Платина: характеристики металла, свойства, основные месторождения

Платина: характеристики металла, свойства, основные месторождения

Платина (производная от испанского слова Platino) – высокой плотности, относительно редкий и потому дорогостоящий химический элемент серебристо-белого цвета. Для основной массы людей это, пожалуй, все имеющиеся сведения о платине. Название элемента (перевод с испанского языка) звучит как «малое серебро». Впервые химический элемент обнаружили на территории Латинской Америки вначале 18-го века. Поэтому металл можно считать сравнительно недавним открытием по сравнению с давно привычными всем металлами — железом и медью. Платина быстро снискала применение в конструкциях каталитических нейтрализаторов. Этот металл снискал применение в стоматологии, научном оборудовании, производстве  ювелирных изделий.

Редкий и дорогой природный ресурс

Применительно к полезным ископаемым, платина занимает 72-е место в ряду всех существующих химических элементов, составляющих содержимое земной коры. Учитывая существование в таблице только 94 природных элементов, становится понятным статус платины как «редкого» элемента.

Соответственно, редкость платины порождает высокую стоимость на коммерческом рынке. На момент публикации стоимость килограмма платины составляет 1 760 000 руб. И это самый низкий показатель цены за последние десять лет. Помимо стоимости, редкому металлу присущ ещё целый ряд уникальных свойств.

Русская платина в слитках
Таким выглядит редкий дорогой металл, добытый и сформированный в слитки на месторождениях, расположенных на территории России – страны, занимающей второе место в рейтинге добычи

Структура платины очень плотная, поэтому, к примеру, болванка металла, величина которой эквивалентна величине средней комплектности человека, по весу будет в 25 раз тяжелее. Вес такой платиновой болванки составит примерно 2000-2500 кг.

Принадлежность в таблице Менделеева

Платина располагается под номер 78 в таблице Менделеева и принадлежит группе VII среди элементов, объединённых общей категорией переходных металлов. Ближайшими соседями платины выступают:

  • иридий,
  • осмий,
  • палладий,
  • родий,
  • рутений.

Эти пять химических элементов вместе с платиной относят к металлам платиновой группы (МПГ). Набор хорошо известен своими каталитическими свойствами — ускорением химических реакций без изменения самих процессов. Каталитические свойства платины известны с 1820-х годов. Тогда присущие металлу свойства впервые обнаружил немецкий химик Иоганн Вольфганг Доберейнер.

Моменты, связанные с открытием и добычей

Несмотря на открытие платины только вначале 18 века, платиновые металлы (платиносодержащие сплавы) получили известность намного раньше. Впрочем, есть версия первой характеристики платины, датируемой 1557 годом, составление которой принадлежит итальянскому химику Юлию Скалигеру.

Металл платина производства Зимбабве
Металл, добытый практически в чистом виде на месторождениях Зимбабве – одной из стран, входящих в число лидеров по разработке платиносодержащих месторождений

Реально же породу обнаружили (достаточно большими залежами) испанские разработчики серебряных рудников в 1750 году на территории Рио-Пинто а Колумбии. Обнаруженную породу испанцы назвали «малым серебром» («белым золотом»).

Если сравнивать многие другие элементы, платина характерна доступом в чистой металлической форме. Обычно в чистом виде попадают самородки, легированные другими платиновыми металлами. Также существует форма минеральной руды — сперрилит (арсенид платины).

Добыча осуществляется по всему миру, однако крупнейшими производителями (по порядку объёмов) являются:

  • Южная Африка (самая богатая добыча),
  • Россия,
  • Канада,
  • Зимбабве.

На пятой позиции по объёмам добычи остаются Соединенные Штаты. Американцами разрабатываются два выделенных платиновых рудника на территории южной и центральной части штата Монтаны (Стиллуотер и Восточный Боулдер).

Крупнейшие в мире запасы платины (около 63 млн. кг) находятся на территории Южно-Африканского Бушвелдского комплекса. В частности, отмечаются три минеральных региона:

  1. Меренский риф (Merensky Reef).
  2. Риф Верхней группы 2 (UG2).
  3. Платриф (Platreef).

Цифры запасов меняются год от года, но примерно около 60–70% металлов платиновой группы и непосредственно платины приходят именно из этого источника.

Продукт переработки и особенности добычи

Небольшая доля платины также производится как побочный продукт переработки меди. Например, такой процесс задействован на рудниках американских штатов Техаса и Юты.

По данным Геологической службы США, переработка нового и старого лома (около 110 000 кг) превосходит добычу рудников (16 900 кг).

Примерно половина сырья поступает от старых каталитических нейтрализаторов, остальная часть от переработанного электронного оборудования и ювелирных изделий.

Платиновые струны гитары
Платиновые струны на электрогитаре американского производства. По мере выхода инструмента из строя, ценные струны должны отправиться на переработку – как сырьё для американского производства редкого металла

Если проникнуть вглубь богатых платиной месторождений, обнаружится смесь искомого элемента с другими ценными элементами платиновой группы, а также другими полезными и нередко дорогими металлами:

  • золотом,
  • медью,
  • никелем.

Встречаются также и менее дорогие, широко распространённые элементы, например, железо и сера. Как в таком случае превращается платиносодержащая руда в чистый продукт, который допустимо использовать, скажем, каталитическим нейтрализатором выхлопных газов автомобиля?

Точный процесс переработки руды зависит от содержимого компонентов. А содержимое руды варьируется от места к месту добычи. Другими словами, в разных частях света используются совершенно разные процессы переработки платиносодержащей руды.

Переработка платины на рудниках Южной Африки

На территории рудников Южной Африки переработка предполагает использование отходов производства никеля и меди, называемых «никель-медный штейн». Элементы платиновой группы составляют всего 0,14% штейна — примерно 1,4 кг на тонну. Небольшое количество МПГ извлекается с помощью плавки, электролиза, химической очистки.

Никель-медный штейн
Никель-медный штейн – основа, обработкой которой начинается процесс получения представителя «благородных» металлов – платины Южно-Африканского производства

На первом этапе измельченный штейн выплавляется в доменной печи с целью удаления меди и серы. После плавки остаётся никелевый штейн и металлы платиновой группы. Медь и никель отдельно выполняются электродами, которые очищаются процессом электролиза.

Так получают чистые медные или никелевые блоки и остаточную анодную слизь, содержащую набор МПГ. Слизь обрабатывается химическим путём посредством сложного, многоступенчатого процесса, разделяющего основу на шесть полезных компонентов МПГ:

  • платину,
  • палладий,
  • иридий,
  • родий,
  • рутений,
  • осмий.

Физические и химические свойства платины

Физические свойства платины — тяжёлая, мягкая, пластичная (легко обрабатывается — легче обрабатывать только серебро и золото). Благодаря пластичности, легко протягивается в провода. Имеет довольно высокую температуру плавления (около 1770°C) .

С химической точки зрения элемент часто называют благородным металлом, учитывая крайне низкую активность. Платина не реагирует на кислород, присутствующий в составе окружающего воздуха, а потому не ржавеет и не тускнеет. Отмечается достаточно высокая устойчивость к воздействию кислот.

Ювелирные украшения из платины
Ювелирные изделия из благородного «белого золота» находят спрос ничуть не уступающий спросу на золотые и серебряные изделия. К тому же «белое золото» активно применяется в стоматологической практике

Химики нередко именуют элемент «волшебным», учитывая эффективные свойства, проявляющиеся в конструкциях каталитических нейтрализаторов. Однако использование такой конструкции каталитических нейтрализаторов обходится настолько дорого, что нередко используется альтернатива из платиновой группы – палладий и другие.

Легкость формования платины, инертность (химическая нереактивность) делает этот химический элемент особенно подходящим для производства ювелирных изделий. Нереактивность также положительно отражается на производстве зубных пломб, хирургических инструментов, аппаратов научных лабораторий. Кроме того, платина находит важные применения в сфере электротехнической промышленности, при изготовлении лазеров и различных фотоматериалов.


При помощи информации: ExplainThatStuff


Добавить комментарий

Внимание: Спам не пройдёт. Работает фильтрация комментариев. *