- •1 Платиновые металлы
- •История открытия
- •1.2 Месторождения и распространение в природе
- •1.3 Физические свойства
- •1.4 Изотопы
- •1.5 Извлечение и очистка
- •2 Строение рутения
- •2.1 Поверхность Ферми Рутения
- •2.3 Полиморфизм рутения
- •2.4 Механические свойства и пластическая деформация рутения
- •3 Тепловые свойства рутения
- •4 Электрические свойства рутения
- •5 Термоэлектрические свойства рутения
- •6 Магнитные свойства рутения
- •7 Эмиссионные свойства рутения
- •8 Оптические свойства рутения
- •9 Химические свойства рутения
- •9.1 Химические свойства металлического рутения
- •9.2 Бинарные соединения рутения
- •9.3 Комплексные соединения рутения
1.2 Месторождения и распространение в природе
Распространенность платиновых металлов в земной коре оценивается по-разному; наиболее распространена платина: ее содержание в земной коре составляет около г/т (частей на миллион). Содержание остальных металлов составляет примерно: - г/т палладия, г/т осмия и иридия, г/т рутения и родия. Платиновые металлы обнаружены также в метеоритах.
Все шесть металлов обычно сопутствуют друг другу, образуя сплавы неопределенного состава. Платина в основном встречается в самородном состоянии; ей сопутствует один или несколько других платиновых металлов, а также золото, железо, медь и хром. Содержание платины в руде колеблется от 60 до 90%. Самородная платана встречается в россыпных (аллювиальных) месторождениях в виде мелких зерен тусклого серовато-стального или серебристо- белого, а иногда и черного (из-за слоя магнетита) цвета. Материнская порода, из которой происходят россыпи, образована основными или ультраосновными изверженными породами периодитами пироксенитами и дунитами.
В состав периодтитов и пироксенитов входят силикаты железа и магния, пироксен и авгит с роговой обманкой, оливином, хромитом, ильменитом и магнетитом; дуниты состоят главным образом из оливина с некоторым количеством хромита. Эти породы в большей или меньшей степени превращаются в серпентин.
В осадочных породах платина обычно находится совместно с кварцем, медью, никелем, серебром и палладием, а в россыпных месторождениях ей сопутствуют хромит, магнетит, ильменит, иридий и осмистый иридий. Кроме того, платина встречается в виде минералов сперрилшпа Pt, куперита PtS и браггита (Pt, Pd, Ni)S.
Встречающиеся в россыпных месторождениях сплавы осмия и иридия известны под названиями осмистый иридий, или сысертскит, и иридистый осмий, или невьянскит.
В осмистом иридии содержится менее 60% (обычно ~ 50%) иридия и около 35% осмия, а в иридистом осмии - более 60% иридия (обычно ~ 70%) и около 20% осмия. В этих минералах присутствуют небольшие количества других платиновых металлов. Осмистый иридий встречается также в золотых рудах на возвышенности Витватерс-Ранд, Трансвааль.
До 1824 г. единственным поставщиком платиновых металлов была Новая Гранада. В 1819 г. осмистый иридий был обнаружен в России в месторождениях золота севернее Екатеринбурга (Свердловск), на восточном водоразделе Уральского хребта. Платину нашли в 1824 г. на золотых приисках в районе горы Благодать, севернее Екатеринбурга. В течение года в России было обнаружено более двенадцати богатых россыпей платины и добыто более 31 кг этого металла. В 1825 г. поблизости от Нижнего Тагила были найдены еще более богатые россыпи. Эти две области Урала —гора Благодать и Нижний Тагил - был и главными центрами месторождений платины в России, которые почти в течение столетия служили основными источниками мировой добычи платины. Платиновые россыпи были обнаружены и в ряде других стран, однако в 1914 г. 93% мировой добычи платины приходилось на долю России. Средняя ежегодная добыча (в килограммах) платины в течение 6 лет с 1909 по 1914 г. составляла :
Таблица 1 - Добыча платины
Россия |
Колумбия |
Австралия |
США |
Борнео |
Бирма |
Канада |
6220 |
562 |
24,6 |
18,5 |
5,60 |
1,43 |
1,03 |
Платина может встречаться также и в сульфидных рудах: никельсодержащем пирротине и халькопирите (Садбери, провинция Онтарио, Канада) и в свинцово-цинковых сульфидных рудах (Брокен-Хилл, шт. Новый Южный Уэльс, Австралия). В никелево-медной руде из Садбери значительное количество палладия находится в виде арсенида и селенида.
В 1909 г. очистку канадской платины начали производить в Лондоне, и к 1935 г. месторождение в Садбери стало главным источником мировой добычи платины, хотя в России и Колумбии добыча платины была довольно значительной. В 1939 г. в Садбери было добыто 4630 кг платины и 4200 кг остальных платиновых металлов.
С 1947 г. заметно возросла добыча платиновых металлов в ЮАР, к 1967 г. она составила почти половину мировой добычи. Платиновые металлы встречаются здесь в основном в виде россыпей самородной платины, а также в виде сперрилита, браггита, стибиопалладита Sb и лаурита , содержащихся в основных изверженных породах месторождения Миренски-
Риф в районе обширного обнажения в области Буш-Велд в Трансваале. Платиновые металлы в количествах 4-10 г/т содержатся в никелевых и медных сульфидных рудах, пирротине, пентландите и никельсодержащем пирите. Главный центр разработки этих руд расположен близ г. Рюстенбург, западнее Претории. Кроме того, значительные количества платиновых металлов получают из золотоносных руд месторождения на возвышенности Витватерс-Ранд. Платиновые металлы добывают также в Эфиопии, Японии, провинции Катанга в Конго и в шт. Аляска США (где горные разработки начались в 1934 г. в г. Гудньюс-Бей).
Средняя ежегодная добыча (в килограммах) платиновых металлов в странах, производящих основные их количества, в течение пяти лет (с 1956 по 1960 г.) составляла
Таблица 2 - Добыча платиновых металлов
ЮАР |
Канада |
СССР |
США |
Колумбия |
Япония |
15 600 |
12 400 |
10 900 |
590 |
560 |
370 |
Около 75% общего количества добытых металлов приходится на долю платины. В 1962 г. в Канаде, по официальным данным, было добыто 14107 кг платиновых металлов, а в ЮАР и СССР, согласно оценке, по 11 000 кг металлов. Колумбия и США (включая Аляску) добывают около 1500 кг. Мировая добыча платиновых металлов в 1962 г. составляла, согласно оценке, около 36 730 кг . В 1966 г. было объявлено, что добыча платиновых металлов на рюстенбургских платиновых рудниках к 1969 г. должна возрасти до
26 000 кг, а в 1973 г. планировалось получить 37 000 кг платины.