Платиновые руды и их добыча (стр. 1 из 4)
Содержание
История открытия и добыча платины на урале
Геолого-промышленные типы мпг и основные объекты их добычи
Введение
Платина получила свое название от испанского слова platina, уменьшительного от plata - серебро. Так пренебрежительно светло-серый металл, изредка попадавшийся среди золотых самородков, назвали испанские конкистадоры - колонизаторы Южной Америки около 500 лет назад. Никто не мог тогда предположить, что в наше время платина (Pt) и элементы платиновой группы (ЭПГ): иридий (Ir), осмий (Os), рутений (Ru), родий (Rh) и палладий (Pd) - получат широкое применение в разных отраслях науки и техники, а по своей стоимости будут превосходить золото.
Но в будущем, когда человечество перейдет к водородной энергетике, мы можем столкнуться с ситуацией, что запасов мировой платины просто не хватит для того, чтобы все авто сделать электромобилями. Для изготовления ювелирных изделий платина применяется с давних времен. Высокопробный платиновый сплав считается классическим ювелирным материалом для изготовления изделий с драгоценными камнями. Но использование ее в ювелирных изделиях значительно сократилось. Широкое применение платина нашла в различных областях промышленности. Например, для Японии и Швейцарии характерна узкая специализация - использование платины главным образом для ювелирных изделий и приборостроения, то для США, ФРГ, Франции и некоторых других стран характерен широкий и весьма изменчивый спектр применений
Физико-химические свойства платины
| Атомный номер | 78 |
| Атомная масса | 195,09 |
| Среднее содержание в земной коре,% по массе | 5*10-7 |
| Массовые числа природных изотопов (в скобках указано распространение в% | 190, 192 (оба слабо радиоактивны), 194 (32,9), 196 (25,2), 198 (7, 19) |
| Кристаллическая решетка | Гранецентрированная кубическая |
| Степени окисления | 2,3,4 (наиболее характерны 2 и 4) |
| Плотность (при 20 ۫С), г/см3 | 21,45 |
| Температура плавления, ۫С | 1769 |
| Температура кипения, ۫С | 4530 |
| Относительное удлинение при разрыве,% | 31 |
Платина является одним из самых инертных металлов. Она нерастворима в кислотах и щелочах, за исключением царской водки. При комнатной температуре платина медленно окисляется кислородом воздуха, давая прочную оксидную плёнку. Платина также непосредственно реагирует с бромом, растворяясь в нём.
При нагревании платина становится более реакционноспособной. Она реагирует с пероксидами, а при контакте с кислородом воздуха - с щелочами. Тонкая платиновая проволока горит во фторе с выделением большого количества тепла. Реакции с другими неметаллами (хлором, серой, фосфором) происходят менее охотно. При более сильном нагревании платина реагирует с углеродом и кремнием, образуя твёрдые растворы, аналогично металлам группы железа.
В своих соединениях платина проявляет почти все степени окисления от 0 до +8, из которых наиболее устойчивы +2 и +4. Для платины характерно образование многочисленных комплексных соединений, которых известно много сотен. Многие из них носят имена изучавших их химиков (соли Косса, Магнуса, Пейроне, Цейзе, Чугаева и т.д.). Большой вклад в изучение таких соединений внес русский химик Л.А. Чугаев (1873−1922), первый директор созданного в 1918 году Института по изучению платины.
Гексафторид платины PtF6 является одним из сильнейших окислителей среди всех известных химических соединений. С помощью него, в частности, канадский химик Нейл Бартлетт в 1962 году получил первое настоящее химическое соединение ксенона XePtF6.
Платина, особенно в мелкодисперсном состоянии, является очень активным катализатором многих химических реакций, в том числе используемых в промышленных масштабах. Например, платина катализирует реакцию присоединения водорода к ароматическим соединениям даже при комнатной температуре и атмосферном давлении водорода. Еще в 1821 немецкий химик И.В. Дёберейнер обнаружил, что платиновая чернь способствует протеканию ряда химических реакций; при этом сама платина не претерпевала изменений. Так, платиновая чернь окисляла пары винного спирта до уксусной кислоты уже при обычной температуре. Через два года Дёберейнер открыл способность губчатой платины при комнатной температуре воспламенять водород. Если смесь водорода и кислорода (гремучий газ) ввести в соприкосновение с платиновой чернью или с губчатой платиной, то сначала идет сравнительно спокойная реакция горения. Но так как эта реакция сопровождается выделением большого количества теплоты, платиновая губка раскаляется, и гремучий газ взрывается. На основании своего открытия Дёберейнер сконструировал "водородное огниво" - прибор, широко применявшийся для получения огня до изобретения спичек. [1]
Платиновые руды
Платиновые руды - природные минеральные образования, содержащие платиновые металлы (Pt, Pd, Ir, Rh, Os, Ru) в таких концентрациях, при которых их промышленное использование технически возможно и экономически целесообразно. Значит, скопления платиновой руды в виде месторождений встречаются очень редко. Месторождения платиновой руды бывают коренные и россыпные, а по составу - собственно платиновые и комплексные (многие коренные месторождения медных и медно-никелевых сульфидных руд, россыпные месторождения золота с платиной, а также золота с осмистым иридием).
Платиновые металлы распределены в пределах месторождений платиновой руды неравномерно. Их концентрации колеблются: в коренных собственно платиновых месторождениях от 2-5 г/т до единиц кг/т, в коренных комплексных - от десятых долей до сотен (изредка тысяч) г/m; в россыпных месторождениях - от десятков мг/м3 до сотен г/м3. Основная форма нахождения платиновых металлов в руде - их собственные минералы, которых известно около 90. Чаще других встречаются поликсен, ферроплатина, платинистый иридий, невьянскит, сысертскит, звягинцевит, паоловит, фрудит, соболевскит, плюмбопалла-динит, сперрилйт. Подчинённое значение имеет рассеянная форма нахождения платиновых металлов в платиновой руде в виде ничтожно малой примеси, заключённой в кристаллической решетке рудных и породообразующих минералов.
Коренные месторождения платиновой руды представлены различными по форме телами платиноносных комплексных сульфидных и собственно платиновых хромитовых руд с массивной и вкрапленной текстурой. Эти рудные тела, генетически и пространственно тесно связанные с интрузивами основных и ультраосновных пород, имеют преим. магматическое происхождение. Коренные месторождения платиновых руд встречаются в платформенных и складчатых областях и всегда тяготеют к крупным разломам земной коры. Образование этих месторождений происходило на разных глубинах (от 0,5-1 до 3-5 км от дневной поверхности) и в разные геологические эпохи (от докембрия до мезозоя). Комплексные месторождения медно-никелевых сульфидных платиновых руд занимают ведущее положение среди сырьевых источников платиновых металлов. Площадь этих месторождений достигает десятки км2 при мощности промышленных рудных зон - многие десятки м. Их платиновое оруденение ассоциирует с телами сплошных и вкрапленных медно-никелевых сульфидных руд сложнодифференцированных интрузивов габбро-долеритов (месторождения Норильского рудного района в России, Инсизва в ЮАР), стратиформных интрузий габбро-норитов с гипербазитами (месторождения горизонта Меренского в Бушвелдском комплексе ЮАР и Мончегорское в СНГ), расслоенных массивов норитов и гранодиоритов (Садбери медно-никелевые месторождения в Канаде). Основными рудными минералами платиновой руды являются пирротин, халькопирит, пентландит, кубанит. Главные металлы платиновой группы медно-никелевых платиновых руд - платина и превалирующий над ней палладий (Pd: Pt от 3: 1 и выше). Содержание в руде остальных платиновых металлов (Rh, Ir, Ru, Os) в десятки и сотни раз меньше количества Pd и Pt. В медно-никелевых сульфидных рудах находятся многочисленные минералы платиновых металлов, главным образом это - интерметаллические соединения Pd и Pt с Bi, Sn, Те, As, Pb, Sb, твёрдые растворы Sn и Pb в Pd и Pt, а также Fe в Pt, apсениды и сульфиды Pd и Pt.
Россыпные месторождения платиновой руды представлены главным образом мезозойскими и кайнозойскими элювиально-аллювиальными и аллювиальными россыпями платины и осмистого иридия. Промышленные россыпи обнажаются на дневной поверхности (открытые россыпи) или скрыты под 10-30-м осадочной толщей (погребённые россыпи). Наиболее крупные из них прослежены на десятки км в длину, ширина их достигает сотен м, а мощность продуктивных металлоносных пластов до нескольких м образовались они в результате выветривания и разрушения платиноносных клинопироксенит-дунитовых и серпентин-гарцбургитовых массивов. Промышленные россыпи известны как на платформах (Сибирской и Африканской), так и в эвгеосинклиналях на Урале, в Колумбии (область Чоко), на Аляске (залив Гудньюс) и др. Минералы платиновых металлов в россыпях нередко находятся в срастании друг с другом, а также с хромитами, оливинами и серпентинами. [2,5,10]
Рисунок 1. "Самородная платина"
История открытия и добыча платины на урале
На Урале первые сведения о находке платины и осмистого иридия как спутников золота в россыпях Верх-Исетского округа (Верх-Нейвинская дача) появились в 1819 г. Несколько лет спустя, в 1822 г. ее обнаружили в дачах Невьянского и Билимбаевского заводов, а в 1823 г. в Миасских золотых россыпях. Собранные отсюда шлихи “белого металла" анализировались Варвинским, Любарским, Гельмом и Соколовым. Первая, собственно платиновая россыпь открыта в 1824 г. по р. Орулихе, левому притоку р. Баранчи к северу от Нижнго Тагила. В том же году открыты платиновые россыпи по притокам р. Ис и Тура. И, наконец, в 1825 г. уникальные по богатству платиновые россыпи были обнаружены по Сухому Висисму и другим рекам в 50 км к западу от Нижнего Тагила. На карте Урала появились целые платинодобывающие районы, наибольшую известность среди которых получили Качканарско-Исовской, Кытлымский и Павдинский. В это время ежегодная добыча платины из россыпей достигала 2-3 тонны.