Платина 
|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 механического разделения и размыва ее
водой при перекатывании породы внутри бочки и орошении напорной струей
воды. Порода при этом разделяется на два продукта: верхний (галька, крупные
камни, неразмытые камни глины) не содержит платины и направляется в отвал;
нижний поступает последовательно на шлюзы, отсадочные машины и
концентрационные столы. В результате обогащения получается шлиховая
платина, содержащая до 70-90 % платиновых металлов. Ее направляют на
аффинаж.
Извлечение платины при обогащении сульфидных платинусодержащих руд.
Технологические схемы извлечения платиновых металлов при обогащении
вкрапленных руд определяются формами нахождения этих металлов в данном
месторождении. Если платиновые металлы представлены самородной платиной и
ферроплатиной, то в технологическую схему обогащения входит операция по
получению гравитационного концентрата, содержащего повышенные концентрации
платиновых металлов. Если в рудах платиновые металлы, в частности платина,
находятся в виде магнитной ферроплатины, то обычно применяют магнитную
сепарацию с последующей переработкой богатого продукта либо в отдельном
цикле, либо совместно с никелевым концентратом в пирометаллургическом
процессе. Первую схему применяют, например, для обогащения
платинусодержащих руд Южной Африки.
Технологический процесс гравитационно-флотационного обогащения
южноафриканских руд включает дробление исходной руды с последующим тонким
измельчением ее в две стадии в шаровых мельницах, работающих в замкнутом
цикле с гидроциклонами.
Свободные зерна самородной платины отделяют в цикле измельчения на
шлюзах с кордероевым покрытием. Полученные концентраты подвергают
перечистке на концентрационных столах с получением гравитационного
концентрата, содержащего 30-35 % Pt, 4-6 % Pd и 0.5 % других металлов
платиновой группы.
Пульпу после выделения гравитационного концентрата сгущают и направляют
на флотацию. Конечным продуктом флотации является концентрат, содержащий:
3.5-4.0 % Ni, 2.0-2.3 % Cu, 15.0 % Fe, 8.5-10.0 % S; сумма платиновых
металлов 110-150 г/т. Этот концентрат поступает в металлургическую
переработку. Извлечение платиновых металлов в цикле обогащения достигает
82-85 %.
Бедная вкрапленная руда месторождения Садбери подвергается дроблению,
измельчению с последующей флотацией и магнитной сепарацией. В результате
получается никелевый концентрат, содержащий платиновые металлы, медный
концентрат, в состав которого входят золото и серебро, и пирротиновый
концентрат, практически не имеющий благородных металлов.
При обогащении вкрапленных руд отечественных месторождений получаются
два концентрата: медный и никелевый. Значительные потери металлов-спутников
с хвостами обогащения объясняются тем, что они ассоциированы с пирротином,
уходящим в отвал.
Поведение платины при металлургической переработке сульфидных
платинусодержащих руд и концентратов.
Основные технологические операции переработки медно-никелевых концентратов.
При обогащении сульфидных медно-никелевых руд получаются медный и
никелевый концентраты, перерабатываемые по сложной технологической схеме
(рис. 1).
Никелевый концентрат после агломерации или окатывания плавят в
электротермических (реже отражательных) печах с получением штейна и шлака.
Шлак на некоторых заводах после грануляции и измельчения подвергают
флотации для извлечения взвешенных частиц штейна, содержащих платиновые
металлы. Штейн, концентрирующий основную массу платиновых металлов,
проходит операцию конвертирования на
Руда
Отвальные хвосты
Обогащение
Медный концентрат Никелевый концентрат
Газы
Обжиг на производство Окатывание или агломерация
H2SO4
Отражательная
Газы
плавка
Пылеулавливание
Отвальный Штейн
шлак
Газы Пыль
Конвертирование Агломерат или
окатыши
Черновая
Электроплавка
медь
Штейн
Шлак
Огневое
рафинирование
Шлак Конвертирование
Флотация
Файнштейн
Хвосты
в отвал
Аноды Медный Разделение
Концентрат
концентрат
Электрорафинирование
меди Никелевый концентрат
Пыль
Электролит Катоды
Магнитная Обжиг
Газы
фракция
Пыль
Закись никеля
Шлам
Пылеулавливание
Восстановительная
плавка
Газы
Аноды
Электролит Электрорафинирование
Катодный
на очистку никеля
никель
Шлам
Обогащение
Платиновые
концентраты
на аффинаж
Рис. 1. Технологическая схема переработки сульфидных медно-никелевых руд.
обеднительную электроплавку, и файнштейна, который медленно охлаждается,
дробится, измельчается и флотируется с получением медного концентрата,
перерабатываемого в медном производстве, и никелевого, направляемого на
обжиг в печах кипящего слоя.
При охлаждении файнштейна компоненты претерпевают кристаллизацию в
следующей последовательности: первичные кристаллы сульфида меди ( двойная
эвтектика, состоящая из сульфидов меди и никеля, ( тройная эвтектика,
состоящая из сульфидов меди, никеля и медно-никелевого металлического
сплава. Металлический сплав, выход которого на различных заводах составляет
8-15 %, коллектирует до 95 % платиновых металлов, содержащихся в
файнштейне. Поэтому на некоторых заводах металлическую фазу выделяют
магнитной сепарацией и направляют на восстановительную плавку с получением
анодов.
Полученную после обжига никелевого концентрата закись подвергают
восстановительной плавке на аноды в дуговых электропечах. Аноды подвергают
электрорафинированию; выпадающий на аноде шлам концентрирует основную массу
платиновых металлов.
Платиновые металлы, находящиеся в медном концентрате, после обжига,
отражательной плавки, конвертирования и огневого рафинирования
концентрируются в медных анодах, после электрорафинирования переходят в
медный шлам. Медный и никелевый шламы обогащают с получением концентратов,
содержащих до 60 % платиновых металлов. Эти концентраты направляют на
Страницы: 1, 2, 3, 4
|
