Áttekintés a sűrű fém tulajdonságairól és alkalmazásairól
A platina egy sűrű, stabil és ritka fém, amelyet gyakran használnak az ékszerek vonzó, ezüstszerű megjelenésében, valamint az orvosi, az elektronikus és a kémiai alkalmazásokban, mivel különböző és egyedi kémiai és fizikai tulajdonságai vannak.
Tulajdonságok
- Atomszimbólum: Pt
- Atomszám: 78
- Elem kategória: Átmeneti fém
- Sűrűség: 21,45 g / cm3
- Olvadáspont: 3214,9 ° F (1768,3 ° C)
- Forráspont: 6917 ° F (3825 ° C)
- Moh keménysége: 4-4.5
Jellemzők
A platina fém számos hasznos tulajdonsággal rendelkezik, amely számos iparágban kifejti alkalmazását. Ez az egyik legsűrűbb fémelem - közel kétszer olyan sűrű, mint az ólom - és nagyon stabil, így a fém kiváló korrózióálló tulajdonságokkal rendelkezik. A jó elektromos vezető, a platina is könnyen olvasható és hajlékony.
A platina biológiailag kompatibilis fémnek tekinthető, mivel nem toxikus és stabil, ezért nem reagál, vagy negatívan befolyásolja a test szöveteit. A legfrissebb kutatások azt is kimutatták, hogy platina bizonyos rákos sejtek növekedését gátolja.
Történelem
A platinacsoport-fémek (PGM-ek) ötvözetét, amely platinat tartalmaz, a Thebes koporsó díszítésére használták, egy egyiptomi sír, amely kb. 700BC-ig nyúlik vissza. Ez a platina legkorábbi ismert felhasználása, jóllehet a kolumbusz előtti dél-amerikaiak aranyból és platina ötvözetekből készült díszeket is készítettek.
A spanyol konquerzerek voltak az első európaiak, akik találkoztak a fémmel, bár hasonló megjelenésük miatt kellemetlenséget találtak az ezüstöt keresve. A fémre Platina - Plata , a spanyol szó az ezüstre - vagy Platinum del Pinto egy változata, a felfedezés a pintoi folyó partjai mentén, a modern Columbia-ban.
Bár számos angol, francia és spanyol vegyész tanulmányozta a 18. század közepén, Francois Chabaneau volt az első, aki 1783-ban gyártott egy tiszta platinafém mintát. 1801-ben angolul William Wollaston felfedezett egy módszert a fém hatékony kivonására érc, ami nagyon hasonlít a mai folyamathoz.
A platinafém ezüstszerű megjelenése hamar felmérte a jogdíjakat és a gazdagok, akik a legfrissebb nemesfémből készült ékszereket keresték.
A növekvő kereslet 1824-ben és 1888-ban az uráli hegységben nagy lelőhelyek felfedezéséhez vezetett, de a platina jövőjét alapvetően megváltoztató felfedezés 1924-ig nem jött el, amikor egy dél-afrikai mezőgazdasági termelő megbotlott egy platinacsúcson egy folyómederben. Ez végül Hans Merensky geológus felfedezéséhez vezetett a Bushveld igneus komplexum, a legnagyobb platina betét a földön.
Bár a XX. Század közepéig néhány platina ipari alkalmazás (pl. Gyújtógyertya bevonat) volt használatban, a jelenlegi elektronikus, orvosi és autóipari alkalmazások nagy része csak 1974 óta alakult ki, amikor az USA-ban a levegőminőségre vonatkozó szabályozás megindította az autokatalizátor korszakát.
Azóta a platina befektetési eszközré vált, és a New York-i Mercantile Exchange-en és a londoni Platinum és Palladium piacon kereskedik.
Termelés
Bár a platina leggyakrabban természetes módon előfordul a placer lerakódásokban, a platina és a platina csoport fém (PGM) bányászai általában kivonják a fémet a sperrylite és a cooperite, két platina tartalmú ércből.
A platina mindig megtalálható más PGM-k mellett. Dél-Afrikában a Bushveld-komplexumban és korlátozott számú más érc-testben a PGM-ek elegendő mennyiségben fordulnak elő, hogy gazdaságossá tegyék ezeket a fémeket; míg az orosz Norilsk és a kanadai Sudbury lerakódásokban a platinát és más PGM-ket a nikkel és a réz melléktermékei kivonják.
A platina kivonása az ércből mind tőke, mind munkaigényes. Legfeljebb 6 hónapig és 7-12 tonnányi ércig tarthat, hogy egy tiszta univerzális tiszta platinát (31.135 g) nyerjen.
Ennek az eljárásnak az első lépése a platina-tartalmú érc összetörése és a vízben lévő reagensbe merítése; a "habos flotáció" néven ismert eljárás.
A flotáció során levegőt szivattyúzunk az érc-víz szuszpenzión keresztül. A platina részecskék kémiailag kapcsolódnak az oxigénhez, és a felszínre emelkednek egy olyan habban, amelyet lefölöznek a további finomításhoz.
Száradás után a koncentrált por még kevesebb mint 1% platint tartalmaz. Ezután az elektromos kemencékben felhevítik a 2732F ° -ot (1500C °), és a levegőt ismét átszivározták, eltávolítva a vas- és kénszennyezéseket.
Elektrolitikus és vegyi technikákat alkalmaznak a nikkel, a réz és a kobalt kivonására, ami 15-20% PGM koncentrátumot eredményez.
Az Aqua regia (salétromsav és sósav előállítása) a platina fémjének az ásványi koncentrátumból történő feloldására szolgál klór-platina hozzáadásával keletkező klór-platininsav előállításához.
Az utolsó lépésben az ammónium-kloridot használják a klórplatinsav ammónium-hexaklór-platinátvá történő átalakítására, amely tiszta platinafém előállítására égethető.
A jó hír az, hogy nem minden platina származik elsődleges forrásokból ebben a hosszú és drága folyamatban. A United States Geological Survey (USGS) statisztikája szerint a 2012-ben világszerte gyártott 8,53 millió uncia platina mintegy 30% -a újrahasznosított forrásokból származik.
A Bushveld-komplexumra összpontosuló forrásokkal Dél-Afrika messze a platina legnagyobb gyártója, a világkereslet több mint 75% -át kínálja, míg Oroszország (25 tonna) és Zimbabwe (7,8 tonna) szintén nagy gyártók. Az Anglo Platinum (Amplats), a Norilsk Nikkel és az Impala Platinum (Implats) a legnagyobb platinafém - gyártók .
Alkalmazások
Egy olyan fém esetében, amelynek éves globális termelése mindössze 192 tonna, a platina számos hétköznapi tétel előállításában fontos és fontos.
A kereslet mintegy 40% -át kitevő legnagyobb felhasználás az ékszeripar, ahol elsősorban az arany ötvözetű ötvözetet használják. Becslések szerint az Egyesült Államokban értékesített jegygyűrűk több mint 40% -a tartalmaz platinalemezt. Az USA, Kína, Japán és India a platina ékszerek legnagyobb piaca.
A platina korrózióállósága és magas hőmérsékleti stabilitása ideális katalizátorként szolgál a kémiai reakciókban. A katalizátorok kémiai reakciókat gyorsítanak anélkül, hogy kémiailag megváltoztatnák a folyamatot.
A Platinum fő alkalmazási területe az ágazat, amely a fém teljes keresletének mintegy 37% -át teszi ki, a gépkocsik katalizátoraiban van. A katalitikus konverterek csökkentik a károsanyag-kibocsátás káros vegyi anyagait oly módon, hogy olyan reakciókat indítanak el, amelyek a szénhidrogének (szén-monoxid és nitrogén-oxidok) 90% -át más, kevésbé káros vegyületekké alakítják át.
A platina a salétromsav és a benzin katalizálásához is használható; növelve az oktánszámot az üzemanyagban.
Az elektronikai iparban platina tégelyeket használnak a félvezető kristályok előállításához lézerek számára, míg az ötvözeteket mágneslemezek számítógépes merevlemezek készítéséhez és az autóipari vezérlések érintkezőinek kapcsolásához használják.
Az orvosi ipar iránti kereslet növekszik, mivel a platinát a szívritmus-szabályozók elektródáiban, valamint a halló- és retinális implantátumokban, valamint a gyógyszerek (pl. Karboplatin és ciszplatin) elleni rákellenes hatásaival szemben alkalmazzák.
Az alábbiakban felsoroljuk a platina számos egyéb alkalmazását:
- Ródiummal, magas hőmérsékletű hőelemek előállításához
- Optikailag tiszta, síküveg előállítása tévékészülékekhez, LCD-khez és monitorokhoz
- Üvegszálak készítéséhez száloptikához
- Az ötvözetekben, amelyek az autóipar és a repülőgépgyártó gyújtógyertyák csúcsát képezik
- Helyettesíti az aranyat elektronikus kapcsolatokban
- Elektronikus készülékek kerámia kondenzátorainak bevonata
- Magas hőmérsékletű ötvözetekhez a tüzelőanyag-fúvókák és rakéta orrkúpok számára
- Fogászati implantátumokban
- Minőségi fuvolák készítése
- Füst- és szén-monoxid detektorokban
- Szilikon gyártásához
- Borotvák bevonatoknál
Forrás:
Fa, Ian. Platinum . Benchmark Books (New York).
A Nemzetközi Platinum Csoport Metals Association (IPA).
Forrás: http://ipa-news.com/
USGS: Platinum Group Metals.
Forrás: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/platinum/