CBRR1892 (739474), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Ïëàòèíà - ñèìâîë Pt (ëàò. Platinum), õèìè÷åñêèé ýëåìåíò 6-ãî ïåðåõîäíîãî ïåðèîäà ïåðèîäè÷åñêîé ñèñòåìû. Äëÿ íåãî õàðàêòåðíî çàïîëíåíèå 5d-ýëåêòðîííûõ îðáèòàëåé ïðè íàëè÷èè îäíîãî èëè äâóõ s-ýëåêòðîíîâ íà áîëåå âûñîêèõ 6s- ýëåêòðîííûõ îðáèòàëÿõ.
Òàáëèöà 5. Õàðàêòåðèñòèêà àòîìîâ ïëàòèíû.
| Õàðàêòåðèñòèêà | Ïëàòèíà |
| Ïîðÿäêîâûé íîìåð | 78 |
| Êîíôèãóðàöèÿ âíåøíèõ ýëåêòðîííûõ îáîëî÷åê | 5d96s1 |
| ×èñëî íåñïàðåííûõ ýëåêòðîíîâ | 2 |
| Àòîìíàÿ ìàññà | 195.09 |
| Àòîìíûé îáúåì, ñì3 | 9.10 |
| Ýôôåêòèâíûé àòîìíûé ðàäèóñ, íì | Pt4+=0.064 |
| Ïîòåíöèàëû èîíèçàöèè, Â | 9.0; 18.56; (23.6) |
| Âîçìîæíûå ñòåïåíè îêèñëåíèÿ | 0, II, III, IV, VI |
| Õàðàêòåðíûå ñòåïåíè îêèñëåíèÿ | II, IV |
Áóäó÷è ýëåìåíòîì ïåðåõîäíîãî ïåðèîäà, ïëàòèíà õàðàêòåðèçóåòñÿ ðàçëè÷íûìè ñòåïåíÿìè îêèñëåíèÿ.  áîëüøèíñòâå ñâîèõ ñîåäèíåíèé ïëàòèíà ïðîÿâëÿåò ñòåïåíè îêèñëåíèÿ +2 è +4. Êàê â òîì, òàê è â äðóãîì ñîñòîÿíèè, áëàãîäàðÿ âûñîêèì çàðÿäàì, íåáîëüøèì èîííûì ðàäèóñàì è íàëè÷èþ íåçàïîëíåííûõ d-îðáèòàëåé, îíà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé òèïè÷íûé êîìïëåêñîîáðàçîâàòåëü. Òàê, â ðàñòâîðàõ âñå åãî ñîåäèíåíèÿ, âêëþ÷àÿ ïðîñòûå (ãàëîãåíèäû, ñóëüôàòû, íèòðàòû), ïðåâðàùàþòñÿ â êîìïëåêñíûå, ïîñêîëüêó â êîìïëåêñîîáðàçîâàíèè ó÷àñòâóþò èîíû ñîåäèíåíèé, ïðèñóòñòâóþùèõ â ðàñòâîðå, à òàêæå âîäà. Ïîýòîìó ãèäðîìåòàëëóðãèÿ ïëàòèíû îñíîâàíà íà èñïîëüçîâàíèè åå êîìïëåêñíûõ ñîåäèíåíèé.
Ôèçè÷åñêèå ñâîéñòâà.
Ïëàòèíà î÷åíü òóãîïëàâêèé è òðóäíîëåòó÷èé ìåòàëë, êðèñòàëëèçóåòñÿ â ãðàíåöåíòðèðîâàííûå êóáè÷åñêèå (ã. ö. ê.) ðåøåòêè. Ïðè âîçäåéñòâèè íà ðàñòâîðû ñîëåé âîññòàíîâèòåëÿìè ìåòàëë ìîæåò áûòü ïîëó÷åí â âèäå “÷åðíè”, îáëàäàþùåé âûñîêîé äèñïåðñíîñòüþ.
Ïëàòèíà â ãîðÿ÷åì ñîñòîÿíèè õîðîøî ïðîêàòûâàåòñÿ è ñâàðèâàåòñÿ. Õàðàêòåðíûì ñâîéñòâîì ÿâëÿåòñÿ ñïîñîáíîñòü àáñîðáèðîâàòü íà ïîâåðõíîñòè íåêîòîðûå ãàçû, îñîáåííî âîäîðîä è êèñëîðîä. Ñêëîííîñòü ê àáñîðáöèè çíà÷èòåëüíî âîçðàñòàåò ó ìåòàëëà, íàõîäÿùåãîñÿ â òîíêîäèñïåðñíîì è êîëëîèäíîì ñîñòîÿíèè. Ïëàòèíà (îñîáåííî ïëàòèíîâàÿ ÷åðíü) äîâîëüíî ñèëüíî ïîãëоùàåò êèñëîðîä: 100 îáúåìîâ êèñëîðîäà íà îäèí îáúåì ïëàòèíîâîé ÷åðíè. Âñëåäñòâèè ñïîñîáíîñòè ê àáñîðáöèè ãàçîâ ïëàòèíó ïðèìåíÿþò â êà÷åñòâå êàòàëèçàòîðîâ ïðè ðåàêöèÿõ ãèäðîãåíèçàöèè è îêèñëåíèÿ. Êàòàëèòè÷åñêàÿ àêòèâíîñòü óâåëè÷èâàåòñÿ ïðè èñïîëüçîâàíèè ÷åðíè.
Òàáëèöà 6. Ôèçè÷åñêèå ñâîéñòâà.
| Õàðàêòåðèñòèêà | Pt |
| Ïëîòíîñòü ïðè 20 °Ñ, ã/äì3 | 21.45 |
| Öâåò | Ñåðîâàòî-áåëûé, áëåñòÿùèé |
| Ðàäèóñ àòîìà, íì | 0.138 |
| Òåìïåðàòóðà ïëàâëåíèÿ, °Ñ | 1769 |
| Òåìïåðàòóðà êèïåíèÿ, °Ñ | 4590 |
| Ïàðàìåòðû êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè ïðè 20 °Ñ, íì | à=0.392 |
| Óäåëüíàÿ òåïëîåìêîñòü, Äæ/(ìîëü/Ê) | 25.9 |
| Òåïëîïðîâîäíîñòü ïðè 25 °Ñ, Âò/(ì·Ê) | 74.1 |
| Óäåëüíîå ýëåêòðîñîïðîòèâëåíèå ïðè 0 °Ñ, ìêÎì·ñì | 9.85 |
| Òâåðäîñòü ïî Áðèíåëëþ, ÌÏà | 390-420 |
| Ìîäóëü óïðóãîñòè, ÃÏà | 173 |
Õèìè÷åñêèå ñâîéñòâà.
Ïëàòèíà êàê ýëåìåíò VIII ãðóïïû ìîæåò ïðîÿâëÿòü íåñêîëüêî âàëåíòíîñòåé: 0, 2+, 3+, 4+, 5+, 6+ è 8+. Íî, êîãäà èäåò ðå÷ü îá ýëåìåíòå ¹ 78 ïî÷òè òàêæå, êàê âàëåíòíîñòü, âàæíà äðóãàÿ õàðàêòåðèñòèêà - êîîðäèíàöèîííîå ÷èñëî. Îíî îçíà÷àåò, ñêîëüêî àòîìîâ (èëè ãðóïï àòîìîâ), ëèãàíäîâ, ìîæåò ðàñïîëîæèòüñÿ âîêðóã öåíòðàëüíîãî àòîìà â ìîëåêóëå êîìïëåêñíîãî ñîåäèíåíèÿ. Äëÿ ñòåïåíè îêèñëåíèÿ 2+ è 4+ êîîðäèíàöèîííîå ÷èñëî ðàâíî ñîîòâåòñòâåííî ÷åòûðåì èëè øåñòè.
Êîìïëåêñû äâóõâàëåíòíîé ïëàòèíû èìåþò ïëîñêîñòíîå ñòðîåíèå, à ÷åòûðåõâàëåíòíîé - îêòàýäðè÷åñêîå.
Ïðè îáû÷íîé òåìïåðàòóðå ïëàòèíà íå âçàèìîäåéñòâóåò ñ ìèíåðàëüíûìè è îðãàíè÷åñêèìè êèñëîòàìè. Ñåðíàÿ êèñëîòà ïðè íàãðåâå ìåäëåííî ðàñòâîðÿåò ïëàòèíó. Ïîëíîñòüþ ïëàòèíà ðàñòâîðÿåòñÿ â öàðñêîé âîäêå:
3Pt+4HNO3+18HCl=3H2[PtCl6]+4NO+8H2O. (1)
Ïðè ðàñòâîðåíèè ïîëó÷àåòñÿ ãåêñàõëîðîïëàòèíîâàÿ, èëè ïëàòèíîõëîðèñòîâîäîðîäíàÿ, êèñëîòà H2[PtCl6], êîòîðàÿ ïðè âûïàðèâàíèè ðàñòâîðà âûäåëÿåòñÿ â âèäå êðàñíî-áóðûõ êðèñòàëëîâ ñîñòàâà H2[PtCl6]•H2O. Ïðè ïîâûøåííûõ òåìïåðàòóðàõ ïëàòèíà âçàèìîäåéñòâóåò ñ åäêèìè ùåëî÷àìè, ôîñôîðîì è óãëåðîäîì.
Ñ êèñëîðîäîì ïëàòèíà îáðàçóåò îêñèäû (II), (III) è (IV): PtO, Pt203 è PtO2. Îêñèä PtO ïîëó÷àåòñÿ ïðè íàãðåâàíèè ïîðîøêà ïëàòèíû äî 430 °Ñ â àòìîñôåðå êèñëîðîäà ïðè äàâëåíèè 0.8 ÌÏà. Îêñèä Pt2O3 ìîæíî ïîëó÷èòü ïðè îêèñëåíèè ïîðîøêà ìåòàëëè÷åñêîé ïëàòèíû ðàñïëàâëåííûì ïåðîêñèäîì íàòðèÿ. Îêñèä PtO2 - ïîðîøîê ÷åðíîãî öâåòà - ïîëó÷àåòñÿ ïðè êèïÿ÷åíèè ãèäðîêñèäà ïëàòèíû (II) ñî ùåëî÷üþ:
2Pt(OH)2=PtO2+Pt+2H2O. (2)
Ãèäðîêñèä ïëàòèíû (IV) ìîæíî ïîëó÷èòü îñòîðîæíûì ïðèëèâàíèåì ùåëî÷è ê ðàñòâîðó õëîðîïëàòèíàòà êàëèÿ:
K2[PtCl6]+4KOH=Pt(OH)4+6KCl. (3)
Ñåðíèñòîå ñîåäèíåíèå PtS - ïîðîøîê êîðè÷íåâîãî öâåòà, íå ðàñòâîðèìûé â êèñëîòàõ è öàðñêîé âîäêå; PtS2 - ÷åðíûé îñàäîê, ïîëó÷àåìûé èç ðàñòâîðîâ äåéñòâèåì ñåðîâîäîðîäà, ðàñòâîðèìûé â öàðñêîé âîäêå.
Õëîðèäû íàòðèÿ ÷àñòî èñïîëüçóþò â ãèäðîìåòàëëóðãèè è àíàëèòè÷åñêîé ïðàêòèêå. Ïðè 360 °Ñ âîçäåéñòâèåì õëîðà íà ïëàòèíó ìîæíî ïîëó÷èòü òåòðàõëîðèä PtCl4, êîòîðûé ïðè òåìïåðàòóðå âûøå 370 °Ñ ïåðåõîäèò â òðèõëîðèä PtCl3, à ïðè 435 °Ñ ðàñïàäàåòñÿ íà õëîð è ìåòàëëè÷åñêóþ ïëàòèíó; PtCl2 ðàñòâîðÿåòñÿ â ñëàáîé ñîëÿíîé êèñëîòå ñ îáðàçîâàíèåì ïëàòèíèñòî-õëîðèñòîâîäîðîäíîé êèñëîòû H2[PtCl4], ïðè äåéñòâèè íà êîòîðóþ ñîëåé ìåòàëëîâ ïîëó÷àþòñÿ õëîðîïëàòèíèòû Me2[PtCl4] (ãäå Me - K, Na, NH4 è ò.ä.).
Òåòðàõëîðèä ïëàòèíû PtCl4 ïðè âîçäåéñòâèè ñîëÿíîé êèñëîòû îáðàçóåò ïëàòèíîõëîðèñòîâîäîðîäíóþ êèñëîòó H2[PtCl6]. Ñîëè åå - õëîðîïëàòèíàòû Me2[PtCl6]. Ïðàêòè÷åñêèé èíòåðåñ ïðåäñòàâëÿåò õëîðîïëàòèíàò àììîíèÿ (NH4)2[PtCl]6 - êðèñòàëëû æåëòîãî öâåòà, ìàëîðàñòâîðèìûå â âîäå, ñïèðòå è êîíöåíòðèðîâàííûõ ðàñòâîðàõ õëîðèñòîãî àììîíèÿ. Ïîýòîìó ïðè àôôèíàæå ïëàòèíó îòäåëÿþò îò äðóãèõ ïëàòèíîâûõ ìåòàëëîâ, îñàæäàÿ â âèäå (NH4)2[PtCl6].
 âîäíûõ ðàñòâîðàõ ñóëüôàòû ëåãêî ãèäðîëèçóþòñÿ, ïðîäóêòû ãèäðîëèçà â çíà÷èòåëüíîì èíòåðâàëå pH íàõîäÿòñÿ â êîëëîèäíîì ñîñòîÿíèè.  ïðèñóòñòâèè õëîðèä-èîíîâ ñóëüôàòû ïëàòèíû ïåðåõîäÿò â õëîðîïëàòèíàòû.
Ïîâåäåíèå ïëàòèíû â îáîãàòèòåëüíûõ îïåðàöèÿõ.
Ôîðìû íàõîæäåíèÿ ïëàòèíû â ðóäàõ.
Ôîðìû íàõîæäåíèÿ ïëàòèíû â ðóäàõ îïðåäåëÿþò åå ïîâåäåíèå â ïîñëåäóþùèõ ïðîöåññàõ îáîãàùåíèÿ. Ïîýòîìó èõ èçó÷åíèå èìååò áîëüøîå çíà÷åíèå äëÿ âûáîðà òåõíîëîãè÷åñêîé ñõåìû ïåðåðàáîòêè ïëàòèíóñîäåðæàùèõ ðóä è êîíöåíòðàòîâ.
Ïîäñ÷åòû ñîäåðæàíèÿ ïëàòèíû â çåìíîé êîðå áûëè âûïîëíåíû Êëàðêîì è Âàøèíãòîíîì, à ïîçäíåå È. è Â. Íîääàê. Ïåðâûå ïðèíèìàëè â ðàñ÷åò òîëüêî òó ïëàòèíó, êîòîðàÿ íàõîäèòñÿ â ðîññûïÿõ è êîðåííûõ óëüòðàîñíîâíûõ ïîðîäàõ, à âòîðûå ó÷èòûâàëè òàêæå ïëàòèíó, íàõîäÿùóþñÿ â ðàññåÿííîì ñîñòîÿíèè. Èíîãäà ïîëüçóþòñÿ äàííûìè ïî ðàñïðîñòðàíåííîñòè ïëàòèíû, ïðèâîäèìûìè Ãîëüäøìèäòîì. Îáîáùåíèå ðÿäà èññëåäîâàíèé íà îñíîâå ìíîãî÷èñëåííûõ îïðåäåëåíèé äàíî À. Ï. Âèíîãðàäîâûì.
Òàáëèöà 7. Ñîäåðæàíèå ïëàòèíû â çåìíîé êîðå, %.
| Ïî Êëàðêó è Âàøèíãòîíó | Ïî È. è Â. Íîääàê | Ïî Ãîëüäøìèäòó | Ïî À. Ï. Âèíîãðàäîâó |
| 1.2·10-8 | 5·10-6 | 1·10-8 | 5·10-7 |
Ïëàòèíó äîáûâàþò â “ïåðâè÷íûõ” è “âòîðè÷íûõ” ìåñòîðîæäåíèÿõ. Ê ïåðâûì îòíîñÿòñÿ îòêðûòûå â 1908 ã. êàíàäñêèå ìåäíîíèêåëåâûå ìàãíèòíûå êîë÷åäàíû â îêðóãå Ñàäáåðè, ìåñòîðîæäåíèÿ Íîðèëüñêà è þæíîàôðèêàíñêèå ìåäíîíèêåëåâûå êîë÷åäàíû â Òðàíñâààëå; çäåñü ïëàòèíà ïðèñóòñòâóåò â âèäå ñóëüôèäîâ. Âòîðè÷íûå ìåñòîðîæäåíèÿ îáÿçàíû ñâîèì ïîÿâëåíèåì âûâåòðèâàíèþ ïåðâè÷íûõ ìåñòîðîæäåíèé è ïîñëåäóþùåìó ñìûâàíèþ âûâåòðåííûõ ïîðîä, ïðè÷åì ïëàòèíîâûå ìåòàëëû, èìåþùèå áîëüøóþ ïëîòíîñòü, îñåäàëè â îïðåäåëåííûõ ìåñòàõ. Âòîðè÷íûå ìåñòîðîæäåíèÿ íàõîäÿòñÿ â Êîëóìáèè. Íî îíè óòðàòèëè ñâîå çíà÷åíèå â 20-õ ãîäàõ ïðîøëîãî âåêà, êîãäà íà çàïàäíûõ è âîñòî÷íûõ ñêëîíàõ Óðàëüñêîãî õðåáòà áûëè íàéäåíû áîëüøèå çàëåæè ïëàòèíîâûõ ðóä.  óðàëüñêèõ ìåñòîðîæäåíèÿõ ìèíåðàëû ïëàòèíîâûõ ìåòàëëîâ ãåíåòè÷åñêè ñâÿçàíû ñ ãëóáèííûìè óëüòðàîñíîâíûìè ïîðîäàìè, ãëàâíûì îáðàçîì, ñ äóíèòàìè.
Òàáëèöà 8. Ñðåäíèé ñîñòàâ óðàëüñêîé ðîññûïíîé è êîðåííîé ïëàòèíû, %
| Òèï ìåñòîðîæäåíèÿ | Pt |
| Ðîññûïíàÿ | 77.5 |
| Êîðåííàÿ | 76.7 |
| Ñðåäíèé ñîñòàâ àôôèíèðóåìîé ïëàòèíû | 78.4 |
 êàíàäñêèõ ìåñòîðîæäåíèÿõ ïëàòèíà âñòðå÷àåòñÿ â âèäå ñïåðèëèòà PtAs2, êóïåðèòà PtS è íåêîòîðûõ áîëåå ðåäêèõ ìèíåðàëîâ. Îäíàêî áîëüøàÿ ÷àñòü ïëàòèíîâûõ ìåòàëëîâ íàõîäèòñÿ â ñóëüôèäàõ â âèäå òâåðäîãî ðàñòâîðà. Ñîäåðæàíèå ïëàòèíû â ðóäàõ äîñòèãàåò 1.5-2.0 ã íà 1 ò ðóäû.
Ïðèìåðíî òàêîé æå ìèíåðàëîãè÷åñêèé ñîñòàâ èìåþò þæíîàôðèêàíñêèå ðóäû, êðîìå òîãî çäåñü íàéäåíà ñàìîðîäíàÿ ïëàòèíà è ôåððîïëàòèíà.
Êàæäîìó òèïó ðóä è èõ ìèíåðàëüíûì ðàçíîâèäíîñòÿì ñâîéñòâåííû ñâîè îñîáåííîñòè ïëàòèíîâîé ìèíåðàëèçàöèè, îáóñëîâëåííûå ðàçëè÷íîé îáîãàùåííîñòüþ ïëàòèíîâûìè ìåòàëëàìè, ðàçëè÷íûì ñîîòíîøåíèåì ïëàòèíû, ïàëëàäèÿ, èðèäèÿ, ðîäèÿ, ðóòåíèÿ è îñìèÿ, à òàêæå ðàçëè÷èåì ôîðì íàõîæäåíèÿ ìåòàëëîâ.
Ìíîãîîáðàçèå òèïîâ ðóä è ðàçëè÷èå ôîðì íàõîæäåíèÿ ïëàòèíîâûõ ìåòàëëîâ â ìåäíî-íèêåëåâûõ ðóäàõ âûçûâàåò áîëüøèå ñëîæíîñòè ñ ïîëíîòîé èçâëå÷åíèÿ ïëàòèíîâûõ ìåòàëëîâ â ãîòîâûå êîíöåíòðàòû, íàïðàâëÿåìûå â ìåòàëëóðãè÷åñêóþ ïåðåðàáîòêó.
Ïîëó÷åíèå ïëàòèíîâûõ ìåòàëëîâ èç ðîññûïåé.
Ðîññûïè ïëàòèíîâûõ ìåòàëëîâ, îáðàçîâàííûå â ðåçóëüòàòå ðàçðóøåíèÿ êîðåííûõ ïîðîä, èçâåñòíû âî ìíîãèõ ñòðàíàõ, íî ïðîìûøëåííûå çàïàñû â îñíîâíîì ñîñðåäîòî÷åíû â Êîëóìáèè, Þæíîé Àôðèêå, Áðàçèëèè è äð.
Ïðîöåññ èçâëå÷åíèÿ ïëàòèíîâûõ ìåòàëëîâ èç ðîññûïåé ñâîäèòñÿ ê äâóì ãðóïïàì îïåðàöèé: äîáû÷å ïåñêîâ è èõ îáîãàùåíèþ ãðàâèòàöèîííûìè ìåòîäàìè. Ïåñêè ìîæíî äîáûâàòü ïîäçåìíûìè è îòêðûòûìè ñïîñîáàìè; êàê ïðàâèëî, ïðèìåíÿþò îòêðûòûå ãîðíûå ðàáîòû, âûïîëíÿåìûå â äâà ýòàïà: âñêðûøà ïóñòîé ïîðîäû è äîáû÷à ïëàòèíóñîäåðæàùèõ ïåñêîâ. Äîáû÷ó ïåñêîâ îáû÷íî ñîâìåùàþò ñ èõ ãðàâèòàöèîííûì îáîãàùåíèåì â îäíîì àãðåãàòå, íàïðèìåð, äðàãå.
Äîáûòàÿ ãîðíàÿ ìàññà èç äðàæíûõ ÷åðïàêîâ ïîñòóïàåò â ïðîìûâî÷íóþ áî÷êó, ãäå îñóùåñòâëÿåòñÿ äåçèíòåãðàöèÿ è ãðîõî÷åíèå. Ïðîöåññ äåçèíòåãðàöèè ãîðíîé ìàññû â áî÷êå ïðîèñõîäèò ïîñðåäñòâîì ìåõàíè÷åñêîãî ðàçäåëåíèÿ è ðàçìûâà åå âîäîé ïðè ïåðåêàòûâàíèè ïîðîäû âíóòðè áî÷êè è îðîøåíèè íàïîðíîé ñòðóåé âîäû. Ïîðîäà ïðè ýòîì ðàçäåëÿåòñÿ íà äâà ïðîäóêòà: âåðõíèé (ãàëüêà, êðóïíûå êàìíè, íåðàçìûòûå êàìíè ãëèíû) íå ñîäåðæèò ïëàòèíû è íàïðàâëÿåòñÿ â îòâàë; íèæíèé ïîñòóïàåò ïîñëåäîâàòåëüíî íà øëþçû, îòñàäî÷íûå ìàøèíû è êîíöåíòðàöèîííûå ñòîëû.  ðåçóëüòàòå îáîãàùåíèÿ ïîëó÷àåòñÿ øëèõîâàÿ ïëàòèíà, ñîäåðæàùàÿ äî 70-90 % ïëàòèíîâûõ ìåòàëëîâ. Åå íàïðàâëÿþò íà àôôèíàæ.
Èçâëå÷åíèå ïëàòèíû ïðè îáîãàùåíèè ñóëüôèäíûõ ïëàòèíóñîäåðæàùèõ ðóä.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
