تعرف على البلاتين

نظرة عامة على خصائص وتطبيقات هذا المعدن الكثيفة

البلاتين هو معدن كثيف ومستقر ونادر يستخدم غالبا في المجوهرات لمظهره الجذاب الشبيه بالفضية ، وكذلك في التطبيقات الطبية والإلكترونية والكيميائية بسبب خصائصه الكيميائية والفيزيائية المتنوعة والفريدة من نوعها.

الخصائص

• الرمز الذري: Pt
• العدد الذري: 78
• فئة العنصر: المعادن الانتقالية
• الكثافة: 21.45 غ / سم ³
• نقطة الانصهار: 3214.9 درجة فهرنهايت (1768.3 درجة مئوية)
• نقطة الغليان: 6917 درجة فهرنهايت (3825 درجة مئوية)

• صلابة محمد: 4-4.5

مميزات

يحتوي المعدن البلاتيني على عدد من الخصائص المفيدة ، وهو ما يفسر تطبيقه في مجموعة واسعة من الصناعات. إنها واحدة من أكثر العناصر المعدنية كثافة - تكاد تكون ضعف كثافة الرصاص - وثابتة جدًا ، مما يمنح المعدن خصائص مقاومة للتآكل ممتازة. موصل جيد للكهرباء ، والبلاتين هو أيضا قابلة للطرق والدقيق.

يعتبر البلاتين معدنًا متوافقًا بيولوجيًا لأنه غير سام وثابت ، لذلك لا يتفاعل مع أنسجة الجسم أو يؤثر سلبًا عليها. كما أظهرت الأبحاث الحديثة أن البلاتين يثبط نمو بعض الخلايا السرطانية.

التاريخ

تم استخدام سبيكة من معادن مجموعة البلاتين (PGMs) ، والتي تشمل البلاتين ، لتزيين تابوت طيبة ، وهو قبر مصري يعود إلى حوالي 700 مليار. هذا هو أول استخدام معروف للبلاتينيوم ، على الرغم من أن أمريكا الجنوبية ما قبل الكولومبية صنعت أيضا الحلي من سبائك الذهب والبلاتين.

كان الفاتحون الأسبان أول أوروبيين يواجهون المعدن ، على الرغم من أنهم وجدوه مصدر إزعاج في سعيهم للفضة بسبب مظهره المماثل. وأشاروا إلى المعدن باسم Platina - وهي نسخة من Plata ، أو الكلمة الإسبانية للفضة - أو Platina del Pinto بسبب اكتشافها في الرمال على طول ضفاف نهر Pinto في كولومبيا الحديثة.

على الرغم من دراسته من قبل عدد من الكيميائيين الإنجليز والفرنسيين والأسبان في منتصف القرن الثامن عشر ، كان فرانسوا شابانو أول من أنتج عينة نقية من المعدن البلاتيني في عام 1783. في عام 1801 ، اكتشف الإنجليزي ويليام وولاستون طريقة لاستخراج المعدن بشكل فعال خام ، وهو مشابه جدا للعملية المستخدمة اليوم.

سرعان ما جعل ظهور المعدن البلاتيني المعدني من الفضة سلعة قيّمة بين الملوك والأثرياء الذين يبحثون عن مجوهرات مصنوعة من أحدث المعادن الثمينة.

أدى تزايد الطلب إلى اكتشاف رواسب كبيرة في جبال الأورال في عام 1824 وكندا في عام 1888 ، ولكن النتيجة التي من شأنها أن تغير مستقبل البلاتين بشكل أساسي لم تأت حتى عام 1924 عندما تعثر مزارع في جنوب أفريقيا عبر كتلة صلبة من البلاتين في مجرى النهر. وقد أدى هذا في النهاية إلى اكتشاف الجيولوجي هانز ميرينسكي لمركب بوشفيلد الناري ، وهو أكبر إيداع لبلاتينيوم على الأرض.

على الرغم من أن بعض التطبيقات الصناعية للبلاتينيوم (على سبيل المثال طلاءات شمعات الإشعال) كانت تستخدم في منتصف القرن العشرين ، إلا أن معظم التطبيقات الإلكترونية والطبية والسيارات الحالية تم تطويرها فقط منذ عام 1974 عندما بدأت أنظمة جودة الهواء في الولايات المتحدة عصر التحفيز الذاتي.

ومنذ ذلك الوقت ، أصبح البلاتين أداة استثمار ويتم تداولها في بورصة نيويورك التجارية وسوق لندن بلاتينيوم وبالاديوم.

إنتاج

على الرغم من أن البلاتين يحدث في أغلب الأحيان بشكل طبيعي في رواسب الغليس ، فإن المشتغلين بالمعادن البلاتينية والبلاتينية (PGM) عادة ما يستخرجون المعدن من سبريلايت و كوبركت ، وهما من الخامات المحتوية على البلاتين.

البلاتين موجود دائما بجانب PGMs أخرى. في مجمع Bushveld في جنوب أفريقيا وعدد محدود من أجسام الركاز الأخرى ، PGMs تحدث بكميات كافية لجعلها اقتصادية لاقتلاع هذه المعادن حصريًا. في حين يتم استخلاص البلاتين والجروم PGMs في نوريلسك الروسية ورواسبد كندا كناتج ثانوي من النيكل والنحاس .

استخراج البلاتين من الركاز هو رأس المال والعمل المكثف. يمكن أن يستغرق الأمر ما يصل إلى 6 أشهر و 7 إلى 12 طناً من خام لإنتاج أونصة واحدة (31.135 جم) من البلاتين النقي.

الخطوة الأولى في هذه العملية هي سحق خام يحتوي على خام وغمره في المياه المحتوية على كاشف. عملية تعرف باسم "تعويم زبد".

أثناء الطفو ، يتم ضخ الهواء من خلال ملاط ​​خام المعادن. ترتبط جزيئات البلاتين كيميائيًا بالأكسجين وترتفع إلى السطح في زبد يتم سحبه لمزيد من التكرير.

بمجرد التجفيف ، لا يزال المسحوق المركّز يحتوي على أقل من 1٪ من البلاتين. ثم يتم تسخينه إلى أكثر من 2732 فهرنهايت (1500 درجة مئوية) في الأفران الكهربائية ويتم نفخ الهواء مرة أخرى ، وإزالة شوائب الحديد والكبريت.

تستخدم تقنيات التحليل الكهربائي والكيميائي لاستخراج النيكل والنحاس والكوبالت ، مما يؤدي إلى تركيز PGMs بنسبة 15-20٪.

يستخدم أكوا ريجيا (طهو حامض النيتريك وحمض الهيدروكلوريك) في حل معادن البلاتين من المركز المعدني عن طريق صنع الكلور الذي يعلق على البلاتين لتشكيل حمض كلوروبلاينيك.

في الخطوة النهائية ، يستخدم كلوريد الأمونيوم لتحويل حمض الكلوروبلاتينيك إلى سداسي كلورو بلاتينات الأمونيوم ، والذي يمكن حرقه لتشكيل معدن البلاتين النقي.

والخبر السار هو أن ليس كل البلاتين يتم إنتاجه من المصادر الأولية في هذه العملية الطويلة والمكلفة. ووفقًا لإحصاءات المسح الجيولوجي الأمريكية (USGS) ، فإن حوالي 30٪ من 8.53 مليون أونصة من البلاتين الذي تم إنتاجه في جميع أنحاء العالم عام 2012 جاءت من مصادر معاد تدويرها.

مع تركيز مواردها في مجمع Bushveld ، تعد جنوب أفريقيا أكبر منتج للبلاتين ، وتوفر أكثر من 75٪ من الطلب العالمي ، في حين أن روسيا (25 طنًا) وزيمبابوي (7.8 طن) هي أيضًا من كبار المنتجين. الأنجلو البلاتين (Amplats) ، Norilsk النيكل والامبالا البلاتين (Implats) هي أكبر منتجة فردية من المعدن البلاتين .

تطبيقات

بالنسبة للمعدن الذي يبلغ إنتاجه السنوي العالمي 192 طنًا فقط ، يوجد البلاتين في إنتاج العديد من العناصر اليومية.

أكبر استخدام ، وهو ما يمثل حوالي 40 ٪ من الطلب ، هو صناعة المجوهرات حيث تستخدم في المقام الأول في السبائك التي تصنع الذهب الأبيض. يقدر أن أكثر من 40٪ من خواتم الزفاف التي تباع في الولايات المتحدة تحتوي على بعض البلاتين. تعد الولايات المتحدة والصين واليابان والهند أكبر أسواق المجوهرات البلاتينية.

تجعل مقاومة التآكل للبلاتين والاستقرار الثبات في درجات الحرارة من المثالية كمحفز للتفاعلات الكيميائية. تعمل المحفزات على تسريع التفاعلات الكيميائية دون أن يتم تغييرها كيميائيًا في العملية.

التطبيق الرئيسي للبلاتين في هذا القطاع ، وهو ما يمثل حوالي 37 ٪ من إجمالي الطلب على المعدن ، هو في المحولات الحفازة للسيارات. المحولات الحفازة تقلل المواد الكيميائية الضارة من انبعاثات العادم من خلال بدء التفاعلات التي تحول 90٪ من الهيدروكربونات (أول أكسيد الكربون وأكاسيد النيتروجين) إلى مركبات أخرى أقل ضرراً.

يستخدم البلاتين أيضا لتحفيز حامض النيتريك والبنزين. زيادة مستويات الأوكتان في الوقود.

في صناعة الإلكترونيات ، تستخدم البوتقات البلاتينية لصنع بلورات أشباه الموصلات من أجل أشعة الليزر ، في حين يتم استخدام السبائك لصنع أقراص مغناطيسية لمحركات الأقراص الصلبة في الكمبيوتر وتبديل الاتصالات في أجهزة التحكم في السيارات.

يزداد الطلب من الصناعة الطبية حيث يمكن استخدام البلاتين في كل من خصائصه الموصلة في أقطاب الناظمة ، وكذلك الغرسات السمعية والشبكية ، ولخواصه المضادة للسرطان في الأدوية (على سبيل المثال كاربوبلاتين وسيسبلاتين).

فيما يلي قائمة ببعض التطبيقات الأخرى العديدة للبلاتينيوم:

• مع الروديوم ، وتستخدم لجعل المزدوجات الحرارية درجة الحرارة
• لصنع زجاج مسطح نقيًا بصريًا لأجهزة التلفزيون وشاشات الكريستال السائل والشاشات
• لصنع خيوط من الزجاج للألياف البصرية
• في السبائك المستخدمة لتشكيل نصائح من شمعات الإشعال السيارات والطيران
• كبديل عن الذهب في الاتصالات الإلكترونية
• في الطلاء للمكثفات السيراميك في الأجهزة الإلكترونية
• في سبائك عالية الحرارة لفتحات وقود الطائرات والأقماع مخدرات الصواريخ
• في زراعة الأسنان
• لصنع مزامير عالية الجودة
• في أجهزة الكشف عن الدخان وأول أكسيد الكربون
• لتصنيع السيليكونات
• في الطلاء لشفرات الحلاقة

_مصادر:

_{الخشب ، إيان. 2004. البلاتين . الكتب المرجعية (نيويورك).}

_{الرابطة الدولية للمعادن البلاتينية (IPA).}

_{المصدر: http://ipa-news.com/}

_{USGS: معادن مجموعة البلاتين.}

_{المصدر: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/platinum/}