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铂金综述:用途广泛的稀有贵金属

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什么是铂?铂(Platinum),俗称白金,化学符号 Pt,属于铂系元素,是贵金属之一;原子量 195,原子序数 78,熔点 1772℃,沸点 3827±100℃,有较高密度、较好延展性、虽有化学惰性但有优异的导热性和导电性。海绵铂为灰色海绵状物质,比表面积很高,对气体(氢、氧和一氧化碳)有较强吸收能力。铂化学性质不活泼,在空气和潮湿环境中稳定,不溶于盐酸、硫酸、硝酸和碱溶液,可溶于王水和熔融碱。铂在地壳中含量十分稀少。铂的地壳含量仅为亿分之五,远低于其他稀散金属。铂主要以游离状态分布于冲 积矿床和砂积矿床中,易与其他铂系元素形成合金如钯铂矿、锇铱铂矿等。当前主要铂矿有砷铂矿、硫铂矿、 锑铂矿、硫铂钯矿、硫镍钯铂矿、锑金铂矿、锡铅铂钯矿、铋锑铂矿、含铂金银矿等。铂的制备有富集和精炼两种形式。富集铂矿物主要采用重选方式,使用溜槽、跳汰机、摇床及风力均可有效 富集相对密度较大的铂矿;天然铂表面湿润性小,可用黄药作捕收剂浮选;富集后可得到精矿。传统的精炼方法分为溶解、还原、沉淀、锻烧,即:铂精矿用王水溶解,铂、钯、金形成溶液,用硫酸亚铁从溶液中还原金;溶液中加入氯化铵,使铂以氯铂酸铵沉淀,经煅烧得到粗铂,再用溴酸钠水解法精制。1970年开始出现的萃取工艺,以 Cl2/HCl混合物作介质,实现了贵金属的完全浸出,自此分离效率和产品纯度大幅提升, 也奠定了现代化铂精炼流程的基础。

铂用途呈现多样化特点铂金的需求总体分为汽车催化剂、首饰、工业需求与实物投资。过去 10 年,汽车催化剂领域的铂金需求最 高,2019 年约占总需求的 39%;首饰消费占铂金总需求的 29%左右,比重仅次于汽车领域;工业需求中, 化工、玻璃制品、医药领域各占 4%、4%、11%。实物投资历来占比不高但波动较大,过去 10 年里占总需 求比例在 1-10%不等,2019 年占比约为 4%。铂因具备较高的化学稳定性和催化活性而在冶金、仪器制造、石油炼制、化工、医学等领域被广泛应用。作为催化剂,其最大用途是汽车尾气的催化转化器;还可广泛应用于各类化学催化反应中(氢化/脱氢/异构化/ 环化/脱水/裂解),如二氧化铂是氢化反应的催化剂,用于生产植物油;国防工业中可作为制造导弹发射燃料过氧化氢的催化剂。玻璃工业中,铂多用来制造耐腐蚀的化学仪器,如反应器皿、蒸发皿、坩埚等;在电器 与电子工业中,铂用于制造接触点和铂铑合金热电偶、铂铱火花塞电极。其他方面,铂可与钴、铁形成合金 以制备永磁体,用于航天航空仪表、电子钟表、磁控管等。医药中,铂的化合物如顺铂(Cisplatin)可用于 癌症化疗。此外,铂还通常被用于首饰制造。

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