---|
| Платина (Pt) | 1-2 грамм | 30-40 доллар | Тотығу (CO, HC) |
| Палладий (Pd) | 2-7 грамм | $25–35 | Тотығу (CO, HC) |
| Родий (Rh) | 0,05-0,3 грамм | 400-500 доллар | Азайту (NOₓ) |
Родийдің мөлшері әлдеқайда төмен болғанымен, ол жалпы бағалы металдар жүктемесінің ең жоғары пайыздық үлесін береді.
5. Родий мөлшеріне әсер ететін факторлар
- Эмиссия ережелері: Қатаң стандарттар (мысалы, Euro 6, EPA Tier 3) NOₓ азайту үшін көбірек родийді қажет етеді.
- Көлік түрі: Үлкенірек қозғалтқыштар катализатордың көбірек бетінің ауданын және осылайша көбірек родийді қажет етеді.
- Конвертер дизайны: Қазіргі түрлендіргіштер шығындар мен өнімділікті теңестіру үшін оңтайландырылған коэффициенттерді жиі пайдаланады (Pd:Rh немесе Pt:Rh).
- Өндіруші стратегиясы: Кейбір автомобиль өндірушілер родий шығындарын азайту үшін палладий немесе платинаны көбірек пайдаланады.
6. Родий неге сонша құнды?
Родиумның бағасы мынаған байланысты өте сирек, шығарындыларды бақылауда жоғары сұраныс, және шектеулі тау-кен жеткізу — көбіне Оңтүстік Африка мен Ресейден.
- Ол тікелей өндірілмейді; бұл платина мен никельді алудың жанама өнімі.
- Жаһандық жылдық өндіріс 30 тоннадан аз3000 тоннадан астам алтынмен салыстырғанда.
- Өнеркәсіптік сұраныс (автокөлік + химиялық катализаторлар) бағаның тұрақсыздығын сақтайды.
7. Родийді қалпына келтіру және қайта өңдеу
Ескі конвертерлер қайта өңделген кезде, мамандандырылған тазартқыштар арқылы бағалы металдар алынады балқыту және химиялық бөлу. Қолданылған каталитикалық түрлендіргіштердің бір тоннасы мыналарды бере алады:
- Платина: ~1500–2000 грамм
- Палладий: ~2000–3000 грамм
- Родиум: ~200-300 грамм
Осыған байланысты қайта өңдеу родийдің маңызды көзі болып табылады, бұл жаңа тау-кен өндіру қажеттілігін азайтуға көмектеседі.
8. Нақты әлемдік құндылық мысалы
Орташа каталитикалық түрлендіргіш құрамында бар делік 0,15 г родий және родий бір грамм үшін 450 долларды құрайды:
0,15 г × $450 = Родий құны бойынша $67,50 (тек родийден ғана!)
Платинаны және палладийді қоссаңыз, жалпы металл құны бір конвертер үшін 150-300 доллардан асуы мүмкін.
9. Родийді пайдаланудағы болашақ тенденциялар
Шығындарды азайту үшін өндірушілер:
- пайдалануды арттыру палладий алмастырғыш ретінде.
- Даму родийсіз катализаторлар негізгі металдарды немесе перовскит материалдарын пайдалану.
- Оңтайландыру катализатор қабатының конструкциялары аз Rh көмегімен жоғары тиімділікке қол жеткізу.
Сонда да родий қалады таптырмас өнімділігі жоғары және аз шығарындылары бар қозғалтқыштар үшін.
Қорытынды
Родий салмағы бойынша каталитикалық түрлендіргіштің бір бөлігін ғана құрауы мүмкін, бірақ оның әсері - экологиялық және экономикалық тұрғыдан - үлкен. Ширек грамнан аз родий бар әрбір конвертер зиянды NOₓ шығарындыларын азайтуға көмектеседі және ауаның таза болуына ықпал етеді. Родийдің рөлі мен мәнін түсіну каталитикалық түрлендіргіштердің екеуі де неліктен екенін көрсетеді технологиялық ғажайыптар және жоғары құнды активтер.
