Факультет

Студентам

Посетителям

Металлы платиновой группы (МПГ)

Если испанское слово «плата» означает «серебро», то «платина» — презрительное «серебришко». Дело в том, что когда испанские конкистадоры в XVI—XVII вв. грабили богатые государства ацтеков и инков в Южной Америке, с берегов р. Платино-дель-Пинто (вначале эта река называлась Рио-дель-Пинто) они привезли в Испанию вместе с золотым песком крупинки тяжелого серебристого металла, который и получил тогда же название платины.

Платина оказалась самым тяжелым металлом (плотность ее 21,45 г/см3), поэтому фальшивомонетчики стали ее безнаказанно подмешивать в золото. В казну стало попадать золото с примесью платины; с другой стороны, ввиду тугоплавкости платины (ее температура плавления равна +1769°С, что на 231 ° выше, чем железа), ее не могли ни для чего использовать, поскольку не существовало печей, способных ее расплавить. Поэтому король Испании в 1735 г. издал указ, по которому платину впредь запрещалось ввозить в Испанию. Встречающуюся платину при разработке золотых россыпей Колумбии повелевалось топить в глубоких частях реки Платино-дель-Пинто. А всю платину, уже завезенную в страну, было указано торжественно утопить в море. За четыре десятилетия действия указа (отменен в 1778 г.) было утоплено от 4 до 7 т платины.

Платина существовала в форме никому не нужного порошка до 1827 г., когда петербургские инженеры П. Г. Соболевский и В. В. Любарский впервые в мире изобрели способ порошковой металлургии. Платину вначале очищали химическим путем и металл приобретал вид порошка или серой пористой губки. Затем заполняли платиновым порошком или губкой формы; спрессовывали и нагревали до 1000 °С. Металл приобретал идеальную форму, практически не отличающуюся от литых изделий.

Такова история распространения платины в Европе. Имеются, однако, данные о том, что индейцы доколумбовой Америки за много столетий до европейцев обладали какими-то иными способами обработки платины, неведомыми нам и сегодня. Например, вождь ацтеков Монтесума еще в 1520 г. прислал в подарок королю Испании полированные платиновые зеркала.

Министру финансов России графу Е. Ф. Канкрину в 1828 г. первому пришла смелая идея применить платину в качестве валютного металла. Царь Николай 1 согласился, но потребовал, чтобы реальность проекта подтвердил крупный международный авторитет. В качестве эксперта выступил знаменитый немецкий геолог и географ академик Александр Гумбольдт. Он приехал в Россию, побывал на Урале и Алтае, высоко оценил уральскую платину, одобрил идею министра. П. Г. Соболевский и В. В. Любарский наладили производство монет из платины достоинством в три, шесть, двенадцать рублей (белые дукаты); например, трехрублевый дукат из платины имел 10,35332 г. На Монетном дворе было отчеканено 1 млн. 400 тыс. рублей платиновых денег, на которые было затрачено 15 т металла.

Так Россия стала пионером, во-первых, в освоении платины как металла, во-вторых, в применении в качестве валютного материала.

Прошло 135 лет и в СССР вновь были отчеканены платиновые деньги: рубли и червонцы, выпущенные к Московской Олимпиаде 1980 г. Надо отметить, что сегодня платина стала значительно дороже золота.

Как выглядит платина? Ведь золото и серебро, эти драгоценные металлы знают все. А вот платина и реже встречается, хотя бы в форме ювелирных изделий, и вид у нее такой, что не сразу сообразишь, какой перед тобой металл. Где она применяется?

Если внимательно присмотреться к тем ювелирным изделиям, где имеются бриллианты или другие драгоценные камни, а стоимость их больше, чем у изделий, скажем, сделанных из золота, то можно увидеть непосредственно под камнем серую, стального цвета пластинку, на которой и крепится драгоценный кристалл. Эта серая пластинка сделана из платины. Зачем? Дело в том, что золото (и серебро) со временем снашивается и камни теряются. Опыт подсказал ювелирам, что использование устойчивой к истиранию платины позволяет сохранить драгоценные камни на украшениях, постоянно подвергающихся механическому воздействию. Из платины изготовлено рельефное изображение В. И. Ленина на Ордене Ленина, сделаны площадочки для крепления бриллиантов на Ордене Победы и т. д.

Близкие к платине по своим свойствам металлы объединены в группу, которая носит название металлы платиновой группы, или платиноиды. Платина и платиноиды обладают высокой огнеупорностью (температура плавления иридия 2443 °С, осмия 3045 °С, рутения 2334 °С, палладия 1552 °С), электропроводностью, химической стойкостью (например, на платину кислоты, за исключением царской водки, не действуют, с кислородом она не реагирует даже при нагревании). Особенно широко используются сама платина и палладий.

Платина и платиноиды идут для изготовления огнеупорной и кислотоупорной посуды, из них производят перегонную, кислотоупорную и жаропрочную заводскую аппаратуру. Платина сегодня выступает в роли катализатора (в частности, в производстве бензина с высоким октановым числом), гидрировании хлорированных ароматических аминов (исходного сырья для производства пестицидов, гербицидов, синтетических красок и различных фармацевтических продуктов), в других отраслях химической промышленности, стекольном производстве, автомобильной и авиационной промышленности, морской технике, электронике и производстве энергетического оборудования.

Сплавы платины применяются в электротехнике в качестве контактов и предохранителей. Сплавы платины с золотом, иридием и палладием используются в ювелирном (в СССР в ювелирном деле для платины установлена проба 950), зубоврачебном деле, в производстве радиоаппаратуры. В связи с тем, что платина абсолютно устойчива в расплавленном стекле, из нее производят плавильные тигли для варки оптического стекла.) Фильеры из платины используются для производства стекловолокна.

Платино-родиевые сплавы выдерживают очень высокие температуры; платино-иридиевые (90% платины, 10% иридия) используются для изготовления международных эталонов массы (килограмм) и длины (метр). В 1797 г. во Франции был изготовлен платиновый эталон метра (одна десятимиллионная часть четверти длины Парижского географического меридиана) и эталон килограмма в платиновом цилиндре (масса одного кубического дециметра воды при температуре +4 °С из р. Сены). В 1882 г. платиновые эталоны были заменены, растиражированы в платино-родиевом сплаве (31 эталонный метр и 40 эталонных килограммов), а затем были разосланы в разные страны. Эталон килограмма и сегодня хранится в нашей стране в Ленинграде в сейфах Всесоюзного Научно-исследовательского института метрологии имени Д. И. Менделеева, а эталон метра передан в фонды исторического музея, поскольку ему на смену с 1960 г. пришел новый эталон метра: длина, равная 1650763,73 длины волны оранжевого излучения атомов изотопа криптона-86.

Из устойчивых платиновых сплавов изготовляют элементы медицинских инструментов. Из иридия, который почти не растворяется и в царской водке, изготавливают особо прочные тигли. Из сверхтвердого сплава осмия с иридием («осмирид») долгое время делали наконечники для перьев авторучек. Сейчас научились делать их из более дешевых сплавов осмий-никель и осмий-вольфрам-кобальт. Металлы палладий и родий употребляются для легирования платиновых сплавов, а палладий еще и для золотых и серебряных сплавов. Платину используют для производства стекол с односторонней прозрачностью: с теневой стороны — прозрачное стекло, а с освещенной — обычное зеркало. Платиноиды используются в радиотехнике, космической технике, ракетостроении.

Потребление платины в несоциалистических странах в 1985 г. превысило 87 т, в том числе в отраслях, связанных с автомобильной промышленностью (главным образом при производстве катализаторов химических процессов по очистке выхлопных газов и в производстве горючего) — 27 т (31 %); в ювелирном деле — 25 т (29 %); в стекольной, химической и нефтехимической промышленности — 12 т (14 %), в электротехнике — 6 т (7 %).

В природе платина и металлы платиновой группы встречаются в основном в самородном виде, реже в форме ферроплатины (71—79% платины), палладистой платины (60% платины), поликсена, осмистого иридия (невьянскита), иридистой платины и др. Самородки платины и минералов платиновой группы имеют очень изменчивый облик: то похожи на свинцовые слитки, то на сростки кристаллов в форме губки. Самый характерный их признак — это их большая тяжесть. Ведь это самые тяжелые металлы на Земле.

Интересен иридий, имеющий и палеогеографическое значение. Дело в том, что иридий на Земле очень редкий элемент. Однако в некоторых космических телах количество этого элемента в тысячи раз больше, чем в земной коре. Изучение осадочных горных пород на Земле, приуроченных к границе мел — палеоген (образовавшихся около 70 млн. лет назад), позволило в последние годы ученым отметить повышенное его содержание (до 30 раз и более) во многих участках мира в этих отложениях. Американский геофизик лауреат Нобелевской премии Уолтер Альварес на основании этого факта высказал предположение о том, что примерно 70 млн. лет назад Земля столкнулась с крупным астероидом, диаметр которого был около 10 км и на поверхность Земли выпало много иридия. Это вызвало серьезные последствия. Врезавшись в Землю, астероид поднял большое количество пыли, заслонившей на длительное время поверхность Земли от Солнца. Вымерли хлорофиллоносные растения и растительноядные динозавры (некоторые по размерам были в 2—3 раза больше современных электровозов), затем и хищники.

В промышленных размерах платина и металлы платиновой группы накапливаются в магматических ультраосновных (в сульфидно-медно-никелевых или хромшпинелидовых месторождениях с платиной) или россыпных месторождениях. В уникальных месторождениях запасы превышают 50 т, в крупных — 5—50 т.

Впервые на территории нашей страны россыпи платины были открыты в 1819 г. на Урале (Тагильское месторождение). В сокровищнице Алмазного фонда СССР выставлены 20 уральских платиновых самородков (наиболее крупные имеют массу 7,860 и 5,918 кг).

В несоциалистических странах выявленные ресурсы платиноидов, по данным на 1987 г., составили около 85 тыс. т, из них платины 38 тыс. т, в том числе в ЮАР ресурсы эти равны 65 и 31 тыс. т. Подтвержденные запасы металлов платиновой группы в несоциалистических странах составляют 25 тыс. т, в том числе платины — более 12 тыс. т. Из них в ЮАР размещены (тыс. т.): 24,5 и 12, в Канаде — 0,4 и 0,1, в США — 0,3 и 0,1.

В ЮАР почти все запасы платины и платиноидов приурочены к Бушвельдскому докембрийскому интрузивному комплексу, сложенному ультраосновными породами. Здесь в районе Йоханесбурга располагаются три уникальных месторождения платины — риф Меренского, Платриф и риф UG-2, богатые залежи, которые содержат до 8,6 г/т платиноидов. В Канаде платиноиды приурочены к уникальным месторождениям сульфидно-никелевых руд Садбери и др.; в США — к коренным месторождениям медных и золото-медных платиносодержащих руд Стиллуотер, Дулут, Бингем. На Аляске размещается единственное крупное россыпное месторождение — Сальмон-Ривер. Уникальные месторождения платиноидов есть в Зимбабве — Великая Дайка, Эмпресс, в Австралии — Коронейшн-Хилл и др.

В Колумбии, где впервые платина стала добываться в промышленных масштабах еще в XVIII в. и до 20-х гг. XIX в. эта страна была единственным в мире производителем платины, запасы платины и платиноидов приурочены к богатым россыпям, среди которых уникальными размерами обладает месторождение Чоко-Пасифико (у г. Богота).

Основные месторождения платины и платиноидов приурочены к докембрию (Южная Африка), но встречаются они и в позднепалеозойских и мезозойских породах (Урал, Сибирская платформа). В кайнозое вблизи коренных месторождений образовывались россыпи.

Более всего платины добывается в ЮАР, затем в Канаде, США. В несоциалистических странах добывается металлов платиновой группы немногим более 110 т (113 т в 1985 г.), в том числе платины 72,5 т. Из них в ЮАР добыто около 100 т (более 68 т платины), в Канаде — более 10 т (почти половина платины).

Мировая добыча платины непрерывно растет: предполагается, что к 2000 году она составит 160—170 т и достигнет пика к 2030—2040 гг. — 230—235 т.

На капиталистическом рынке цены на металлы платиновой группы в 1987 г. составили (в дол. за 1 г): платина — 18, палладий — 4, родий — 39, иридий — 12, рутений — 2, осмий — 22.

Источник: В.Д. Войлошников, Н.А. Войлошникова. Книга о полезных ископаемых. Издательство «Недра». Москва. 1991

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: