Platinum on tihe, stabiilne ja haruldane metall, mida sageli kasutatakse ehetes oma atraktiivse, hõbedase väljanägemise tõttu samuti meditsiinilistes, elektroonilistes ja keemilistes rakendustes, kuna sellel on palju erinevaid ainulaadseid keemilisi ja füüsikalisi omadusi omadused.
Atribuudid
- Aatomsümbol: Pt
- Aatomnumber: 78
- Elementide kategooria: siirdemetall
- Tihedus: 21,45 grammi / sentimeeter3
- Sulamistemperatuur: 3214,9 ° F (1768,3 ° C)
- Keemistemperatuur: 6917 ° F (3825 ° C)
- Mohhi kõvadus: 4-4,5
Omadused
Plaatina metallil on mitmeid kasulikke omadusi, mis seletab selle kasutamist paljudes tööstusharudes. See on üks tihedamaid metallelemente - pliist peaaegu kaks korda tihedam - ja väga stabiilne, mis annab metallile suurepärase tulemuse korrosioon vastupidavad omadused. Hea elektrijuht, plaatina on ka vormitav (võimalik moodustada purunemata) ja plastiline (võimalik deformeerida tugevust kaotamata).
Plaatina peetakse bioloogiliselt ühilduvaks metalliks, kuna see pole toksiline ja stabiilne, seega ei reageeri see kehakudedega ega mõjuta neid negatiivselt. Hiljutised uuringud on näidanud ka plaatina teatud vähirakkude kasvu pärssimist.
Ajalugu
Sulam plaatinarühma metallid (PGM), mis sisaldab plaatina, kasutati umbes 700 eKr pärit Egiptuse haua Teeba kirstu kaunistamiseks. See on kõige varasem teadaolev plaatina kasutusala, ehkki Kolumbuse-eelsed lõunaameeriklased tegid kaunistusi ka kullast ja plaatinast sulamid.
Esimesed eurooplased kohtusid metalliga Hispaania konkistadoorid, kuigi nad leidsid, et see sarnase välimuse tõttu oli hõbeda otsimisel häiriv. Nad viitasid metallile kui Platina—Versioon Plata, hispaaniakeelne sõna hõbe - või Platina del Pinto selle avastamise tõttu Pinto jõe kallastel asuvas liivas tänapäeva Columbias.
Esimene lavastus ja suur avastus
Ehkki 18. sajandi keskel uurisid paljud inglise, prantsuse ja hispaania keemikud, tootis Francois Chabaneau 1783. aastal esimesena puhta plaatinametalli proovi. 1801. aastal avastas inglane William Wollaston metalli maagist tõhusaks eraldamiseks meetodi, mis on väga sarnane tänapäeval kasutatava protsessiga.
Platinum metal'i hõbedane välimus muutis selle kiiresti hinnatud kaubaks autoritasude ja rikaste seas, kes otsisid uusimast väärismetallist ehteid.
Kasvav nõudlus viis Uurali mägedesse 1824. aastal ja Kanadasse 1888. aastal suurte maardlate avastamiseni, kuid järeldus, mis põhimõtteliselt muutis plaatina tulevik alles 1924. aastal, kui Lõuna-Aafrika põllumajandustootja komistas jõesäng. See viis lõpuks geoloog Hans Merensky avastamiseni Bushveldi tardkompleksist, mis on suurim plaatina leiukoht maailmas.
Plaatina hiljutised kasutusalad
Kuigi 20. sajandi keskpaigaks olid kasutusel mõned plaatina tööstuslikud rakendused (nt süüteküünalde katted), elektroonilisi, meditsiini - ja autotööstuse rakendusi on arendatud alles alates 1974. aastast, kui USA õhukvaliteedi eeskirjad algatasid autokatalüsaatori ajastu.
Sellest ajast alates on plaatinast saanud investeerimisinstrument ja sellega kaubeldakse Internetis New Yorgi kaubabörs ja Londoni plaatina- ja pallaadiumiturg.
Platinumi tootmine
Kuigi plaatina esineb kõige sagedamini looduslikult platserite ladestustes, on plaatina ja plaatinarühma metall (PGM) kaevurid kaevandavad metalli tavaliselt sperryliidist ja kooperiidist, kahest plaatina sisaldavast maagist.
Plaatina leidub alati teiste PGM-ide kõrval. Lõuna-Aafrika Bushveldi kompleksis ja piiratud arvul teistel maakivid, PGM-e esineb piisavas koguses, et muuta nende metallide ekstraheerimine ökonoomseks; arvestades, et Venemaa Norilski ja Kanada Sudbury ladestustes kaevandatakse plaatina ja muud nikkel ja vask. Maagist plaatina eraldamine on nii kapitali- kui ka töömahukas. Ühe trooja unsi (31,135g) puhta plaatina tootmiseks võib kuluda kuni 6 kuud ja 7–12 tonni maaki.
Selle protsessi esimene etapp on maagi sisaldava plaatina purustamine ja selle kastmine vett sisaldavasse reagenti; protsess, mida nimetatakse „vahutamiseks”. Flotatsiooni ajal pumbatakse õhk läbi maagivee läga. Plaatinaosakesed kinnituvad keemiliselt hapniku külge ja tõusevad pinnale vahuks, mis on edasiseks rafineerimiseks eemaldatud.
Tootmise viimased etapid
Pärast kuivatamist sisaldab kontsentreeritud pulber endiselt vähem kui 1% plaatina. Seejärel kuumutatakse see elektriahjudes temperatuurini üle 2732 F ° (1500 ° C) ja õhk puhutakse uuesti läbi, eemaldades rauda ja väävli lisandid. Nikli, vase ja metalli ekstraheerimiseks kasutatakse elektrolüütilisi ja keemilisi meetodeid koobalt, mille tulemuseks on 15-20% PGM-de kontsentraat.
Aqua regiat (lämmastikhappe ja vesinikkloriidhappe segu) kasutatakse plaatina metalli lahustamiseks mineraalsest kontsentraadist, tekitades kloori, mis kinnitub plaatinale, moodustades kloroplatiinse hape. Viimases etapis kasutatakse ammooniumkloriidi kloroplatiinhappe muundamiseks ammooniumheksakloroplatinaadiks, mida saab põletada puhta plaatinametalli saamiseks.
Suurimad plaatina tootjad
Hea uudis on see, et kogu pika ja kuluka protsessi käigus ei toodeta kogu plaatina peamistest allikatest. Vastavalt Ameerika Ühendriikide geoloogiateenistus (USGS) statistika kohaselt tuli 2012. aastal kogu maailmas toodetud 8,53 miljonist untsest plaatinast umbes 30% ringlussevõetud allikatest.
Oma ressurssidega, mis on koondatud Bushveldi kompleksi, on Lõuna-Aafrika ülekaalukalt suurim plaatinatootja, üle 75% kogu maailma nõudlusest, samal ajal kui Venemaa (25 tonni) ja Zimbabwe (7,8 tonni) on samuti suured tootjad. Anglo Platinum (Amplats), Norilski nikkel ja Impala Platinum (Implats) on suurimad üksikud plaatina tootjad metallist.
Rakendused
Metalli, mille aastane ülemaailmne toodang on vaid 192 tonni, leidub plaatina paljudes igapäevastes toodetes ja see on tootmise seisukohalt kriitiline.
Suurim kasutusala, mis moodustab umbes 40% nõudlusest, on juveelitööstus, kus seda kasutatakse peamiselt valget kulda valmistavas sulamis. Hinnanguliselt sisaldab üle 40% USA-s müüdavatest abielusõrmustest plaatinat. USA, Hiina, Jaapan ja India on suurimad plaatinaehete turud.
Tööstuslikud rakendused
Plaatina korrosioonikindlus ja stabiilsus kõrgel temperatuuril muudavad selle ideaalseks keemiliste reaktsioonide katalüsaatorina. Katalüsaatorid kiirendavad keemilisi reaktsioone, ilma et neid oleks protsessis keemiliselt muudetud.
Platina peamine kasutusala selles sektoris, mis moodustab umbes 37% kogu metalli nõudlusest, on autode katalüüsmuundurites. Katalüüsmuundurid vähendavad heitgaaside tekitatud kahjulikke kemikaale, käivitades reaktsioonid muuta 90% süsivesinikest (süsinikmonooksiid ja lämmastikoksiidid) muudeks, vähem kahjulikeks, ühendid.
Plaatina kasutatakse ka lämmastikhappe ja bensiini katalüüsimiseks; oktaanarvu suurendamine kütuses. Elektroonikatööstuses kasutatakse plaatina tiigleid pooljuhtkristallide valmistamiseks laserite jaoks sulamitest valmistatakse arvuti kõvaketaste magnetkettaid ja autotööstuses kontakte juhtelemendid.
Meditsiinilised rakendused
Meditsiinitööstuse nõudlus kasvab, kuna plaatina saab südamestimulaatorites kasutada nii selle juhtivate omaduste tõttu elektroodid, samuti foneetilised ja võrkkesta implantaadid ning selle vähivastased omadused ravimites (nt karboplatiin ja tsisplatiin).
Allpool on loetelu paljudest muudest plaatina rakendustest:
- Roodiumiga, kasutatakse kõrgtemperatuuriliste termopaaride valmistamiseks
- Telerite, LCD-de ja monitoride jaoks optiliselt puhta lameklaasi valmistamiseks
- Klaasniitide valmistamiseks fiiberoptika jaoks
- Sulamites, mida kasutatakse mootorsõidukite ja lennunduse süüteküünalde otsade moodustamiseks
- Elektrooniliste ühenduste kulla asendajana
- Elektrooniliste seadmete keraamiliste kondensaatorite katetes
- Reaktiivkütuse düüside ja rakettide nina koonuste kõrgel temperatuuril sulamites
- Hambaimplantaatides
- Kvaliteetsete flöötide valmistamiseks
- Suitsu- ja vingugaasiandurites
- Silikoonide tootmiseks
- Raseerijate katetes