Платина – это плотный, стабильный и редкий металл, который часто используется в ювелирных изделиях из-за его привлекательного серебристого внешнего вида, а также в медицине, электронике и химии из-за его разнообразия и уникальные химические и физические свойства.
Свойства
- Атомарный символ: Pt
- Атомный номер: 78
- Категория элемента: Переходный металл
- Плотность: 21,45 г/сантиметр 3
- Точка плавления: 3214,9 ° F (1768,3 ° C)
- Точка кипения: 6917 ° F (3825 ° C)
- Твердость по Моосу: 4-4,5
Характеристики
Металлическая платина обладает рядом полезных свойств, что объясняет его применение в широком диапазоне отрасли. Это один из самых плотных металлических элементов – почти вдвое более плотный, чем свинец, – и очень стабильный, что придает металлу превосходные коррозионные свойства. Платина, являющаяся хорошим проводником электричества, также податлива (может формироваться без разрушения) и пластична (деформироваться без потери прочности).
Платина – это считается биологически совместимым металлом, потому что он нетоксичен и стабилен, поэтому он не вступает в реакцию с тканями организма и не оказывает на них отрицательного воздействия. Недавние исследования также показали, что платина подавляет рост некоторых раковых клеток.
История
Сплав металлов платиновой группы (МПГ), который включает платину, использовался для украшения Гроба в Фивах, египетской гробницы, которая датируется примерно 700 годом до нашей эры. Это самое раннее известное использование платины, хотя южноамериканцы доколумбовой эпохи также делали украшения из золота и платиновых сплавов.
Испанские конкистадоры были первыми европейцами, с которыми столкнулись металл, хотя они посчитали его помехой в их погоне за серебром из-за его похожего внешнего вида. Они называли этот металл Platina – версия Plata , испанского слова, обозначающего серебро, – или Platina del Pinto . из-за его открытия в песках на берегу реки Пинто в современной Колумбии.
Первая добыча и большое открытие
Несмотря на то, что в середине 18 века его изучали несколько английских, французских и испанских химиков, Франсуа Шабано был первым, кто произвел чистый образец металлической платины в 1783 году. В 1801 году англичанин Уильям Волластон открыл метод эффективного извлечение металла из руды, что очень похоже на процесс, используемый сегодня.
Серебряный внешний вид платинового металла быстро сделал его ценным товаром среди королевских особ и королевских семей. состоятельные люди, которые искали украшения из новейших драгоценных металлов.
Растущий спрос привел к открытию крупных месторождений на Урале в 1824 году и в Канаде в 1888 году, но открытие, которое фундаментально было бы ча Будущее платины появилось только в 1924 году, когда фермер в Южной Африке наткнулся на самородок платины в русле реки.. В конечном итоге это привело к открытию геологом Гансом Меренским магматического комплекса Бушвельд, крупнейшего месторождения платины на Земле.
Недавнее использование платины
Хотя некоторые промышленные применения платины (например, покрытия свечей зажигания) использовались к середине 20-го века, большинство текущих электронных, медицинских и автомобильных приложений были разработаны только с 1974 года, когда правила качества воздуха в США инициировали введение эпоха автокатализаторов.
С тех пор платина стала инвестиционным инструментом и торгуется на Нью-Йоркской товарной бирже и Лондонском рынке платины и палладия.
Производство платины
Хотя платина чаще всего встречается в естественных условиях в россыпных месторождениях, платина и металлы платиновой группы (МПГ) обычно добывают металл из сперрилита и куперита, двух платиносодержащих руд.
Платина всегда находится рядом с другими МПГ. В южноафриканском комплексе Бушвельд и ограниченном числе других рудных тел МПГ встречаются в достаточных количествах, чтобы исключить извлечение этих металлов с экономической точки зрения; в то время как на месторождениях Норильский никель и Канада в Садбери платина и другие МПГ добываются как побочные продукты никеля и меди. Добыча платины из руды требует больших затрат и трудозатрат. Для производства одной тройской унции (31,135 г) чистой платины может потребоваться до 6 месяцев и от 7 до 12 тонн руды.
Первый шаг в этом процесс заключается в измельчении платиносодержащей руды и погружении ее в реагент, содержащий воду; процесс, известный как «пенная флотация». Во время флотации воздух прокачивается через суспензию рудной воды. Частицы платины химически прикрепляются к кислороду и поднимаются на поверхность в виде пены, которую снимают для дальнейшей очистки.
Заключительные этапы производства
После высыхания концентрированный порошок все еще содержит менее 1% платины. Затем его нагревают до температуры более 2732 ° F (1500 ° C) в электрических печах и снова продувают воздух, удаляя примеси железа и серы. Электролитические и химические методы используются для извлечения никеля, меди и кобальта, в результате чего получают концентрат, содержащий 15-20% МПГ.
Царская водка (смесь азотная кислота и соляная кислота) используется для растворения металлической платины из минерального концентрата путем образования хлора, который присоединяется к платине с образованием платинохлористоводородной кислоты. На последнем этапе хлорид аммония используется для преобразования платинохлористоводородной кислоты в гексахлороплатинат аммония, который можно сжигать с образованием чистой металлической платины.
Крупнейшие производители Платина
Хорошая новость заключается в том, что не вся платина производится из первичных источников с помощью этого длительного и дорогостоящего процесса. Согласно статистике Геологической службы США (USGS), около 30% из 8,53 млн унций платины, произведенной во всем мире в 2012 году, было получено из переработанных источников..
Благодаря своим ресурсам, сосредоточенным в комплексе Бушвельд, Южная Африка на сегодняшний день является крупнейшим производителем платины, обеспечивая более 75% мирового спроса, а Россия (25%). тонн) и Зимбабве (7,8 тонны) также являются крупными производителями. Anglo Platinum (Amplats), Norilsk Nickel и Impala Platinum (Implats) – крупнейшие индивидуальные производители металлической платины.
Приложения
Для металла, годовое мировое производство которого составляет всего 192 тонны, платина содержится во многих предметах повседневного обихода и имеет решающее значение для производства.
Самый крупный Использование, на которое приходится около 40% спроса, – это ювелирная промышленность, где он в основном используется в сплаве, из которого делают белое золото. По оценкам, более 40% обручальных колец, продаваемых в США, содержат немного платины. США, Китай, Япония и Индия являются крупнейшими рынками платиновых ювелирных изделий.
Промышленное применение
Устойчивость платины к коррозии и высокотемпературная стабильность делает его идеальным катализатором химических реакций. Катализаторы ускоряют химические реакции, не подвергаясь химическому изменению в процессе.
Основное применение платины в этом секторе, на долю которого приходится около 37% общего спроса на металл. , есть в каталитических нейтрализаторах для автомобилей. Каталитические нейтрализаторы сокращают количество вредных химических веществ в выхлопных газах, инициируя реакции, в результате которых более 90% углеводородов (оксид углерода и оксиды азота) превращаются в другие, менее вредные соединения.
Платина также используется для катализирования азотной кислоты и бензина; повышение октанового числа в топливе. В электронной промышленности платиновые тигли используются для изготовления полупроводниковых кристаллов для лазеров, а сплавы используются для изготовления магнитных дисков для жестких дисков компьютеров и переключающих контактов в автомобильных элементах управления.
Применение в медицине
Спрос в медицинской промышленности растет, поскольку платину можно использовать как из-за ее проводящих свойств в электродах кардиостимуляторов, так и в ушных имплантатах и имплантатах сетчатки глаза, а также в качестве противоракового средства. свойства в лекарствах (например, карбоплатин и цисплатин).
Ниже приведен список некоторых из многих других приложений для платины:
- Родий, используемый для изготовления высокотемпературных термопар.
- Для изготовления оптически чистого плоского стекла для телевизоров, ЖК-дисплеев и мониторов.
- Для изготовления резьбы из стекла для волоконной оптики
- В сплавах, используемых для изготовления наконечников автомобильных и авиационных свечей зажигания.
- Вместо золота в электронных соединениях
- В покрытиях для керамических конденсаторов в электронных устройствах.
- В жаропрочных сплавах для форсунок реактивного топлива и носовых конусов ракет.
- В дентальных имплантатах
- Изготовление высококачественных канавок.
- Детекторы дыма и угарного газа.
- Производство силиконов.
- Покрытия для бритв
v>