鉑(Platinum),是第六周期Ⅷ族鉑系元素,元素符號Pt,俗稱“白金”,具有良好的延展性、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性。海綿鉑為灰色海綿狀固體,比表面積大,對氣體(特別是氫、氧和一氧化碳等)有較強(qiáng)的吸收能力。
圖1鉑錠實(shí)物照片
1735年西班牙安東尼奧·烏略亞在一處金礦中發(fā)現(xiàn)一塊難以加工的金屬,取名為platinum,并于1748年發(fā)表了相關(guān)報(bào)告。1750年,布朗里格向皇家學(xué)會呈交了一份有關(guān)鉑的詳細(xì)報(bào)告。純鉑具有良好的高溫抗氧化性和化學(xué)穩(wěn)定性,易加工成形。鉑金屬化合物主要應(yīng)用于石油化工、制藥、汽車尾氣凈化等領(lǐng)域的工業(yè)催化劑。
1. 物理性質(zhì)
鉑是銀白色有光澤的金屬,熔點(diǎn)1772℃,沸點(diǎn) 3827℃,密度21.45g/cm3(20℃),具有良好的可鍛性和延展性。晶體結(jié)構(gòu)為等軸晶系,晶胞為面心立方晶胞,每個晶胞含有4個金屬原子。晶胞參數(shù):a=392.42pm、b=392.42pm、c=392.42pm、α=90°、β=90°、γ=90°。電子層K-L-M-N-O-P,電子層排布2-8-18-32-17-1。
2. 化學(xué)性質(zhì)
鉑金屬具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性,除溶于王水和熔融的堿外,還溶于鹽酸、過氧化氫、鹽酸和高氯酸的混合物。在高溫下易遭受腐蝕,例如:對于多種氧化劑、強(qiáng)堿、容易還原的重金屬,鉑則被其腐蝕或與其成合金。在含鉑的化合物和絡(luò)合物中,常見的氧化價(jià)態(tài)為+2、+3、+4、+5、+6。鉑的化合物包括H2PtCl6、Na2PtCl6、PtO、PtO?、Pt(OH)?、PtS、PtS?、PtCl?、PtCl?、Pt(CN)?等。
3. 鉑的用途
鉑主要應(yīng)用于汽車、醫(yī)藥和珠寶首飾等領(lǐng)域,具體應(yīng)用如下:
(1)鉑金作為催化劑,被廣泛用于汽車排尾凈化裝置,為保護(hù)環(huán)境起到重要作用。
(2)鉑金對人體不會產(chǎn)生過敏現(xiàn)象,可用于電子脈沖調(diào)節(jié)器材料。順鉑是癌癥治療的常用化學(xué)藥物,可抑制癌細(xì)胞的DNA復(fù)制過程。
(3)在珠寶行業(yè),鉑主要以純凈的鉑金為基體材料。鉑與其他金屬熔煉而成的鉑金首飾,其清亮的色澤和穩(wěn)定的金屬性質(zhì),使其能夠長久佩戴還光澤如初。
4. 鉑資源及二次循環(huán)利用
2019 年全球鉑資源已探明儲量約6.9萬噸,其中南非鉑礦占全球總儲量91.3%,主要為南非北部德蘭士瓦省的布什維爾德雜巖體(Bushveld platinum deposit)。俄羅斯、津巴布韋、加拿大、美國分列2-5位。中國當(dāng)前已查明鉑族金屬總儲量僅400噸,進(jìn)口依賴度高。由于資源稀缺而價(jià)格高昂,其二次循環(huán)利用受到人們的重視。國內(nèi)生產(chǎn)的鉑由含鉑廢料再生而來,主要回收處理工藝為濕法冶金和火法熔煉相結(jié)合的工藝技術(shù)。
目前,此種回收方式已被歐洲和南非的有關(guān)工廠廣泛應(yīng)用,經(jīng)濟(jì)效果遠(yuǎn)高于用礦石原料生產(chǎn)的鉑金屬。由于礦石中鉑金屬含量僅100g/t,而汽車用觸媒卻為其5~10倍。從廢舊貴金屬物料中回收率貴金屬可達(dá)99%,因此,稱廢貴金屬為“城市貴金屬富礦”。
5. 相關(guān)產(chǎn)品
(1)鉑單質(zhì)
鉑錠、海綿鉑、氯鉑酸、電阻溫度計(jì)用鉑絲、超細(xì)鉑粉等產(chǎn)品,其標(biāo)準(zhǔn)要求為GB/T 37653-2019、GB/T 1419-2015、GB/T 26298-2010、GB/T 5977-2019、GB/T 51776-2009。
(2)鉑合金
鉑銥合金:由于銥易揮發(fā)和氧化,能顯著提高鉑的耐腐蝕性。鉑銥合金還具有高硬度、高熔點(diǎn)和低的接觸電阻等特點(diǎn)。
圖2電接觸材料用鉑銥合金實(shí)物照片
圖3鉑銥合金管實(shí)物照片
圖4鉑銥合金管切割端面
鉑銀合金:具有強(qiáng)度高、彈性好、電阻系數(shù)小、熱電勢低、耐熱、耐腐蝕及無磁等特性。
鉑鉬合金:主要用做熱電偶材料,其具有熱電勢高、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。此外,還可用作電位器繞組和高溫應(yīng)變材料。
鉑鈷合金:具有磁性極強(qiáng)、磁穩(wěn)定性高,化學(xué)腐蝕性好等特點(diǎn),用于航天、航海、航空儀表等。
(3)鉑金屬化合物
P鹽:二亞硝基二氨鉑,作為電鍍試劑,可用于無氰電鍍中鍍鉑試劑、電子元器件表面鍍鉑等。制備的鍍層硬度高,電阻小,可以焊接。
Q鹽:四氨合鉑磷酸氫根鹽,化學(xué)穩(wěn)定性好,用作鍍鉑液,制備的鍍層結(jié)合力好、質(zhì)地均勻,主要用于航空航天和珠寶加工等高端鍍鉑行業(yè)。