• امروز : پنج شنبه - ۱۰ اسفند - ۱۴۰۲
  • برابر با : Thursday - 29 February - 2024

پلاتین؛ فلزی اسرارآمیز

  • کد خبر : 9653
  • 19 دی 1401 - 3:40
پلاتین؛ فلزی اسرارآمیز
فلزات گروه پلاتینیوم از کمیاب‌ترین و گران‌بهاترین فلزات به شمار می‌آیند و تخمین زده می‌شود که تقریبا یک پنجم از هر محصول تولیدی که امروزه از آن استفاده می‌کنیم، حاوی پلاتین بوده و یا در بخشی از تولید آن با این فلز ساخته شده است.

فلزات گروه پلاتینیوم از کمیاب‌ترین و گران‌بهاترین فلزات به شمار می‌آیند و تخمین زده می‌شود که تقریبا یک پنجم از هر محصول تولیدی که امروزه از آن استفاده می‌کنیم، حاوی پلاتین بوده و یا در بخشی از تولید آن با این فلز ساخته شده است. رشد بسيار سريع مصرف، منابع توليد محدود و انحصاری، قيمت بالا، خواص کاتاليستی عالی و کاربردهای الکترونيکی، الکتريکی و صنعتی وسيع، استفاده مجدد و بهينه از پلاتين موجود در جهان را اجتناب‌ناپذير کرده است.

به گزارش خبرنگار پایگاه خبری و تحلیلی «فلزات آنلاین»، پلاتین یکی از عنصرهای شیمیایی و از گروه فلزات واسطه است. عدد اتمی این عنصر ۷۸ و نشانه اختصاری آن Pt است. این عنصر به رنگ نقره‌ای مایل به سفید، رسانا و شکل‌پذیر است و از باارزش‌ترین فلزات گران‌بها محسوب می‌شود.

این فلز یکی از متراکم‌ترین عناصر فلزی و حدود دو برابر متراکم‌تر از سرب و بسیار پایدار است. پلاتین هادی خوبی برای جریان الکتریسیته بوده و نرم و قابل انعطاف است. این عنصر مقاومت بسیار بالایی نسبت به خوردگی دارد و حتی در محیط‌های بسیار داغ نیز این ویژگی را حفظ می‌کند که از این رو یک فلز نجیب محسوب می‌شود. نقطه ذوب پلاتین یک هزار و ۷۶۸ درجه سانتی‌گراد و نقطه جوش آن سه هزار و ۸۲۵ درجه سانتی‌گراد است و همچنین خاصیت کاتالیزوری این فلز بسیار بالاست.

از دیگر ویژگی‌های ممتاز این فلز، پایداری در برابر واکنش‌های شیمیایی و دماهای بالا و خاصیت پایدار الکتریکی است که از تمامی این ویژگی‌ها در صنعت استفاده می‌شود. پلاتین در مجاورت با هوا در هیچ درجه‌ای اکسید نمی‌شود اما توسط سیانیدها، هالوژن‌ها، گوگرد و بازهای قوی خورده می‌شود. این فلز در اسید هیدروکلریک و اسید‌نیتریک حل نمی‌شود اما به ‌راحتی در محلول تیزآب سلطانی حل می‌شود و اسید کلروپلاتینیک را به وجود می‌آورد.

پلاتین از نادرترین عناصر در پوسته زمین و غلظت آن فقط پنج در میلیارد است. این فلز به صورت آزاد در طبیعت وجود دارد و همراه دیگر فلزهای خانواده پلاتین یعنی پالادیوم، روتنیوم، رودیوم، ایریدیوم و اسمیوم دیده می‌شود که همگی این ۶ عنصر ویژگی‌هایی شبیه به هم دارند و عناصری بسیار نادر هستند.

نگاهی به گذشته پلاتین

باستان‌شناسان مقداری از این فلز را در طلای مورد استفاده در خاکسپاری‌های مصر باستان در اوایل سال ۱۲۰۰ قبل از میلاد کشف کرده‌اند. با این حال، میزان دانش اولیه مصریان از این فلز نامشخص بوده و ممکن است که آن‌ها تشخیص نداده باشند که پلاتینی در طلا وجود دارد. یونانیان و رومیان باستان از آلیاژی موسوم به «الکتروم» یاد کرده‌اند که بعضی دانشمندان عقیده دارند همان پلاتین است. دیگران معتقدند که الکتروم آلیاژی مرکب از طلا و نقره است که مصریان آن را ساخته بودند. پلینی بزرگ در نوشته‌های خود از ترکیب سفید و سنگینی که در ماسه‌های گالیسیا و پرتقال یافته بود، سخن گفته اما به احتمال قوی، این ترکیب سنگ معدن حاوی قلع بوده است. یک جعبه‌ ساخته شده از پلاتین در مقبره‌ ملکه‌ شاپناپیت در قرن هفتم از میلاد به دست آمده است.

اگرچه اين فلز از سوی هندي‌ها از زمان‌های قديم استفاده مي‌شد اما بر‌ اساس دست نوشته‌هایی که به جای مانده است، پلاتین برای اولین‌بار توسط سرخپوستان کلمبیایی استفاده شده است و نخستین گزارش کتبی در رابطه با کشف این فلز مربوط به ژولیوس سی اسکالیگر در سال ۱۵۵۷ است که در معادن بین پاناما و مکزیک یافت می‌شود.

پلاتين نخستین بار از سوي يک ستاره‌شناس به نام آنتونيا ديولا کشف شد که به صورت يک ناخالصي همراه طلا بود. کاشفان اسپانیایی در سواحل غربی آمریکا که پر از دانه‌های طلاست، پلاتین را با زحمت از دانه‌های طلا جدا می‌کردند و به این نتیجه رسیده بودند که پلاتین با طلا یافت می‌شود و در واقع پلاتین، همان طلاست اما به قدر کافی نمانده تا به طلای زرد تبدیل شود.

شیمیدان انگلیسی، ویلیام اچ ولتستون یک فرایند تجاری را برای تولید پلاتین خالص در اوایل قرن ۱۹ کشف کرد. وی طی دوران تحصیلات خود در مورد سنگ معدن پلاتین، فلزات اسمیوم، ایریدیوم، رودیوم و پالادیوم را نیز کشف کرد. نام این عنصر از کلمه اسپانیایی «پلاتینا» به معنی نقره کوچک گرفته شده است.

 کاربردهای گسترده و باورنکردنی فلز پلاتین

بیشتر کاربردهای پلاتین به دلیل خاصیت کاتالیزوری بالای آن است. پلاتین پوشیده شده از کاتالیزورهای خودکار به جلوگیری از انتشار بخش زیادی از آلاینده‌های مضر که توسط وسیله نقلیه تولید می‌شوند، کمک می‌کند تا گازهای سمی ناشی از احتراق سوخت در موتور یعنی مونوکسیدکربن، هیدروکربن‌های نسوخته و اکسیدهای نیتروژن به مواد بی‌خطر مثل بخار آب و دی‌اکسیدکربن تبدیل شوند.

از آلیاژهای پلاتین – رنیوم برای تولید بنزین‌های مرغوب بدون سرب و اکتان بالا استفاده می‌شود. همچنین این فلز می‌تواند مقدار زیادی از گاز هیدروژن را جذب کند و هنگامی که حرارت داده می‌شود، آن را آزاد کند و از این جهت به‌ عنوان منبع ذخیره گاز در وسایل نقلیه استفاده می‌شود.

جواهراتی که از پلاتین خالص ساخته می‌شوند، به‌ دلیل خلوص بالا برای افرادی که نسبت به طلا حساسیت دارند، بهترین گزینه هستند و این حساسیت به خاطر آلیاژهایی مثل نیکل است که در روند ساخت جواهر استفاده می‌شوند. این فلز کمی سخت‌تر از آهن خالص است و به راحتی فرسوده نمی‌شود. از این رو  بهترین فلز برای تزئین با الماس است.

ابزارهای مخصوص آزمایشگاهی، اتصال‌های الکتریکی و الکترودها، تجهیزات پزشکی و پروتزهای دندان‌پزشکی، دستگاه‌های مقاوم در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی، تجهیزات حرارت‌سنج برای کوره‌های الکتریکی، ترموکوپل‌ها و اتصال‌های الکتریکی، پوشش موشک‌ها و سوخت موتور جت، از دیگر موارد استفاده این فلز است. همچنین پلاتین در فیبرهای نوری و شیشه صفحه نمایش کریستال مایع به خصوص در لپ‌تاپ‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. پلاتین سیاه اغلب در لامپ‌های گازسوز و شمعک اجاق گاز استفاده می‌شود. آندهای پلاتین نیز به‌ طور گسترده در سیستم‌های حفاظتی کاتدی برای کشتی‌های بزرگ، موج‌شکن‌های فولادی و لوله‌کشی‌ها کاربرد دارد. صنعت نفت نیز از این فلز به صورت مشبک یا گاز در تصفیه روغن خام استفاده می‌کند. آلیاژ پلاتین و کبالت، خاصیت مغناطیسی عالی دارد. همچنین از فلز پلاتین در علم داروسازی و تولید دارو‌های درمان سرطان خون استفاده می‌شود. از آلیاژ این فلز و فلز اوسمیوم، در تولید و ساخت دستگاه تنظیم‌کننده ضربان قلب مورد استفاده قرار می‌گیرد.

محل پیدایش و نحوه تولید پلاتین

پلاتین در تنوع گسترده‌ای از کانی‌ها یافت می‌شود. به طور معمول در قالب ذرات پراکنده در سنگ‌های آذرین غنی از آهن و منیزیم و نیز در رگه‌های کوارتز که در پیوند با هماتیت، کلریت و پیرولوزیت هستند، تشکیل می‌شود. هنگامی که سنگ‌ها در معرض آب و هوا قرار می‌گیرند، پلاتین سنگین به شکل دانه‌ای و کلوخه‌ای در رسوبات آبرفتی طلا تجمع پیدا می‌کند؛ اگرچه بیشتر پلاتین حفاری شده از معادن رسوبات آبرفتی به شکل دانه‌های کوچک یافت می‌شود. یکی دیگر از کانی‌هایی که پلاتین در آن‌ها شکل می‌گیرد، اسپریلیت است. در واقع این فلز در نهشته‌های آبرفتی و به ویژه نهشته‌های نیکلی دیده می‌شود و به عنوان فرآورده ثانویه معادن نیکل و مس به دست می‌آید. همچنین پلاتین در مقادیر بیشتر در شهاب‌سنگ‌ها و در ماه وجود دارد. مقدار پلاتین در نقاط اصابت شهاب‌سنگ‌ها به زمین کمی بیشتر است و حفاری آن هزینه‌بردار نیست.

بر اساس گزارش سازمان زمین‌شناسی ایالات متحده آمریکا، مجموع ذخایر پلاتین جهان در سال ۲۰۲۱ حدود ۱۳۹ هزار و ۹۱۰ میلیون کیلوگرم برآورد شده است که عمده آن در کشور آفریقای جنوبي قرار دارد. ذخایر قطعي پلاتین در آفریقای جنوبي، حدود ۶۳ هزار میلیون کیلوگرم عنوان شده است و پس از آن، روسیه با چهار هزار و ۵۰۰ میلیون کیلوگرم در رتبه دوم جای گرفته‌ است. زیمباوه، آمریکا و کانادا با یک هزار و ۲۰۰، ۹۰۰ و ۳۱۰ میلیون کیلوگرم در مقام‌های بعدی قرار دارند.

آفریقای جنوبی، برترین تولیدکننده پلاتین در جهان

بر مبنای گزارش سازمان زمین‌شناسی ایالات متحده آمریکا، تولید جهانی در سال ۲۰۲۱ نزدیک به ۱۸۰ هزار کیلوگرم رسید. مهم‌ترین کشورهای تولید‌کننده پلاتین در جهان آفریقای جنوبي، روسیه و زیمباوه هستند. آفریقای جنوبي به تنهایي سالانه حدود ۷۲ درصد از تولیدات جهانی (بیش از ۱۳۰ هزار کیلوگرم) را در اختیار دارد. روسیه با تولید حدود ۱۹ هزار کیلوگرم (۱۰٫۴ درصد از مجموع تولید جهان) در رتبه دوم و زیمباوه با تولید حدود ۱۵ هزار کیلوگرم (۸٫۲ درصد از مجموع تولید جهان) در جایگاه بعدی قرار دارد.

مجموعه معادن سنگ‌های آذرین بوچولد در آفریقای جنوبی، بیشترین تولید و ذخیره پلاتین و دیگر سنگ‌های گروه پلاتین دنیا را به خود اختصاص داده‌اند. معدن سنگ‌های آذرین نیکل و مس در نزدیکی شهر نوریلسک در روسیه و معدن نیکل حوضه سادبری در کانادا که بر اثر برخورد شهاب‌سنگ ایجاد شده است، دو ذخیره‌گاه عمده دیگر پلاتین به شمار می‌آیند. سنگ‌های معدن سادبری تنها ۰٫۵ گرم در هر تن پلاتین دارند و حجم عظیم استخراج نیکل این معادن است که تولید پلاتین را اقتصادی می‌کند. معادن کوچک‌تری هم در ایالت‌های غربی آمریکا قرار دارند. معدنی در کلمبیا که از زمان پیش از ورود اروپاییان از آن برداشت می‌شده است نیز همچنان به تولید خود ادامه می‌دهد.

چین، بزرگ‌ترین مصرف‌کننده پلاتین در کره خاکی

بزرگ‌ترین مصرف‌کننده پلاتین در جهان چین است. این کشور با مصرف تقریبی ۶۷٫۲ تن، بزرگ‌ترین مصرف کننده پلاتین در جهان به شمار می‌آید. قاره اروپا با مصرف حدود ۵۳٫۷۶ تنی، دومین منطقه مصرف‌کننده پلاتین در جهان و سپس آمریکای شمالی با مصرف حدود ۳۸٫۰۸ تن در رده سوم جای دارد.

لازم به ذکر است ۳۰ درصد از کاربردهای این فلز به عنوان کاتالیزور در مبدل کاتالیزوری استفاده می‌شود. بیشترین کاربرد پلاتین (۵۰ درصد) برای جواهرات است و ۲۰ درصد دیگر در صنعت استفاده می‌شود.

 

کشور آمریکا با دارا بودن سهم ۱۶٫۵ درصدی از ارزش واردات پلاتین در جهان در سال ۲۰۲۰، بزرگ‌ترین واردکننده این فلز در بین کشورها بوده است و پس از آن کشورهای آلمان و بریتانیا به ترتیب با سهم ۱۴ و ۱۲٫۶ درصدی، در مقام‌های دوم و سوم جای داشته‌اند. همچنین کشور آفریقای جنوبی با سهم ۲۵٫۶ درصد از ارزش صادرات پلاتین در جهان در سال ۲۰۲۱، بزرگ‌ترین صادرکننده این ماده معدنی در بین کشورها بوده است و پس از آن بریتانیا و آمریکا به ترتیب با سهم ۱۵ و ۱۴٫۶ درصدی، در مقام‌های دوم و سوم قرار گرفته‌اند.

طلا گران‌تر است یا پلاتین؟

قیمت پلاتین از طلا نوسان بیشتری دارد. این فلز معمولا در وضعیت ثبات و رشد اقتصادی گران‌تر از طلاست و قیمت آن تا دو برابر طلا می‌رسد اما در دوره‌های بی‌ثباتی اقتصادی، گاهی از طلا ارزان‌تر می‌شود؛ چراکه پلاتین در درجه اول کاربرد صنعتی دارد و در زمان رشد اقتصادی تقاضای آن افزایش پیدا می‌کند. در حالی که طلا بیشتر کاربرد سرمایه‌گذاری دارد و در زمان ناآرامی اقتصادی تقاضای آن بیشتر می‌شود.

روش‌های اکتشافی برای کانسارهای عناصر گروه پلاتین بیشتر بر مبنای الگوی کانسارهای کشف شده در بوشولد، استیل‌واتر و دایک بزرگ پالادیوم و نیز نمودارهای کندریتی استاندارد مس، ایریدیوم – مس و نیکل- پلاتین زیمباوه است که این کار را می‌توان با نسبت های فلزی از قبیل استفاده کرد. یکی از مهم‌ترین مسائل از دید اکتشافی تعیین این موضوع است که چه زمان و چگونه جدایش ثقلی سولفید صورت گرفته است.

معادن پلاتین در ایران

از آنجایی که کشور ما مقدار زیادی معدن مس و نیکل در نقاط مختلف دارد، احتمال وجود پلاتین هم در آن‌ها بسیار بالاست. در سال ۱۳۷۳، یک معدن پلاتین در شمال استان آذربایجان غربی کشف شده است که از همان سال تاکنون، عملیات استخراج این فلز گران‌بها از آن انجام می‌شود. بنابراین بزرگ‌ترین معدن پلاتین ایران در شهرستان خوی آذربایجان غربی واقع شده است. علاوه‌براین، در سال ۱۳۹۵ نیز تحقیقاتی انجام شده است که نشان از وجود معادن پلاتین ایران در قسمت جنوبی کشور در زون مکران می‌دهد و گفته می‌شود که استخراج آن‌ها تا امروز توانسته است کمک زیادی به اقتصاد کشور کند. به نظر می‌رسد میزان ذخایر آن اقتصادی باشد و در صورت اثبات این موضوع و آزادسازی پهنه معدنی مربوطه، می‌توان نسبت به سرمایه‌گذاری و فعالیت‌های معدنی در ایران در حوزه پلاتین امیدوار بود. لازم به ذکر است عناصر گروه پلاتین در توده الترامافیک آبدشت در ناحیه اسفندقه کرمان و نیز در افیولیت ملانژ نائین در شرق اصفهان و منطقه افیولیتی فاریاب نیز مشاهده شده است.

همچنین ایران برای نخستين بار به دانش استحصال پلاتين از کاتاليست‌های مستعمل صنايع نفت و پتروشيمي دست يافت. در واقع اين روش، الگوی جديدی از جداسازی گزينشي را مطرح مي‌کند. در اين طرح دو روش ليچينگ اسيدی و قليايی مطرح و هر دو روش به نتيجه مطلوب منجر شد. در روش ليچينگ سيانوری، علاوه بر اينکه پايه کاتاليست سالم باقی مي‌ماند، پلاتين و عناصر هم گروه آن به صورت گزينشی از کاتاليست جدا مي‌شوند. در اين روش کمپلکس‌های سيانوری پلاتين تشکيل مي‌شوند و اين کمپلکس‌ها از سوی رزين‌های آنيونی جذب و سپس با سوزاندن رزين، پلاتين پودری حاصل مي‌شود که اين پودر بعد از خالص‌سازی در دمای یک هزار و ۸۰۰ درجه سانتی‌گراد تبديل به ورق يا شمش پلاتين با خلوص بالا خواهد شد. در این روش استحصال در دما و فشار بالا و به سرعت و در فاز بخار انجام مي‌شود و نياز به آماده‌سازی اوليه کاتاليست همچون کک‌زدايی، آسياب و… نيست. در ضمن در اين روش کمپلکس‌های خالص سيانوری پلاتين به طور مستقيم تشکيل مي‌شوند که به راحتي قابل جداسازی و بررسی هستند و پايه کاتاليست سالم باقي مي‌ماند. روش‌های استحصال متداول در جهان معمولا از اين مزايا برخوردار نيستند.

انتهای پیام//

لینک کوتاه : https://felezatonline.ir/?p=9653

ثبت دیدگاه

دیدگاهها بسته است.