铂金是一种致密,稳定且稀有的金属,由于其独特的化学和物理特性,通常以其吸引人的,类似于银的外观以及在医疗,电子和化学应用中用于珠宝中。
物产
*原子符号:Pt
*原子数:78
*元素类别:过渡金属
*密度:21.45克/厘米3
*熔点:1764.9°C(3214.9°F)
*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,这解释了其在众多行业中的应用。它是最稠密的金属元素之一,几乎是铅的两倍,并且非常稳定,使金属具有出色的耐腐蚀性能。作为良好的电导体,铂还具有延展性(能够形成而不会破裂)和延展性(能够变形而不会损失强度)。
铂被认为是生物相容性金属,因为它无毒且稳定,因此不会与人体组织发生反应或对人体组织产生负面影响。最近的研究还表明,铂可以抑制某些癌细胞的生长。
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历史
铂族金属(PGM) 合金(包括铂)被用来装饰底比斯棺材,这是埃及的古墓,可以追溯到大约公元前700年。这是已知的最早使用铂金的方法,尽管前哥伦布时期的南美人也用黄金和铂金合金制成装饰品。
西班牙征服者是最早接触这种金属的欧洲人,尽管由于外观相似,他们发现这种金属在追求白银时很麻烦。他们称这种金属为Platina(西班牙语中Plata的版本,是西班牙的白银版本)或Platina del Pinto,因为它是在现代哥伦比亚的Pinto河沿岸的沙滩上发现的。
首次生产和重大发现
尽管在18世纪中叶接受了许多英国,法国和西班牙化学家的研究,但弗朗索瓦·沙巴诺(Francois Chabaneau)还是1783年率先生产纯铂金属样品的人。1801年,英国人威廉·沃拉斯顿(William Wollaston)发现了一种从中有效提取金属的方法。矿石,与今天使用的过程非常相似。
铂金属的银色外观很快使它成为皇室成员和寻求由最新贵金属制成的珠宝的富人中的重要商品。需求的增长导致在1824年的乌拉尔山脉和1888年的加拿大发现了大型矿床,但是直到1924年南非的一位农民偶然在河床中偶然发现铂金块时,才发现从根本上改变铂金未来的发现。这最终导致地质学家汉斯·梅伦斯基(Hans Merensky)发现了布什维尔德火成岩复合体,这是地球上最大的铂矿床。
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铂金的最新用途
尽管到20世纪中叶已经使用了铂的某些工业应用(例如火花塞涂层),但自1974年美国空气质量法规启动自动催化剂时代以来,大多数当前的电子,医疗和汽车应用才被开发出来。 从那时起,铂金已成为一种投资工具,并在纽约商品交易所和伦敦铂金和钯金市场上交易。
铂金生产
尽管铂金最自然地存在于砂矿中,但铂金和 铂族金属(PGM)矿工通常从锂闪石和钴矿(两种含铂矿石)中提取金属。白金总是与其他PGM并存。在南非的布什维尔德(Bushveld)矿山和其他数量有限的矿体中,铂族金属的含量很高,因此仅开采这些金属是经济的。而在俄罗斯的诺里尔斯克和加拿大的萨德伯里矿床,铂和其他铂族金属作为镍 和 铜的副产品提取。从矿石中提取铂既需要大量资金,也需要大量劳动。生产一金衡盎司(31.135克)的纯铂金可能需要6个月的时间和7至12吨的矿石。
该过程的第一步是粉碎含铂矿石,并将其浸入含水试剂中。被称为“泡沫浮选”的过程。浮选过程中,空气被泵送通过矿浆水。铂颗粒化学附着在氧气上,并在泡沫中浮出表面,然后被撇去以进一步精炼。
生产的最后阶段
一旦干燥,浓缩粉末仍包含少于1%的铂。然后在电炉中将其加热到2732F°(1500C°)以上,并再次吹入空气,除去 铁 和硫的杂质。电解和化学技术用于提取镍,铜和 钴,可得到15-20%的PGM精矿。
王水(硝酸和盐酸的混合物)用于通过产生附着在铂上的氯生成氯铂酸来溶解矿物质中的铂金属。在最后一步中,使用氯化铵将氯铂酸转化为六氯铂酸铵,可以将其燃烧形成纯铂金属。
白金的最大生产者
好消息是,在这个漫长而昂贵的过程中,并非所有铂都来自主要来源。根据美国地质调查局(USGS)的 统计,2012年全球生产的853万盎司铂金中,约有30%来自回收资源。
南非的资源集中在Bushveld矿区,是迄今为止最大的铂金生产国,满足世界需求的75%以上,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(Norilsk Nickel)和Impala铂金(Implats)是 最大的铂 金属生产商。
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应用领域
对于一种全球年产量仅为192吨的金属,铂金存在于许多日常用品中,并且对它们的生产至关重要。珠宝行业最大的用途,约占需求的40%,主要用于制造白金的合金中。据估计,在美国销售的结婚戒指中,有40%以上含有铂。美国,中国,日本和印度是铂金珠宝的最大市场。
工业应用
铂的耐腐蚀性和高温稳定性使其成为化学反应中的理想催化剂。催化剂可以加快化学反应的速度,而不会在过程中发生化学变化。
铂金在该领域的主要应用是汽车的催化转化器,约占金属总需求的37%。催化转化器通过引发将90%的碳氢化合物(一氧化碳和氮氧化物)转化为其他危害程度较小的化合物的反应来减少废气中的有害化学物质。
铂还用于催化硝酸和汽油。增加燃料中的辛烷值。在电子工业中,铂金坩埚用于制造激光器的半导体晶体,而合金则用于制造计算机硬盘驱动器的磁盘和汽车控制装置中的开关触点。
医疗应用
随着铂既可用于起搏器电极的导电性能以及耳和视网膜植入物,又可用于药物的抗癌性能(例如卡铂和顺铂),因此对医疗行业的需求正在增长。
以下列出了铂金的许多其他应用:
*含铑,用于制造高温热电偶
*制造用于电视,LCD和显示器的光学纯净的平板玻璃
*制作光纤玻璃纤维
*用于形成汽车和航空火花塞尖端的合金中
*替代电子连接中的金
*在电子设备陶瓷电容器的涂料中
*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
*在剃须刀涂料中