Платиноиды: свойства, этапы получения и применение

Металлы платиновой группы или платиноиды – это коллекция из шести химических элементов серебристо-белого цвета (за исключением осмия, наделённого голубовато-белым оттенком), обладающие сходными физико-химическими свойствами и входящими в список драгоценных (благородных) металлов. В их числе присутствуют:

• Иридий – твёрдый тугоплавкий металл, обладающий высочайшим уровнем коррозионной стойкости даже при повышенных температурах.
• Осмий – самый тяжёлый металл, плохо поддающийся механической обработке.
• Палладий – серебристо-белый пластичный металл, присутствующий в природе в виде кристаллов.
• Платина – один из самых редких и дорогих среди всех благородных металлов.
• Родий – твёрдый металлический минерал, хорошо отражающий электромагнитные лучи в видимом спектре изображения.
• Рутений – тугоплавкий высоко инертный металл.

Этапы получения платиноидов

Добыча руды

Хотя иридий, палладий и платина, иногда и встречаются в природе в виде самородков, происходит это достаточно редко. В основном эти полезные ископаемые присутствуют в земной коре в виде сложных химических соединений, в составе которых наличествуют платиноиды. Таких минералов насчитывается около сотни. Самыми востребованными среди них с целью добычи шестёрки платиновых металлов, являются:

• гиверсит,
• звягинцевит,
• палладистая платина,
• поликсен,
• ферроплатина,
• станнопалладенит,
• высоцкит,
• куперит,
• майчнерит,
• сперрилит,
• холлингвортит,
• лаурит,
• браггит,
• ирарсит,
• осмиридум.

В составе этих соединений, упомянутая группа элементов присутствует в наиболее концентрированном виде.

Открытый способ

Так как часть запасов платиновых руд встречается в виде россыпей на вторичных месторождениях, то в таком случае становится вполне уместным открытый способ добычи.

Проведя предварительные геологические изыскания, добытчики производят съём верхних пластов, чтобы добраться до платиносодержащих грунтов. Полезную породу забирают для дальнейшего обогащения и переработки.

Закрытый способ

А вот глубинные залежи столь драгоценной группы металлов приходится осваивать посредством бурения твёрдых пород, иногда – взрывов, с дальнейшим строительством глубоких шахт и организацией проходческой деятельности.

Хотя в мире и разрабатывается новая горнопроходческая малогабаритная техника, тем не менее, эта работа связана с большим производственным риском и отличается высокой степенью затрат. Но именно такой метод даёт наиболее высокую эффективность добычи. Кроме того, он не имеет альтернатив в случае расположения рудного тела под толщей многометровых земных пород. А происходит такое в большинстве случаев разработки.

Обогащение руды

Чтобы повысить концентрацию полезных материалов, добытую массу дробят и измельчают. Иногда, дополнительно подвергают гравитационному разделению.

Только после этого производят основной процесс обогащения – так называемую флотацию. Извлечённая порода смешивается с водой и насыщается реагентами. Получается смесь, которая затем продувается воздухом, в результате чего на её поверхности образуется пена, богатая платиноидами. Затем пену удаляют и сушат, получая при этом концентрат, содержащий до одного килограмма полезных материалов на тонну продукта.

После чего массу переплавляют при повышенной температуре и подвергают неоднократной гидрометаллургической, электрохимической и химической переработке. Готовую субстанцию, содержащую порядка 1,4 кг платиновых минералов на тонну, отправляют на аффинаж – окончательную очистку.

Получение чистого металла

Аффинаж металлов платиновой группы отличается многоступенчатостью и сложностью осуществления нескольких десятков взаимосвязанных технологических процессов разнообразной последовательности. Тем не менее, они работают достаточно эффективно. А основным сырьём для осуществления аффинажа выступают: шлихтовая платина, металлический лом вторичных источников платиноидов и промежуточные продукты, получаемы в результате электролиза меди и никеля.

Вот один из примеров получения высокочистых материалов при минимуме отходов: Концентрированную массу, содержащую в своём платиновые минералы, растворяют в царской водке, после чего растворы избирательно восстанавливают (доводят). Затем выполняется осаждение хлорплатината аммония, используя при этом сахарный сироп 20% концентрации. Иногда высококонцентрированные растворы подвергаются избыточной обработке аммиаком.

Сфера применения

Ювелирная промышленность

Понятно, что столь интересный набор металлов с самого начала своего появления привлёк внимание ювелиров. Ещё в древнейшие времена египтяне создавали украшения из сплава золота и платины. Обнаруженные захоронения тех времён содержали в себе платиновые изделия в виде пластин и даже шкатулок. Южноамериканские племена две тысячи лет назад изготовляли ювелирные украшения и церемониальные предметы из этого драгоценного металла.

И сегодня третья часть производимого минерала уходит на нужды ювелирной отрасли. Платина служит прекрасным обрамлением бриллиантов, изделия из неё невероятно популярны в Японии. Самыми знаменитыми коллекционными изделиями, изготовленными из этого материала, стали:

• Платиновая сахарница с барельефами тончайшей работы, изготовленная парижским ювелиром Марк-ЭтьенЖанет в 1790 году.
• Браслет и брошь фирмы «Картье».
• Ожерелье компании «Тиффани».
• Брошь «Леди-стрекоза» парижского ювелирного дома «Ван Клиф и Арпел».
• Платиновый браслет – родовая семейная реликвия, хранящаяся у потомков Л. Н. Толстого – знаменитого русского писателя.

Кроме того, такой минерал, как палладий до середины XX века находил своё применение в основном для изготовления ювелирных изделий.

Чеканка монет

Впервые к изготовлению платиновых монет приступили в России при Николае I. Надо сказать, что это был единственный случай обращения денежных знаков, изготовленных из этого благородного металла. С тех пор подобного не повторялось. Однако существует набор серий памятных монет различного достоинства, изготовленных в ряде государств мира:

• Ежегодные юбилейные монеты СССР. Здесь отдельно можно упомянуть 5 монет, созданных в честь Московской Олимпиады 1980 года.
• 16 платиновых монет Центрального Банка России.
• «Платиновый коала» Австралии.
• «Платиновый кленовый лист» Канады.
• «Платиновая панда» Китая.
• «Американский платиновый орёл» США.
• Платиновые монеты острова МЭН Великобритании.

Кроме того, множество стран эпизодические чеканят монеты из этого химического элемента в честь каких-либо памятных событий.

Электротехническая промышленность

Электротехническая отрасль пользуется всем набором металлов платиновой группы. Платиновые материалы, а также их химические соединения применяются для изготовления:

• контактов,
• выводов конденсаторов,
• паст, служащих в качестве токопроводящих дорожек,
• рентгеновской аппаратуры,
• электросопротивлений,
• предохранителей,
• термопар.

Современные компьютеры и ультра мощные магниты тоже имеют в своём составе соединения платины.

Банковское дело

Операции с драгоценными металлами составляют одну из основ банковской деятельности, положения которой регламентируется Федеральным законом № 41-ФЗ от 26 марта 1998 года «О драгоценных металлах и драгоценных камнях». К числу первых относятся все металлы платиновой группы. Производятся эти финансовые процедуры путём открытия металлических счётов для юридических и физических лиц, в том числе и банков.

Так как платиновые металлы обладают инвестиционной привлекательностью, то их использование в качестве финансовых активов с целью образования и накопления денежных средств достаточно обосновано и может приносить существенные доходы. Но при этом готовые изделия из этих металлов должны быть аффилированы до 999,5 пробы (платина и палладий), пребывать в хорошем стандартном состоянии и иметь сертификаты качества.

Хранение и транспортировка

Порядок обращения с драгоценными металлами и камнями, в том числе и с платиноидами, строго регламентирован соответствующей Инструкцией, утверждённой Минфином России Приказом №231н от 09.12.16. Согласно которой должна быть обеспечена сохранность и защита ценностей от вредных воздействий на протяжении всех возможных операций. В список возможных операций входят:

• обращение,
• производство,
• переработка,
• использование,
• транспортировка,
• хранение.

Ответственность за выполнение требований, предъявляемых к хранению и транспортировке драгметаллов, несут руководители, материально ответственные лица, а также непосредственные исполнители.

Месторождения в России и мире

Крупнейшие мировые месторождения расположены:

• В Африке. На территории ЮАР располагается уникальнейший Бушвелдский комплекс. Также существенные залежи присутствуют в Зимбабве и на территории Эфиопии.
• В Америке. США – штат Монтана. Канада – Садбери.
• Азия. Россия – Кольский полуостров, Урал, Красноярский край, Дальний Восток, Камчатка. Китай – Цзиньчуаньское и Цзиньбаошаньское месторождения.
• Австралия. Россыпи на острове Тасмания.

Мировые запасы

На начало III-го тысячелетия подтверждённые залежи платины по странам мира составляют:

• ЮАР – 23 950 тонн.
• Россия – 2200 тонн.
• Зимбабве – 326 тонн.
• Канада – 200 тонн.
• Китай – 120 тонн.
• Общемировые запасы – 27 050 тонн.

Запасы остальных платиноидов (иридия, осмия, палладия, родия, рутения):

• ЮАР – 49 920 тонн.
• Россия – 6 220 тонн.
• Зимбабве – 594 тонн.
• Канада – 520 тонн.
• США – 310 тонн.
• Общемировые ресурсы оцениваются в 58 170 тонн.

Страны, добывающие платиноиды

Мировое производство платины в 2018 году достигло 160 тонн. Годом ранее на рынок было поставлено 6 631 000 унций палладия. Суммарно это составляет более 90% выпуска платиноидов на планете.

Пятёрка мировых лидеров по добыче платины в 2018 году выглядела следующим образом:

• ЮАР – 110 тонн.
• Россия – 21тонн.
• Зимбабве – 14 тонн.
• Канада – 9,5 тонн.
• США – 4,1 тонн.
• Остальной мир – 6,1 тонн.

Будущие перспективы России на рынке металлов платиновой группы связаны с освоением Черногорского месторождения под Норильском, запуск которого планируется начать в 2024 году. По оценкам специалистов реализация этого проекта совместно с дальнейшим развитием двух ближайших месторождений – Масловского и «Норильск-1», позволит нашей стране освоить половину мирового рынка платиновых металлов.