這種密集金屬的性質和應用概述
鉑金是一種緻密,穩定且稀有的金屬,由於其各種獨特的化學和物理性質,其在珠寶中經常用於其具有吸引力的銀色外觀,以及在醫療,電子和化學應用中。
屬性
- 原子符號:Pt
- 原子序數:78
- 元素類別:過渡金屬
- 密度:21.45克/厘米3
- 熔點:3214.9°F(1768.3°C)
- 沸點:6917°F(3825°C)
- 莫氏硬度:4-4.5
特點
鉑金屬具有許多有用的特性,這解釋了它在廣泛的行業中的應用。 它是最密集的金屬元素之一 - 幾乎是鉛的兩倍 - 並且非常穩定,賦予金屬優異的耐腐蝕性能。 電力的良好導體,鉑金也具有可塑性和延展性。
鉑金被認為是一種生物相容性金屬,因為它無毒且穩定,因此它不會與身體組織發生反應或對其產生負面影響。 最近的研究也顯示鉑抑制某些癌細胞的生長。
歷史
鉑族金屬(鉑族金屬)的合金(鉑族金屬)被用來裝飾可以追溯到約700BC的埃及墓地底比斯的棺木。 儘管前哥倫佈時期的南美人也用黃金和鉑合金製作飾物,但這是已知最早使用的鉑金。
西班牙征服者是第一批遇到這種金屬的歐洲人,儘管他們認為這是因為它們的外表相似,所以他們對銀的追求令人討厭。 他們稱這種金屬為Platina-- Plata的一種版本,西班牙語中的白銀版本 - Platina del Pinto,因為它發現於現代哥倫比亞的Pinto河沿岸的沙地中。
雖然在18世紀中期由許多英國,法國和西班牙化學家進行了研究,但Francois Chabaneau是1783年第一個生產純金屬鉑樣品的人。1801年,英國人威廉沃拉斯頓發現了一種有效地從金屬中提取金屬的方法礦石,這與今天使用的工藝非常相似。
鉑金屬的銀色外觀迅速使其成為王室貴族和尋求使用最新貴金屬製成首飾的富人之間的重要商品。
1824年烏拉爾山脈和1888年加拿大發現了大量礦藏,但這一發現從根本上改變了鉑金的未來,直到1924年南非的一位農民在河床上徘徊鉑金塊時才發現。 這最終導致地質學家漢斯梅倫斯基發現了布什維爾德火成雜岩,它是地球上最大的鉑礦床。
儘管在20世紀中期鉑的某些工業應用(例如火花塞塗層)已被使用,但目前大多數電子,醫療和汽車應用僅在1974年美國空氣質量法規啟動了自動催化劑時代以後才開始研製。
從那時起,鉑金也成為投資工具,並在紐約商品交易所和倫敦白金和鈀金市場交易。
生產
鉑族金屬(鉑族金屬鉑族金屬)礦工通常從砷鉑礦和銅鉑礦這兩個含鉑礦石中提取金屬,儘管鉑金最常出現在砂金礦床中。
鉑金始終與其他鉑族金屬一起發現。 在南非的布什維爾德礦區和少數其他礦體中,鉑族金屬的數量足夠多,以便專門提取這些金屬很經濟; 而在俄羅斯的諾里爾斯克和加拿大的薩德伯里礦床,鉑和其他鉑族金屬被提取為鎳和銅的副產品。
從礦石中提煉鉑金既是資金又是勞動密集型的。 可能需要長達6個月的時間和7至12噸的礦石才能生產出一盎司(31.135克)的純鉑。
這個過程的第一步是壓碎含鉑礦石並將其浸入含有試劑的水中; 一個被稱為“泡沫浮動”的過程。
在浮選過程中,空氣通過礦漿水泵送。 鉑顆粒通過化學方式附著在氧氣上,然後上浮到泡沫表面,然後被撇去進一步精製。
一旦乾燥,濃縮粉末仍含有少於1%的鉑。 然後在電爐中加熱至超過2732°F(1500℃),再次吹入空氣,去除鐵和硫雜質。
採用電解和化學技術提取鎳,銅和鈷 ,導致濃度為15-20%的鉑族金屬。
Aqua regia(一種硝酸和鹽酸的混合物)用於通過產生與鉑結合形成氯鉑酸的氯來溶解礦物濃縮物中的鉑金屬。
在最後一步中,使用氯化銨將氯鉑酸轉化為六氯鉑酸銨,將其燃燒形成純鉑金屬。
好消息是,並非所有的鉑都是在這個漫長而昂貴的過程中從主要來源生產出來的。 根據美國地質調查局(USGS)統計,2012年全球853萬盎司鉑產量中約有30%來自回收來源。
由於其資源集中在布什維爾德綜合體,南非是迄今為止最大的鉑生產國,供應全球75%以上的需求,而俄羅斯(25噸)和津巴布韋(7.8噸)也是大型生產國。 英美鉑金(Amplats), 諾里爾斯克鎳和英帕拉鉑金 (Implats)是鉑金屬最大的個體生產商 。
應用
對於全球年產量僅為192噸的金屬來說,鉑金被發現並且對許多日常用品的生產至關重要。
佔用約40%需求的最大用途是珠寶行業,它主要用於製造白金的合金。 據估計,在美國銷售的結婚戒指中有超過40%含有一些鉑金。 美國,中國,日本和印度是鉑金首飾的最大市場。
鉑的耐腐蝕性和高溫穩定性使其成為化學反應中的催化劑的理想選擇。 催化劑可以加速化學反應,而不會在生產過程中發生化學變化。
鉑金在這個行業的主要應用領域佔金屬總需求量的約37%,用於汽車催化轉化器。 催化轉換器通過啟動反應,將90%以上的碳氫化合物(一氧化碳和氮氧化物)轉化為其他危害較小的化合物,從而減少廢氣排放中的有害化學物質。
鉑也用於催化硝酸和汽油; 增加燃料中的辛烷值。
在電子工業中,鉑坩堝被用來製造半導體晶體用於激光器,而合金被用來製造用於計算機硬盤驅動器的磁盤和汽車控制器中的開關觸點。
醫療行業的需求正在增長,因為鉑金既可用於起搏器電極的導電特性,也可用於聽覺和視網膜植入物,以及用於藥物(如卡鉑和順鉑)的抗癌特性。
以下是鉑金的其他一些應用程序列表:
- 用銠,用來製造高溫熱電偶
- 為電視機,液晶顯示器和顯示器製造光學純平玻璃
- 為光纖製造玻璃絲
- 在用於形成汽車和航空火花塞尖端的合金中
- 作為電子連接中黃金的替代品
- 用於電子設備中陶瓷電容器的塗層
- 用於噴氣燃料噴嘴和導彈鼻錐的高溫合金
- 在牙科植入物中
- 製作高品質的長笛
- 在煙霧和一氧化碳探測器中
- 製造有機矽
- 用於剃刀的塗料
資料來源:
伍德伊恩。 白金 。 基準書(紐約)。
國際鉑族金屬協會(IPA)。
來源:http://ipa-news.com/
USGS:鉑族金屬。
資料來源:http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/platinum/