Металлы драгоценные

Крупным потребителем платины является химическая промышленность, использующая Pt в виде сплавов для изготовления аппаратуры и приборов, в качестве катализаторов, для платинирования различных предметов и в виде солей. Из платины изготовляют котлы, реторты, перегонные аппараты для получения серной кислоты, внутренние обкладки кислотоупорных сосудов, электроды для электрохимических производств, например для получения персульфатов, и т. д.

Слоем платины покрывают электроды, фильтры, сетки. Платинированная поверхность противостоит кислотам (окислению) и придает металлическим предметам новые химические, а иногда оптические свойства. Платина используется в производстве серной кислоты для изготовления контактной массы, где является катализатором при окислении сернистого газа в серный ангидрид. При окислении аммиака в качестве катализаторов применяются платиновые и платинородиевые сетки,

Платиновые катализаторы находят применение также в процессах восстановления ацетилена в этан, амилового спирта в пропан, альдегида в алкоголь и этоксимеркаптан, аминофенола в циклические аминоалкоголи и т д.

В качестве катализаторов выступают многие платиновые продукты, например компактная платина. Она выпускается в виде проволоки, сетки, фольги, жести и перфорированных муфт. Компактные контакты применяются для реакций окисления, когда не требуется очень высокая адсорбционная способность катализатора, и для электрокаталитических реакций (электросинтез), при которых металл является и электродом, и катализатором.

Платиновая чернь — наиболее каталитически активная форма платины. Каталитическая активность зависит от степени дисперсности платиновой черни, на которую влияют условия восстановления и восстановитель.

Платина восстанавливается водородом уже при комнатной температуре. При низкой температуре в растворе реакция идет медленно. При сухом восстановлении хлорной платины или окиси платины получается малоактивный катализатор (так как реакция экзотермична и материал сильно разогревается),

Для восстановления солей платины при получении платиновой черни рекомендуются следующие металлы: магний, алюминий, цинк и кадмий, ртуть и медь. При восстановлении металлами образуется платиновая чернь, смешанная с металлом-восстановителем, который отделяется растворением при помощи соответствующего растворителя.

Для разных типов реакций – окисления, дегидро-и гидрогенизации – применяется губчатая платина. Ее каталитическая активность ниже, чем активность платиновой черни, но она менее чувствительна к высоким температурам.

Высокой активностью обладает коллоидальная платина. Каталитическая активность коллоидальных металлов зависит от способа их получения. Чем выше защитное действие коллоида, тем сильнее он уменьшает каталитическую активность (по сравнению с препаратом, не содержащим защитный коллоид),

Платиновые катализаторы на носителях применяются для сокращения затрат платины, получения большей активной поверхности и замедления рекристаллизации, уменьшающей дисперсность.

Носителями являются огнеупорные материалы, активированный уголь или растворимые соли металлов. На носителе платина осаждается в виде губчатых металлов или черни.

В связи с тем, что действие платины как катализатора приводит к получению продуктов полного сгорания, платину применяют для получения органических соединений более высокой степени окисления, чем исходные.

При действии воздуха или кислорода в присутствии платины низшие парафиновые углеводороды полностью сгорают с образованием углекислоты, высшие углеводороды (парафин) могут окисляться в жирные кислоты. При окислении ароматических углеводородов над платиной или палладием происходит полное их сгорание. Для неполного окисления платина более пригодна, чем палладий.

Спирты на платине (или палладии) окисляются очень легко. Спирт окисляется на холоде в присутствии платиновой черни с образованием альдегида и кислоты.

Платина – прекрасный дегидрирующий катализатор. При температуре 220 °C спирт выделяет водород в присутствии губчатой платины. Более активным катализатором при дегидрогенизации спиртов является платиновая чернь.

Благодаря кислотоупорности и постоянству массы при прокаливании платина применяется для изготовления лабораторного оборудования, В этих целях используется технически чистая платина; изделия с повышенной механической прочностью изготовляют из сплава платины с добавками иридия (1-20 %), или родия (3,5 %), или меди (2–3 %).

Для промышленных предприятий и лабораторий из платины и ее сплавов изготовляется следующая аппаратура: перегонные аппараты; внутренняя обкладка калориметрических бомб; тигли и крышки к калориметрическим бомбам чашки, ящики для сжигания; мундштуки, колпачки, мешалки; ложки, воронки, ведерки, конусы, цилиндры; электроды: проволока, лента и пластины; фильтры, металлические сетки; муфели, пинцеты, наконечники щипцов, гири для весов, шпатели, перфорированная жесть, треугольники, трубки, сосуды для выпаривания и осаждения; фильеры.

Платиновые тигли применяются для разложения горных пород сплавлением с содой и разложения при помощи плавиковой кислоты; прокаливания испытываемого материала при высоких температурах (1100–1200 °C), при маркировочных анализах углеродистых и легированных сталей, анализах шлаков, силикатов руд и ферросплавов, цветных металлов и топлива; определения содержания кремния в победитовых смесях, вольфрамита, карбида вольфрама и т. д.

Тигли используются также для определения свободного углерода в карбидах вольфрама и титана. При этом фильтрующим материалом служит слой асбестовых волокон, полученный пропусканием сквозь тигель суспензии этих волокон в воде. При отсасывании воды волокна собираются на дне тигля плотным слоем, удерживающим даже самые мелкокристаллические осадки.

Платиновые чашки применяются для выпаривания растворов, содержащих плавиковую кислоту, а также содовых и кислых растворов, изготовления и очистки реактивов, разложения карбидов вольфрама и титана, победитовых смесей и вольфрамита плавиковой кислотой и т. д.

Для изготовления изделий лабораторного оборудования (тигли, чаши, электроды, шпатели, мешалки, наконечники к щипцам и пинцетам, треугольники и пр.) применяется технически чистая платина. Иглы для точных инструментов (сонографов), зажигатели, диафрагмы для репродукции звуков, проектирующие экраны эталонов веса и длины, тонкие проволоки, хирургические и научные инструменты, ленты для измерения абсолютного излучения, экраны для пустотных трубок изготовляют из сплавов, содержащих платину, палладий, иридий, золото, серебро и другие металлы.

Платина (в чистом виде или в сплаве с родием) является хорошим материалом для изготовления нагревателей, рассчитанных на температуру до 1300–1500 °С, имеющих высокие температуру плавления (1754 °C) и сопротивляемость окислению.

Устойчивость платины и ее сплавов к высоким температурам и электропроводность обусловливают широкое применение их в пирометрии (термопары, термометры сопротивления и т. д.). Для предохранения от замыкания один из электродов термопары заключен в тонкостенные фарфоровые трубочки. Электроды термопары укреплены на зажимах, помещенных в головке термопары. В зависимости от арматуры, в которую заключены термопары, к их основным индексам добавляется характеристика, выраженная числовым обозначением (I, II и т. д.).

В электропромышленности платина в сплаве с другими металлами применяется для изготовления контактов (магнето и реле разрядников свечей, авиационных моторов), вакуумных приборов, электропечей сопротивления (в сплаве с родием), термопар (в сплаве с родием, золотом, палладием, рением и др.), предохранителей точных электроприборов, игл для выжиганий, электродов (катоды и антикатоды для трубок рентгеновских лучей), ламп накаливания, наконечников громоотводов.

Увеличивается применение платины в медицинских целях. Например, оказалось, что платина в определенных химических формах обладает способностью подавлять деление живых клеток. Открытие этого свойства в 1962 г. привело к созданию лекарств на основе платины для лечения некоторых форм рака. Такие лекарства с 1977 г. применяются в медицинской практике. Производятся они и в России (например, препарат дихлородиаминоплатина), причем нередко отечеcтвенные лекарства не только эффективны, но и в несколько раз дешевле зарубежных.

Химически нейтральная, прочная, не вызывающая аллергических реакций, платина используется в качестве вживляемых в тело компонентов после или вместо операций на сердце для регулирования его работы.

В хирургии платина применяется в виде наконечников приборов для прижигания (термокаутеры) и пневмоторакса, игл для введения туберкулина (в сплаве с иридием), игл шприцев и т. п,

В стоматологии платину используют в виде сплавов для изготовления коронок, зубов, мостов, крючков, штифтов и др.

Понятно, что, как и другие драгоценные металлы, платину следует экономить. Для этого существуют специальные технологии, Благодаря химической стойкости платиновых покрытий в ряде случаев вместо платиновых можно применять платинированные изделия. Это приемлемо для электродов, точных измерительных приборов, хирургических инструментов и т. д., в том числе и для ювелирных украшений. По строению и пористости платиновые осадки напоминают хромовые.

При платинировании катодами служат медные листы, анодами – платиновые тонкие листы. Катод подвешивают между анодами на расстоянии 30 мм от каждого из них. В больших установках для уменьшения расхода платины на аноды рекомендуется впаивать в стеклянные трубки платиновую проволоку, к нижнему концу которой припаяны платиновые полоски размером 2x1x0,1 мм, а к верхнему концу – медная проволока, изолированная от электролита и служащая для подвода тока с анодных штанг.

Наилучшими препаратами платиновых металлов для гальванических покрытий являются чистые металлы в виде губки или порошка.

Общие статистические данные о промышленном применении платины на рубеже столетий свидетельствуют о следующем.

В целом в 2000 г. наблюдался 80 %-й рост спроса на платину в промышленных целях, при этом наибольшее увеличение пришлось на сектор электротехники и стекольной промышленности, где наблюдался рост на 23 и 28 % соответственно.

Несколько сократился спрос на платину в некоторых традиционных сферах: производстве азотной кислоты, удобрений, катализаторов для химической и нефтехимической промышленности. Но эта тенденция была в целом сбалансирована увеличением спроса в менее крупных областях применения, таких как изготовление свечей зажигания, сенсоров, медицинских приборов и фармацевтика.

В настоящее время продолжается внедрение платиновой технологии в производство жестких компьютерных дисков, Магнитные слои, изготовленные из сплавов, содержащих платину, в настоящее время используются в более чем 90 % всех выпущенных жестких дисков, и ожидается, что эта цифра возрастет.

В 2000 г. произошел резкий скачок производства высокоточного стекла для жидкокристаллических дисплеев (ЖКД). Технология ЖКД в настоящее время увеличивает свою долю на рынках компьютерных дисплеев и телевизоров, а также уже сейчас широко используется в небольших электронных изделиях, таких как электронные камеры и мобильные телефоны, Последовательное увеличение спроса на стекло ЖКД стимулировало строительство заводов для производства этого материала, Для изготовления стекла ЖКД используется платиново-родиевое оборудование, в связи с чем резко активизировалась закупка металла для этих областей применения, что в свою очередь привело к увеличению спроса на него в стекольной промышленности до 7,9 т.

Помимо всего перечисленного, платину используют и для изготовления монет (в том числе памятных, юбилейных, коллекционных), а те в свою очередь обычно покупают в инвестиционных целях. Для этих же целей выпускают и приобретают платиновые слитки (большие и малые).

В 2000 г. отмечено снижение закупок платиновых монет и небольших слитков. Особенно значительно упала реализация платиновых монет серии «Американский орел» Монетным двором США, меньше отчеканено австралийских «Коал» и канадских «Кленовых листов». В целом в 2000 г. нетто-продажи монет и небольших слитков сократились вдвое – до 1,4 т.

На рынке Японии в 2000 г. позитивный спрос в секторе небольших инвестиционных слитков оказался намного больше реализации крупных платиновых слитков. Цена платины, выраженная в йенах, выросла до беспрецедентного для этой страны с 1990 г. уровня, что привело к продажам инвесторами слитков в объемах, в 3–4 раза превышавших закупки.