Главная / Рефераты / Рефераты по химии
Реферат: Платина
Notice: Undefined variable: ref_img in /home/area7ru/area7.ru/docs/referat.php on line 323
Московский Институт Стали и Сплавов
(Технологический Университет)
Кафедра металлургии редких металлов и порошковой металлургии.
РЕФЕРАТ на тему “Платина”
Студента группы КЦД-94
КОЛОМИЙЦА К.В.
Преподaватель
Ракова Н.Н.
Москва 1995 год.
О Г Л А В Л Е Н И Е
.
Производство и применение платины .
01 .
Историческая справка .
. 01 .
Производство и потребление
02 .
Основные свойства платины .
03 .
Положение в периодической системе элементов .
. 03 .
Физические свойства
. 05 .
Химические свойства
. 05 .
Поведение платины в обогатительных операциях .
. 06 .
Формы нахождения платины в рудах .
. 06 .
Получение платиновых металлов из россыпей .
. 08 .
Извлечение платины при обогащении сульфидных платинусодержащих руд
. 08 .
Поведение платины при металлургической переработке сульфидных платинусодержащих руд и концентратов .
. 09 .
Основные технологические операции переработки медно-никелевых концентратов .
. 09 .
Физико-химические основы поведения платины при переработке сульфидного сырья
11 .
Пирометаллургические процессы .
. 11 .
Агломерация
. 12 .
Электроплавка .
. 12 .
Конвертирование
12 .
Обжиг .
. 13 .
Восстановительная электроплавка . 13
.
Взвешенная плавка .
13 .
Гидрометаллургические процессы .
. 13 .
Переработка платинусодержащих шламов .
14 .
Аффинаж
18 .
Сырье для получения платиновых металлов
. 19 .
Переработка шлиховой платины .
19 .
Переработка вторичного платинусодержащего сырья .
20 .
Приложение №1. ГОСТ
23 .
Приложение №2. Словарь терминов .
27
Производство и применение платины.
Историческая справка.
“Белое золото”, “гнилое золото”… Под этими названиями платина фигурирует в литературе XVIII в. Этот металл известен давно, его белые тяжелые зерна находили при добыче золота. Из-за высокой тугоплавкости он оказался ни на что не пригодным и лишь затруднял очистку золота. Название
“платина” возникло вследствие сходства этого металла с серебром, название которого на испанском языке “plata”, что означает “серебришко”, “плохое серебро”. Вплоть до XVIII в. этот ценнейший металл вместе с пустой породой выбрасывали в отвал, а на Урале и в Сибири зерна самородной платины использовали как дробь при стрельбе.
В Европе платину стали изучать с середины XVIII в., когда испанский математик Антонио де Ульоа привез образцы этого металла с золотоносных месторождений Перу. Были исследования, были споры - простое ли вещество платина или “смесь двух известных металлов - золота и железа”.
Обстоятельное изучение платины в 1752 г. провел шведский химик Хенрик
Шеффер, который доказал, что она является не смесью, а новым химическим элементом.
В 1773-1774 гг. М. де-Лиль получил ковкую форму платины. В 1783 г.
Шабано запонтетовал процесс получения ковкой платины. Начиная со второй половины XVIII в. платиной, ее свойствами, методами переработки и использования стали интересоваться многие химики-аналитики и технологи, в том числе и ученые Петербургской академии наук. Наиболее важные работы в этой области в первой половине XIX в. - это создание методов получения ковкой платины.
Всемирную известность приобрели труды русского ученого и общественного деятеля А. А. Мусина-Пушкина (1760-1805). Еще в 1797 г. он открыл новые способы получения амальгамы платины, а затем разработал совершенные методы ее ковки и очистки от железа. Работы Мусина-Пушкина были продолжены
Архиповым, Варвинским, Любарским, Соболевским и др.
В 1826 г. выдающийся инженер П. Г. Соболевский вместе с В. В.
Любарским разработал простой и надежный способ получения ковкой платины.
Самородную платину растворяли в царской водке, а из этого раствора, добавляя NH4Cl, осаждали хлороплатинат аммония (NH4)2[PtCl]. Этот осадок промывали, а затем прокаливали на воздухе. Полученный спекшийся порошок
(губку) прессовали в холодном состоянии, а затем прессованные брикеты прокаливали и ковали. Этот способ позволял делать из уральской платины изделия высокого качества. Таким образом, Соболевский заложил основы порошковой металлургии.
21 марта 1827 г. в конференц-зале Петербургского горного кадетского корпуса на многолюдном торжественном собрании Ученого комитета по горной и соляной части были показаны изготовленные новым методом первые изделия из русской платины. Открытие П. Г. Соболевского и В. В. Любарского получило мировую известность. В 1828 г. Соболевский описал свой способ получения ковкой платины в Петербургском “Горном журнале” под названием: “Об очищении и обработке сырой платины”.
Благодаря предприимчивости министра финансов Е. Ф. Канкрина с 1828 г. в
России стали выпускать платиновые монеты достоинством в 3, 6 и 12 рублей; на это было затрачено около 14.5 т платины.
В 1913 г. под руководством Н. Н. Барабошкина на базе исследовательских работ, проведенных в лаборатории Петербургского горного института, в г.
Екатеринбурге начали строительство аффинажного завода для переработки добываемой шлиховой платины. В 1916 г. начали выпускать лишь губчатую платину и только в 1923 г. стали выделять спутники платины.
Производство и потребление.
Таблица 1. Производство платины, кг
Страна 1960 г. 1965 г. 1970 г. 1975 г. 1980 г. 1985 г.
ЮАР 8900 16 600 33 200 57 600 68 400 71 000
Канада 6500 6300 6200 5400 5400 4700
США 318 354 250 200 220 250
Важнейшие области применения платины - химическая и нефтеперерабатывающая промышленность. В качестве катализаторов различных реакций используется около половины всей потребляемой платины. В химической промышленности платину используют в процессе производства азотной кислоты
(по оценочным данным на эти цели ежегодно идет 10-20 % мирового потребления платины).
В нефтеперерабатывающей промышленности с помощью платиновых катализаторов на установках каталитического риформинга получают высокооктановый бензин, ароматические углеводороды и технический водород из бензиновых и лигроиновых фракций нефти.
Таблица 2. Потребление платины по отраслям в США в количественном и процентном соотношениях.
Платина 196 196 1970 1975 1980
0 5 г. г. г.
г. г.
Всего: 10 13 14 21 34
007 484 558 065 800
В том числе по
отраслям:
Автомобильная - - - - - - 849140%15 44%
200
Химическая 22122%40930%437830%462922%5600 16%
6 3
Нефтеперерабатывающая 11012%25219%559538%335916%5500 16%
9 6
Электротехническая 33233%33225%256218%229011%3800 11%
5 2
Стекольная 18418%16112%10717% 10525% 2400 7%
7 7
Медицинская 4945% 8256% 217 2% 532 3% 1100 3%
Ювелирная 10110%1108% 735 5% 712 3% 1200 3%
6 1
В автомобильной промышленности платину также используют каталитические свойства этого металла - для дожигания и обезвреживания выхлопных газов, с целью оснащения автомобилей специальными устройствами по очистке выхлопных газов от вредных примесей.
Стабильность электрических, термоэлектрических и механических свойств плюс высочайшая коррозионная и термическая стойкость сделали этот металл незаменимым для современной электротехники, автоматики и телемеханики, радиотехники, точного приборостроения.
Незначительная часть платины идет в медицинскую промышленность. Из платины и ее сплавов изготовляют хирургические инструменты, которые, не окисляясь, стерилизуются в пламени спиртовой горелки. Некоторые соединения платины используют против различных опухолей. По структуре большинство из этих веществ - это неэлектролиты, цис-изомеры, производные двухвалентной платины. Самым эффективным соединением считается цис-дихлородиаминоплатина
(II) [Pt(NH3)2Cl2]. Это активное в химическом соотношении вещество, в котором ионы Cl– частично замещаются молекулами воды с образованием иона
[Pt(NH3)2(H2O)2]2+. Процесс ионизации дихлородиаминоплатины идет главным образом в клетках, где концентрация хлоридов ниже, чем в сыворотке крови.
Продукт гидролиза [Pt(NH3)2Cl2] реагирует с азотистыми основаниями ДНК как бифункциональный агент, вызывая образование поперечных связей между нитями
ДНК. Это служит основной причиной нарушения деления и гибели опухолевых клеток. Дополнительным механизмом противоопухолевого действия дихлородиаминоплатины является активация иммунитета организма.
Таблица 3. Цены на платину, долл. за 1 тр. унцию.
1960г.1965г.1970г.1975г.1980г. 1985г.нояб. нояб.
1994 1995
83,5 98 132,5 170 420 480 407-416 406-407
Рост спроса на платину в мире является залогом высоких цен. По оценочным данным крупнейшей в мире компании по маркетингу металлов платиновой группы
Johnson Matthey (JM) спрос на платину вырос в 1994 году на 7% и достиг уровня в 4.32 млн тройских унций. При этом с 1993 года сокращается потребление платины в промышленности. Однако рост заказов ювелиров и автомобилестроителей перекрывает это сокращение. Потребление платины в ювелирном производстве оценивается в 50 т. Второй фактор повышения спроса на этот металл - рост использования его в автокатализаторах. За это рынок платины должен быть благодарен партии зеленых, поскольку именно введение более строгих мер по ограничению вредных выбросов в атмосферу привело к тому, что почти все новые автомобили оснащаются автокатализаторами.
Таблица 4. Потребление платины в мире в 1993 г. (по информации Johnson
Matthey), %.
Нефтепереработка 12 %
Ювелирная промышленность 30 %
Инвестиции 8 %
Производство стекла 3 %
Электротехника 4 %
Химическая промышленность 5 %
Автокатализаторы 35 %
Другие 3 %
Основные свойства платины.
Положение в периодической системе элементов.
Платина - символ Pt (лат. Platinum), химический элемент 6-го переходного периода периодической системы. Для него характерно заполнение 5d- электронных орбиталей при наличии одного или двух s-электронов на более высоких 6s- электронных орбиталях.
Таблица 5. Характеристика атомов платины.
Характеристика Платина
Порядковый номер 78
Конфигурация внешних электронных оболочек 5d96s1
Число неспаренных электронов 2
Атомная масса 195.09
Атомный объем, см3 9.10
Эффективный атомный радиус, нм Pt4+=0.064
Потенциалы ионизации, В 9.0; 18.56; (23.6)
Возможные степени окисления 0, II, III, IV, VI
Характерные степени окисления II, IV
Будучи элементом переходного периода, платина характеризуется различными степенями окисления. В большинстве своих соединений платина проявляет степени окисления +2 и +4. Как в том, так и в другом состоянии, благодаря высоким зарядам, небольшим ионным радиусам и наличию незаполненных d- орбиталей, она представляет собой типичный комплексообразователь. Так, в растворах все его соединения, включая простые (галогениды, сульфаты, нитраты), превращаются в комплексные, поскольку в комплексообразовании участвуют ионы соединений, присутствующих в растворе, а также вода. Поэтому гидрометаллургия платины основана на использовании ее комплексных соединений.
Физические свойства.
Платина очень тугоплавкий и труднолетучий металл, кристаллизуется в гранецентрированные кубические (г. ц. к.) решетки. При воздействии на растворы солей восстановителями металл может быть получен в виде “черни”, обладающей высокой дисперсностью.
Платина в горячем состоянии хорошо прокатывается и сваривается.
Характерным свойством является способность абсорбировать на поверхности некоторые газы, особенно водород и кислород. Склонность к абсорбции значительно возрастает у металла, находящегося в тонкодисперсном и коллоидном состоянии. Платина (особенно платиновая чернь) довольно сильно поглощает кислород: 100 объемов кислорода на один объем платиновой черни.
Вследствии способности к абсорбции газов платину применяют в качестве катализаторов при реакциях гидрогенизации и окисления. Каталитическая активность увеличивается при использовании черни.
Таблица 6. Физические свойства.
Характеристика Pt
Плотность при 20 °С, г/дм3 21.45
Цвет Серовато-белый, блестящий
Радиус атома, нм 0.138
Температура плавления, °С 1769
Температура кипения, °С 4590
Параметры кристаллической решетки
при 20 °С, нм а=0.392
Удельная теплоемкость, Дж/(моль/К) 25.9
Теплопроводность при 25 °С, Вт/(м·К)74.1
Удельное электросопротивление при 0
°С, мкОм·см 9.85
Твердость по Бринеллю, МПа 390-420
Модуль упругости, ГПа 173
Химические свойства.
Платина как элемент VIII группы может проявлять несколько валентностей:
0, 2+, 3+, 4+, 5+, 6+ и 8+. Но, когда идет речь об элементе № 78 почти также, как валентность, важна другая характеристика - координационное число. Оно означает, сколько атомов (или групп атомов), лигандов, может расположиться вокруг центрального атома в молекуле комплексного соединения.
Для степени окисления 2+ и 4+ координационное число равно соответственно четырем или шести.
Комплексы двухвалентной платины имеют плоскостное строение, а четырехвалентной - октаэдрическое.
При обычной температуре платина не взаимодействует с минеральными и органическими кислотами. Серная кислота при нагреве медленно растворяет платину. Полностью платина растворяется в царской водке:
3Pt+4HNO3+18HCl=3H2[PtCl6]+4NO+8H2O. (1)
При растворении получается гексахлороплатиновая, или платинохлористоводородная, кислота H2[PtCl6], которая при выпаривании раствора выделяется в виде красно-бурых кристаллов состава H2[PtCl6]•H2O.
При повышенных температурах платина взаимодействует с едкими щелочами, фосфором и углеродом.
С кислородом платина образует оксиды (II), (III) и (IV): PtO, Pt203 и
PtO2. Оксид PtO получается при нагревании порошка платины до 430 °С в атмосфере кислорода при давлении 0.8 МПа. Оксид Pt2O3 можно получить при окислении порошка металлической платины расплавленным пероксидом натрия.
Оксид PtO2 - порошок черного цвета - получается при кипячении гидроксида платины (II) со щелочью:
2Pt(OH)2=PtO2+Pt+2H2O. (2)
Гидроксид платины (IV) можно получить осторожным приливанием щелочи к раствору хлороплатината калия:
K2[PtCl6]+4KOH=Pt(OH)4+6KCl. (3)
Сернистое соединение PtS - порошок коричневого цвета, не растворимый в кислотах и царской водке; PtS2 - черный осадок, получаемый из растворов действием сероводорода, растворимый в царской водке.
Хлориды натрия часто используют в гидрометаллургии и аналитической практике. При 360 °С воздействием хлора на платину можно получить тетрахлорид PtCl4, который при температуре выше 370 °С переходит в трихлорид PtCl3, а при 435 °С распадается на хлор и металлическую платину;
PtCl2 растворяется в слабой соляной кислоте с образованием платинисто- хлористоводородной кислоты H2[PtCl4], при действии на которую солей металлов получаются хлороплатиниты Me2[PtCl4] (где Me - K, Na, NH4 и т.д.).
Тетрахлорид платины PtCl4 при воздействии соляной кислоты образует платинохлористоводородную кислоту H2[PtCl6]. Соли ее - хлороплатинаты
Me2[PtCl6]. Практический интерес представляет хлороплатинат аммония
(NH4)2[PtCl]6 - кристаллы желтого цвета, малорастворимые в воде, спирте и концентрированных растворах хлористого аммония. Поэтому при аффинаже платину отделяют от других платиновых металлов, осаждая в виде
(NH4)2[PtCl6].
В водных растворах сульфаты легко гидролизуются, продукты гидролиза в значительном интервале pH находятся в коллоидном состоянии. В присутствии хлорид-ионов сульфаты платины переходят в хлороплатинаты.
Поведение платины в обогатительных операциях.
Формы нахождения платины в рудах.
Формы нахождения платины в рудах определяют ее поведение в последующих процессах обогащения. Поэтому их изучение имеет большое значение для выбора технологической схемы переработки платинусодержащих руд и концентратов.
Подсчеты содержания платины в земной коре были выполнены Кларком и
Вашингтоном, а позднее И. и В. Ноддак. Первые принимали в расчет только ту платину, которая находится в россыпях и коренных ультраосновных породах, а вторые учитывали также платину, находящуюся в рассеянном состоянии. Иногда пользуются данными по распространенности платины, приводимыми Гольдшмидтом.
Обобщение ряда исследований на основе многочисленных определений дано А. П.
Виноградовым.
Таблица 7. Содержание платины в земной коре, %.
По Кларку и По И. и В. По По А. П.
Вашингтону Ноддак Гольдшмидту Виноградову
1.2·10-8 5·10-6 1·10-8 5·10-7
Платину добывают в “первичных” и “вторичных” месторождениях. К первым относятся открытые в 1908 г. канадские медноникелевые магнитные колчеданы в округе Садбери, месторождения Норильска и южноафриканские медноникелевые колчеданы в Трансваале; здесь платина присутствует в виде сульфидов.
Вторичные месторождения обязаны своим появлением выветриванию первичных месторождений и последующему смыванию выветренных пород, причем платиновые металлы, имеющие большую плотность, оседали в определенных местах.
Вторичные месторождения находятся в Колумбии. Но они утратили свое значение в 20-х годах прошлого века, когда на западных и восточных склонах
Уральского хребта были найдены большие залежи платиновых руд. В уральских месторождениях минералы платиновых металлов генетически связаны с глубинными ультраосновными породами, главным образом, с дунитами.
Таблица 8. Средний состав уральской россыпной и коренной платины, %
Тип месторождения Pt
Россыпная 77.5
Коренная 76.7
Средний состав аффинируемой платины 78.4
В канадских месторождениях платина встречается в виде сперилита PtAs2, куперита PtS и некоторых более редких минералов. Однако большая часть платиновых металлов находится в сульфидах в виде твердого раствора.
Содержание платины в рудах достигает 1.5-2.0 г на 1 т руды.
Примерно такой же минералогический состав имеют южноафриканские руды, кроме того здесь найдена самородная платина и ферроплатина.
Каждому типу руд и их минеральным разновидностям свойственны свои особенности платиновой минерализации, обусловленные различной обогащенностью платиновыми металлами, различным соотношением платины, палладия, иридия, родия, рутения и осмия, а также различием форм нахождения металлов.
Многообразие типов руд и различие форм нахождения платиновых металлов в медно-никелевых рудах вызывает большие сложности с полнотой извлечения платиновых металлов в готовые концентраты, направляемые в металлургическую переработку.
Получение платиновых металлов из россыпей.
Россыпи платиновых металлов, образованные в результате разрушения коренных пород, известны во многих странах, но промышленные запасы в основном сосредоточены в Колумбии, Южной Африке, Бразилии и др.
Процесс извлечения платиновых металлов из россыпей сводится к двум группам операций: добыче песков и их обогащению гравитационными методами.
Пески можно добывать подземными и открытыми способами; как правило, применяют открытые горные работы, выполняемые в два этапа: вскрыша пустой породы и добыча платинусодержащих песков. Добычу песков обычно совмещают с их гравитационным обогащением в одном агрегате, например, драге.
Добытая горная масса из дражных черпаков поступает в промывочную бочку, где осуществляется дезинтеграция и грохочение. Процесс дезинтеграции горной массы в бочке происходит посредством ме...
ВНИМАНИЕ!
Текст просматриваемого вами реферата (доклада, курсовой) урезан на треть (33%)!
Чтобы просматривать этот и другие рефераты полностью, авторизуйтесь на сайте:
|
|
|
Добавлено: 2010.10.21
Просмотров: 1717
|
Notice: Undefined offset: 1 in /home/area7ru/area7.ru/docs/linkmanager/links.php on line 21
При использовании материалов сайта, активная ссылка на AREA7.RU обязательная! |
