这种密集金属的性质和应用概述
铂金是一种致密,稳定且稀有的金属,由于其各种独特的化学和物理性质,其在珠宝中经常用于其具有吸引力的银色外观,以及在医疗,电子和化学应用中。
属性
- 原子符号:Pt
- 原子序数:78
- 元素类别:过渡金属
- 密度:21.45克/厘米3
- 熔点:3214.9°F(1768.3°C)
- 沸点:6917°F(3825°C)
- 莫氏硬度:4-4.5
特点
铂金属具有许多有用的特性,这解释了它在广泛的行业中的应用。 它是最密集的金属元素之一 - 几乎是铅的两倍 - 并且非常稳定,赋予金属优异的耐腐蚀性能。 电力的良好导体,铂金也具有可塑性和延展性。
铂金被认为是一种生物相容性金属,因为它无毒且稳定,因此它不会与身体组织发生反应或对其产生负面影响。 最近的研究也显示铂抑制某些癌细胞的生长。
历史
铂族金属(铂族金属)的合金(铂族金属)被用来装饰可以追溯到约700BC的埃及墓地底比斯的棺木。 尽管前哥伦布时期的南美人也用黄金和铂合金制作饰物,但这是已知最早使用的铂金。
西班牙征服者是第一批遇到这种金属的欧洲人,尽管他们认为这是因为它们的外表相似,所以他们对银的追求令人讨厌。 他们称这种金属为Platina-- Plata的一种版本,西班牙语中的白银版本 - Platina del Pinto,因为它发现于现代哥伦比亚的Pinto河沿岸的沙地中。
虽然在18世纪中期由许多英国,法国和西班牙化学家进行了研究,但Francois Chabaneau是1783年第一个生产纯金属铂样品的人。1801年,英国人威廉沃拉斯顿发现了一种有效地从金属中提取金属的方法矿石,这与今天使用的工艺非常相似。
铂金属的银色外观迅速使其成为王室贵族和寻求使用最新贵金属制成首饰的富人之间的重要商品。
1824年乌拉尔山脉和1888年加拿大发现了大量矿藏,但这一发现从根本上改变了铂金的未来,直到1924年南非的一位农民在河床上徘徊铂金块时才发现。 这最终导致地质学家汉斯梅伦斯基发现了布什维尔德火成杂岩,它是地球上最大的铂矿床。
尽管在20世纪中期铂的某些工业应用(例如火花塞涂层)已被使用,但目前大多数电子,医疗和汽车应用仅在1974年美国空气质量法规启动了自动催化剂时代以后才开始研制。
从那时起,铂金也成为投资工具,并在纽约商品交易所和伦敦白金和钯金市场交易。
生产
铂族金属(铂族金属铂族金属)矿工通常从砷铂矿和铜铂矿这两个含铂矿石中提取金属,尽管铂金最常出现在砂金矿床中。
铂金始终与其他铂族金属一起发现。 在南非的布什维尔德矿区和少数其他矿体中,铂族金属的数量足够多,以便专门提取这些金属很经济; 而在俄罗斯的诺里尔斯克和加拿大的萨德伯里矿床,铂和其他铂族金属被提取为镍和铜的副产品。
从矿石中提炼铂金既是资金又是劳动密集型的。 可能需要长达6个月的时间和7至12吨的矿石才能生产出一盎司(31.135克)的纯铂。
这个过程的第一步是压碎含铂矿石并将其浸入含有试剂的水中; 一个被称为“泡沫浮动”的过程。
在浮选过程中,空气通过矿浆水泵送。 铂颗粒通过化学方式附着在氧气上,然后上浮到泡沫表面,然后被撇去进一步精制。
一旦干燥,浓缩粉末仍含有少于1%的铂。 然后在电炉中加热至超过2732°F(1500℃),再次吹入空气,去除铁和硫杂质。
采用电解和化学技术提取镍,铜和钴 ,导致浓度为15-20%的铂族金属。
Aqua regia(一种硝酸和盐酸的混合物)用于通过产生与铂结合形成氯铂酸的氯来溶解矿物浓缩物中的铂金属。
在最后一步中,使用氯化铵将氯铂酸转化为六氯铂酸铵,将其燃烧形成纯铂金属。
好消息是,并非所有的铂都是在这个漫长而昂贵的过程中从主要来源生产出来的。 根据美国地质调查局(USGS)统计,2012年全球853万盎司铂产量中约有30%来自回收来源。
由于其资源集中在布什维尔德综合体,南非是迄今为止最大的铂生产国,供应全球75%以上的需求,而俄罗斯(25吨)和津巴布韦(7.8吨)也是大型生产国。 英美铂金(Amplats), 诺里尔斯克镍和英帕拉铂金 (Implats)是铂金属最大的个体生产商 。
应用
对于全球年产量仅为192吨的金属来说,铂金被发现并且对许多日常用品的生产至关重要。
占用约40%需求的最大用途是珠宝行业,它主要用于制造白金的合金。 据估计,在美国销售的结婚戒指中有超过40%含有一些铂金。 美国,中国,日本和印度是铂金首饰的最大市场。
铂的耐腐蚀性和高温稳定性使其成为化学反应中的催化剂的理想选择。 催化剂可以加速化学反应,而不会在过程中发生化学改变。
铂金在这个行业的主要应用领域占金属总需求量的约37%,用于汽车催化转化器。 催化转换器通过启动反应,将90%以上的碳氢化合物(一氧化碳和氮氧化物)转化为其他危害较小的化合物,从而减少废气排放中的有害化学物质。
铂也用于催化硝酸和汽油; 增加燃料中的辛烷值。
在电子工业中,铂坩埚被用来制造半导体晶体用于激光器,而合金被用来制造用于计算机硬盘驱动器的磁盘和汽车控制器中的开关触点。
医疗行业的需求正在增长,因为铂金既可用于起搏器电极的导电特性,也可用于听觉和视网膜植入物,以及用于药物(如卡铂和顺铂)的抗癌特性。
以下是铂金的其他一些应用程序列表:
- 用铑,用来制造高温热电偶
- 为电视机,液晶显示器和显示器制造光学纯平玻璃
- 为光纤制造玻璃丝
- 在用于形成汽车和航空火花塞尖端的合金中
- 作为电子连接中黄金的替代品
- 用于电子设备中陶瓷电容器的涂层
- 用于喷气燃料喷嘴和导弹鼻锥的高温合金
- 在牙科植入物中
- 制作高品质的长笛
- 在烟雾和一氧化碳探测器中
- 制造有机硅
- 用于剃刀的涂料
资料来源:
伍德伊恩。 白金 。 基准书(纽约)。
国际铂族金属协会(IPA)。
来源:http://ipa-news.com/
USGS:铂族金属。
资料来源:http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/platinum/