Ülevaade selle tiheda metalli omadustest ja rakendustest
Platinum on tihe, stabiilne ja haruldane metall, mida sageli kasutatakse ehetes selle atraktiivse, hõbedase välimuse, meditsiiniliste, elektrooniliste ja keemiliste rakenduste tõttu oma erinevate ja ainulaadsete keemiliste ja füüsikaliste omaduste tõttu.
Omadused
- Atomic Symbol: Pt
- Atomic Number: 78
- Element Kategooria: Transition metal
- Tihedus: 21,45 g / cm3
- Sulamistemperatuur: 3214,9 ° F (1768,3 ° C)
- Keemispunkt: 6917 ° F (3825 ° C)
- Mohi kõvadus: 4-4.5
Omadused
Platinummetallil on mitmeid kasulikke omadusi, mis selgitab selle rakendust paljudes tööstusharudes. See on üks tihedamaid metallelemente - peaaegu kaks korda tihedam kui plii - ja väga stabiilne, andes metallile suurepärased korrosioonikindlad omadused. Hea elektrijuht, plaatina on ka leevendav ja plastiline.
Platinum peetakse bioloogiliselt sobivaks metalliks, sest see on mittetoksiline ja stabiilne, nii et see ei reageeri ega kahjusta keha kudesid. Hiljutised uuringud on näidanud, et teatud vähkkasvajate rakkude kasvu pärssimiseks on plaatina.
Ajalugu
Plaatin-grupi metallide (PGM) sulamit, mis sisaldab plaatinat, kasutati Thebesi korpuse kaunistamiseks, Egiptuse haud, mis pärineb umbes 700BC-st. See on plaatina varasem teadaolev kasutamine, kuigi pre-Columbian lõuna-ameeriklased ka kaunistused kullast ja plaatina sulamid .
Hispaania konquistadorsid olid esimesed eurooplased, kes mett puutuvad kokku, kuigi nad leidsid, et nende hõbedase jälitamise tõttu on neil sarnane välimus. Nad viitasid metallile Platina - Plata versioon, hispaania sõna hõbedat - või Platina del Pinto sellepärast, et see avastati Sandos tänapäeva Columbia pinnal Pinto jõe kallastel.
Kuigi 17. sajandi keskel õppisid mitmed inglise, prantsuse ja hispaania keemia laborid, oli Francois Chabaneau esimene, kes toodeti 1783. aastal plaatina metalli puhta proovi. 1801. aastal avastas inglane William Wollaston meetodi metalli tõhusaks kaevandamiseks maagi, mis on väga sarnane täna kasutatava protsessiga.
Platinum metalli hõbedane välimus tõi selle kiiresti väärtusliku tooraine hulka ja rikkad, kes otsisid uusimatest väärismetallidest valmistatud ehteid.
Kasvukas nõudlus tõi kaasa 1890. aasta Uurali mägede suurte hoiuste ja 1888. aastal Kanada avamise, kuid leiukoht, mis fundamentaalselt muudaks plaatina tulevikku, ei tulnud alles 1924. aastal, kui Lõuna-Aafrika põllumajandustootja sattus jõesängis üle plaatina nugget. Lõppkokkuvõttes viis geoloog Hans Merensky välja Bushveldi tuumakompleksi - maailma suurima plaatina ladestumise eest.
Kuigi plaatina tööstuslikud rakendused (nt süüteküünalde katted) kasutati 20. sajandi keskpaigaks, on enamus praegustest elektroonikaseadmetest, meditsiinilistest ja autotööstuslikest rakendustest alles välja töötatud alates 1974. aastast, mil USA õhukvaliteedi määrused alustasid autokatalüsaatori ajastut.
Sellest ajast alates on plaatinumiks saanud ka investeerimisinstrument ja seda kaubeldakse New Yorgi kaubamärgibörsil ja London Platinumi ja Palladiumi turul.
Tootmine
Kuigi plaatina kõige sagedamini looduslikult esineb laienemiskohtades, plaatina ja plaatina-rühma metalli (PGM) kaevandajad eemaldavad tavaliselt sperülliidi ja kooperatiivi metallist kaks plaatina sisaldavat maagi.
Platinum leitakse alati teiste PGM-ide kõrval. Lõuna-Aafrika Bushveldi kompleksis ja piiratud arvul muudes maagis asuvates organites esineb PGM-sid piisavas koguses, et muuta nende metallide ekstraheerimine ökonoomsemaks; samas kui Venemaa Norilskis ja Kanadas Sudbury hoitakse plaatina ja teisi PGM-sid kui nikli ja vase kõrvalsaadusi.
Maardla plaatina väljavõtmine on nii kapitali kui töömahukas. Selle tulemusena võib kuluda kuni kuus kuud ja 7-12 tonni maagi, et toota üks puhas plaatina toorjuust (31.135 g).
Selle protsessi esimene samm on purustada plaatina sisaldavat maagi ja panna see veega sisaldavasse reagenti; protsessi, mida nimetatakse "vahu levikuks".
Ujuvuse ajal pumbatakse õhku läbi maagilise vesilahuse. Platinum osakesed seotakse keemiliselt hapnikuga ja tõusevad pinnale vahusse, mis on edasiseks rafineerimiseks eemaldatud.
Pärast kuivatamist sisaldab kontsentreeritud pulber ikkagi vähem kui 1% plaatina. Seejärel soojendatakse elektriahjudes temperatuuril üle 2732 ° F (1500 ° C) ja õhku puhutakse uuesti läbi, eemaldades raua ja väävli lisandeid.
Niklit, vase ja koobalti ekstraheerimiseks kasutatakse elektrolüütilisi ja keemilisi meetodeid, mille tulemusena saadakse kontsentratsioon 15-20% PGM-st.
Plaatina metalli lahustamiseks mineraalsest kontsentraadist kasutatakse vesilahust (lämmastikhappe ja vesinikkloriidhappe moodustumist), moodustades kloriidi, mis moodustab kloori, mis moodustab kloroplatiinhappe moodustamiseks plaatina.
Viimase sammuna kasutatakse ammooniumkloriidi, et muuta kloroplatiinhape ammooniumheksakloroplatatiiniks, mida saab põletada puhta plaatina-metalli moodustamiseks.
Hea uudis on see, et see pika ja kalli protsessi käigus ei toodeta esmastest allikatest pärinevat plaatinat. Ameerika Ühendriikide geoloogiauuringu (USGS) andmetel oli kogu maailmas 2012. aastal toodetud plaatina puhul ligikaudu 30% kogu ringlussevõetud allikatest toodetud plaatina.
Bushveldi kompleksile keskendudes on Lõuna-Aafrika suurim plaatina tootja, kes tarnib üle 75% kogu maailma nõudlusest, samas kui Venemaa (25 tonni) ja Zimbabwe (7,8 tonni) on ka suured tootjad. Anglo Platinum (Amplats), Norilsk Nickel ja Impala Platinum (Implats) on suurimad plaatina- metalli üksiktootjad .
Taotlused
Metalli puhul, mille aastane ülemaailmne toodang on vaid 192 tonni, leidub paljudes igapäevastes toodetes plaatina ja on kriitilise tähtsusega nende tootmiseks.
Suurim kasutamine, mis moodustab ligikaudu 40% nõudlusest, on ehtetehas, kus seda kasutatakse peamiselt valge kullaga sulamist. Hinnanguliselt üle 40% Ameerika Ühendriikides müüdavatest pulmarõngatest sisaldab mõnda plaatinat. USA, Hiina, Jaapan ja India on suurimad plaatinatoodete ehted.
Platinumi korrosioonikindlus ja kõrgtemperatuuriline stabiilsus muudavad selle keemiliste reaktsioonide katalüsaatori ideaalseks. Katalüsaatorid kiirendavad keemilisi reaktsioone ilma, et neid protsessis keemiliselt muudetakse.
Platinumi peamine rakendus selles sektoris, mis moodustab umbes 37% kogu metallisisendi nõudlusest, on katalüüsmuundurites autodele. Katalüüsmuundurid vähendavad heitgaaside tekitatud kahjulikke kemikaale, algatades reaktsioone, mis muudavad üle 90% süsivesinikest (süsinikmonooksiid ja lämmastikoksiidid) muudesse, vähem kahjulikeks ühenditeks.
Platinumit kasutatakse ka lämmastikhappe ja bensiini katalüsaatoriks; kütuses oktaanarvude suurendamine.
Elektroonikatööstuses kasutatakse laserplaatide jaoks pool-kristallide valmistamiseks plaatinat tiiblit, samal ajal kasutatakse sulamit arvutite kõvaketaste magnetketaste valmistamiseks ja kontaktide vahetamiseks autotööstuse juhtimisseadmetes.
Meditsiinitööstuse nõudlus kasvab, sest plaatina saab kasutada nii oma elektrit juhtivates omadustes kui ka südamestimulaatori elektroodides, samuti kõne- ja võrkkesta implantaatides ning ravimite vähivastaste omaduste (nt karboplatiin ja tsisplatiin) suhtes.
Allpool on nimekiri paljude teiste plaatina rakenduste kohta:
- Rodiumi abil kasutatakse kõrgtemperatuurseid termopaare
- Tehke optiliselt puhta, lame klaasi telerite, LCD-de ja monitoride jaoks
- Tehke kiudoptika jaoks klaasi niidid
- Sulamid, mida kasutatakse mootorsõidukite ja lennukiga süüteküüniste otste jaoks
- Kulda asendades elektrooniliste ühendustega
- Keraamiliste kondensaatorite katted elektroonikaseadmetes
- Kõrgsurvega sulamid reaktiivkütuse pihustite ja rakettmürskude jaoks
- Hambaimplantaadid
- Kvaliteetsete flöötte tegemine
- Suitsu- ja süsinikmonooksiidi detektorid
- Silikoonide valmistamiseks
- Raseerimiskatete kattekihid
Allikad:
Wood, Ian. 2004. Platinum . Benchmark Books (New York).
International Platinum Group Metals Association (IPA).
Allikas: http://ipa-news.com/
USGS: Platinum grupi metallid.
Allikas: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/platinum/