Лучшие вопросы
Таймлайн
Чат
Перспективы

Благородные металлы

металлы, которые не подвержены коррозии и окислению Из Википедии, свободной энциклопедии

Remove ads

Благоро́дные мета́ллы (драгоце́нные мета́ллы) — группа металлов, которую составляют золото, серебро, платина, а также остальные 5 металлов платиновой группы — рутений, родий, палладий, осмий и иридий, получившие такое название по причине высокой химической устойчивости и красивому внешнему виду изготовленных из них изделий[1][2]. Для благородных металлов характерны высокие значения плотности, температуры плавления, давления паров (над расплавом), электропроводности и теплопроводности, оптическая отражательная способность и каталитические свойства[3].

Расположение благородных металлов в периодической системе химических элементов
HHe
LiBeBCNOFNe
NaMgAlSiPSClAr
KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKr
RbSrYZrNbMoTcRuRhPdAgCdInSnSbTeIXe
CsBaLa*HfTaWReOsIrPtAuHgTlPbBiPoAtRn
FrRaAc**RfDbSgBhHsMtDsRgCnNhFlMcLvTsOg
*CePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLu
**ThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLr
Remove ads

История

Суммиров вкратце
Перспектива

Название «благородные» было дано группе металлов, обладающих высокой химической стойкостью (практически не окисляются на воздухе), изделия из которых отличаются красивым внешним видом. Для золота, серебра и чистой платины характерна высокая пластичность, а всем металлам платиновой группы — тугоплавкость[2].

Древнейшее время

Самородное золото и серебро известны на протяжении нескольких тысячелетий. Свидетельством этому являются изделия, обнаруженные в древних захоронениях, а также сохранившиеся до настоящего времени простейшие горные выработки. В древности добычу благородных металлов вели в Верхнем Египте, Испании, Нубии, Колхиде (Кавказ). Также имеются данные о добыче этих металлов в Центральной и Южной Америке, в Азии (Индия, Китай, Алтай, Казахстан). На территориях современной России золотодобычу начали вести уже во 2—3-м тысячелетии до н. э. Для улавливания крупинок золота песок из россыпей промывали на шкурах животных с подстриженной шерстью. Кроме этого использовались примитивные лотки, желоба и ковши. Из руд благородные металлы извлекали нагреванием породы до растрескивания, после чего проводили дробление глыб в каменных ступах, истирание жерновами и промывку. Разделение кусков руды по крупности проводили ситовым методом. В Древнем Египте использовался подход к разделению золота и серебра из их сплавов под действием кислот, выделение золота и серебра из сплава со свинцом проводили купелированием, был известен метод извлечения золота путём амальгамирования ртутью. Купелирование проводили в глиняных тиглях, в которые добавляли свинец[4] и селитру. В Древней Греции использовали сбор частиц золота с помощью жировой поверхности[2].

На территории Европы в XI—VI веках до н. э. серебро добывали в Испании в долинах рек Дуэро, Гуадьяро, Тахо и Миньо. В VI—IV веках до н. э. стали проводиться разработки месторождений золота в Западных Карпатах и Трансильвании[2].

Добыча в Средние века

В Средние века (вплоть до XVIII века) объектом добычи выступало преимущественно серебро, поскольку исчерпание доступных месторождений золота привело к снижению темпов её добычи. С XVI века испанские колонизаторы начали разрабатывать месторождения благородных металлов в Южной Америке: с 1532 года — в Чили и Перу, с 1537 года — на территории Новой Гранады (современная Колумбия). В 1545 году в Боливии началась разработка месторождения на «серебряной горе» Потоси. В 1577 году золотоносные россыпи были обнаружены в Бразилии. К середине XVI века добыча золота и серебра в Южной Америке в 5 раз превышала добычу этих металлов в Европе до открытия Нового Света[2].

Открытие платины

В первой половине XVI века испанцы, занимавшиеся колонизацией Новой Гранады, обратили внимание, что попутно с золотом в россыпях встречается исключительно тугоплавкий белый металл. Из-за внешнего сходства с серебром (исп. plata) ему дали уменьшительное название «платина» (исп. platina), что буквально означает «серебришко». Платина получила известность ещё в древности — платиновые самородки находили совместно с золотом, а сам металл получил название «белое золото» в Древнем Египте, Абиссинии и Испании, «лягушачье золото» — на острове Борнео. Первое описание платины в научных трудах было сделано Уильямом Уотсоном в 1741 году после начала её добычи в промышленных масштабах в Колумбии[2]. Вследствие того, что платину часто использовали для махинаций (подмена золота в монетах и ювелирных изделиях), в 1735 году в Колумбии королевским указом предписывалось монетным дворам в Санта-Фе и Папаяне выбрасывать её при свидетелях в реки: Боготу и Кауку[5][6].

Открытие палладия, родия, иридия, осмия и рутения

Опыты по очистке платины привели к внимательному изучению состава сырой платины, что способствовало открытию сопутствующих ей металлов платинового ряда. Палладий и родий был открыт в 1803 году английским учёным Уильямом Волластоном, иридий и осмий — в 1804 году английским учёным С. Теннантом. В 1808 году польский учёный Анджей Снядецкий при исследовании привезённой из Южной Америки платиновой руды, извлёк из неё новый химический элемент, который назвал вестием. В 1844 году этот элемент был подробно изучен профессором Казанского университета Карлом Клаусом, который дал ему название рутений в честь России[2][7].

Добыча в России

Первым промышленно добываемым в России благородным металлом было серебро, добыча которого началась в XVII веке в Забайкалье и проводилась подземным способом. В 1767 году изобретатель-металлург Ф. Бакунин впервые выполнил плавку серебряных руд с применением шлаков в качестве флюсов[8].

Летопись Далматовского монастыря содержит первое письменное упоминание о добыче золота из россыпей на Урале, относящееся к 1669 году. В 1732 году золото было найдено в Олонецком крае близ деревни Войцы (сейчас в Новгородской области)[9], а в 1737 году в Карелии было открыто одно из первых месторождений золота в России[2], и в 1745 году начата его разработка. Также 1745 год принято считать началом золотодобычи на Урале после обнаружения золота Е. Марковым в долине реки Берёзовка (приток Пышмы), где далее в середине XVIII века было разведано Берёзовское золоторудное месторождение[9][10].

В 1819 году в руде Восточно-Исетских золотоносных месторождений, расположенных на восточном склоне Уральских гор, в качестве спутника золота обнаружили «новый сибирский металл»[11], а в 1923 году было установлено, что этим металлом является осмий-иридиевым сплавом, содержащим некоторое количество платины[12][13]. В ходе дальнейших геолого-исследовательских работ горным офицером К. П. Голляховским в 1824 году была найдена россыпь платины с золотом у реки Мельничной[14], где был заложен первый в России и Европе платиновый прииск[2]. В 1826 году Голляховским были разведаны и подробно описаны уральские платиновые россыпи вдоль реки Иса[15], получившие мировую известность и сформированные далее в Исовский платиноносный район. В 1828 году в публикациях российского учёного В. В. Любарского была подробно охарактеризована природная платина из россыпей, обнаруженных у Главного Уральского хребта[15]. До 1915 года на долю России приходилось 93—95 % всего мирового производства сырой платины, которую добывали в основном из россыпей, остальное количество производили методом электролитического рафинирования золота и меди (итоговую очистку — аффинаж — проводили, в основном, за границей: во Франции, Германии, Англии[16]); 4—6 % приходилось на долю Колумбии, около 1 % — на остальные страны[17][2][18].

Для извлечения благородных металлов из россыпных месторождений в XIX веке были созданы различные конструкции машин, например, вашгерд и бутара (барабанный грохот). Начиная с первой половины XIX века широкое распространение на уральских приисках получила буторная разработка, состоящая в размыве потоком свободной воды пород россыпей. В 30-х годах XIX века воду для размыва стали подавать под напором. Дальнейшие усовершенствования этого метода привели к созданию водобоев, ставших прототипами гидромониторов. Впервые гидравлическая разработка россыпи, расположенной около озера Байкал, была проведена в 1867 году А. П. Чаусовым; позднее в 1888 году Е. А. Черкасов применил этот способ на месторождении в долине реки Чебалсук на юге Хакассии. На обводнённых золотоплатиновых россыпях в начале XIX века также использовали землечерпалки[2], а с начала XX века — драги[19]. Во второй половине XIX века разработку глубоких россыпей в России стали вести подземным способом, а в конце XIX века распространение получили скреперы и экскаваторы[2].

Развитие технологий извлечения и переработки

Технология получения платины

В конце XVII — начале XIX века многие европейские химики и техники: де-Лилль, Волластон, Гитон де-Морво, Жанетти освоили технологию очистки сырой платины и изготовления из неё проволоки, пластин, чашек и других изделий. Парижский золотых дел мастер Жанетти достиг в этом деле особого совершенства. Основная трудность обработки платины заключалась в её высокой температуре плавления (1773,5 °C), что препятствовало ковке. Первая технология переработки платины была основана на сплавлении её с мышьяком с образованием арсенида платины, из которого мышьяк далее выжигали в ходе длительного прокаливания на воздухе с образованием ковкой платины. Другая технология была предложена Волластоном и была основана на растворении сырой (шлиховой) платины в царской водке, с последующим осаждение под действием хлористого аммония гесахлорплатината аммония, который затем прокаливали с образованием губчатой платины. Её далее прессовали в форме, прокаливали и повторно обрабатывали под давлением, в результате чего получали ковкий металл. Этот метод стал в дальнейшем основой порошковой металлургии. В начале XIX века платина уже нашла себе значительное применение в качестве кислотоупорного и жаростойкого материала, а также применялась для изготовления ювелирных сплавов. В 1827 году В. В. Любарский и П. Г. Соболевский самостоятельно разработали способ очистки и получения ковкой платины, подобный методу Волластона[13][20], что стало первым в мире примером очистки платины в промышленном масштабе — в течение года им было очищено около 800 кг платины[2]. Выплавка платины впервые была выполнена в 1859 году французскими учёными А. Дебре и А. Э. Сент-Клер Девиль в печи под действием кислородно-водородного пламени[13].

Технология производства золота

Впервые очистка золота методом электролиза была проведена в 1863 году, а с 80-х годах XIX века начала применяться в производственных масштабах.

Remove ads

Распространение в природе и добыча

Месторождения золота и платины можно разделить на россыпи и коренные (рудные) месторождения. По этой причине технология извлечения этих металлов состоит в обогащении россыпей и переработке руд. Наряду с рудами самих благородных металлов значительную роль в их добыче играют свинцово-цинковые, а также медные руды, которые выступают основным источником для получения серебра и значительным — при извлечении золота. Медно-никелевые платиносодержащие руды используют при получении платины[21].

Remove ads

Применение

Суммиров вкратце
Перспектива

Валютные металлы

Валютным металлом является главным образом золото (см. Деньги). Серебро с древности активно использовалось в качестве денег, но затем, после чрезмерного насыщения рынка в первой половине XX века, оно фактически утратило эту функцию.

В настоящее время серебро хранится в составе валютных резервов некоторых Центральных банков, но в довольно малых объёмах.

Драгоценные металлы можно использовать частным лицам и компаниям в качестве накоплений. Ямайская валютная система активно использует фьючерсы на серебро на бирже драгоценных металлов, а также на рынке иностранной валюты для спекуляций ценой металла. При спекуляции фьючерсами объём металла, обеспеченный фьючерсами как производными ценными бумагами, может многократно превышать реально существующий в мире объём запасов металла, поэтому в данной ситуации говорят о «бумажном золоте» или «бумажном серебре».

Применение в технике

Небольшая добавка рутения (0,1 %) увеличивает коррозионную стойкость титана, а из сплава с платиной изготавливают чрезвычайно износостойкие электрические контакты. Около 50 % добываемого рутения расходуется при производстве толстоплёночных резисторов.

Сплав «osram» (осмия с вольфрамом) использовался для изготовления нитей ламп накаливания. Сплав осмия с алюминием имеет необычно высокую пластичность и может быть вытянут без разрыва в 2 раза.

В технике слабых токов при малых напряжениях в цепях используются контакты из сплавов золота с серебром, золота с платиной, золота с серебром и платиной. Для слаботочной и средненагруженной аппаратуры связи применяют сплавы палладия с серебром (от 60 до 5 % палладия). Эти сплавы характеризуются малым температурным коэффициентом электрического сопротивления, малой термоэлектродвижущей силой в паре с медью, высоким сопротивлением износу, высокой температурой плавления и высокой стойкостью к окислению.

Применение в химическом машиностроении и лабораторной технике

Тетраоксид осмия применяется в просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) для контрастирования биологических объектов.

Химически стойкие металлы идут на изготовление деталей, работающих в агрессивных средах — технологические аппараты, химические реакторы, электрические нагреватели, высокотемпературные печи, технику для производства стекловолокна, оптического стекла, эталоны сопротивления, термопары и другие. В данном качестве благородные металлы используются как в чистом виде, так и в би- и полиметаллических сплавах. Химические реакторы и их части делают целиком из благородных металлов или только покрывают фольгой из благородных металлов.

Применение в медицине

В медицине благородные металлы применяют для изготовления хирургических инструментов, деталей медицинских приборов, протезов, а также различных препаратов, главным образом на основе серебра.

Сплав платины (90 %) и осмия (10 %) применяется в хирургических имплантатах, таких, как электрокардиостимуляторы, и при замещении клапанов лёгочного ствола[22].

В электронике

В электронной технике из золота, легированного германием, индием, галлием, кремнием, оловом, селеном, делают контакты в полупроводниковых диодах и транзисторах. Золото и серебро напыляют на поверхность волноводов для уменьшения потерь (см. скин-эффект).

В фото- и кинопромышленности

До начала эры цифровой фотографии соли серебра были главным сырьём при изготовлении светочувствительных материалов (хлориды, бромиды или иодиды). На заре фотографии использовали соли золота и платины, в частности при вирировании изображения.

В ювелирной промышленности

В ювелирном деле и декоративно-прикладном искусстве применяют сплавы благородных металлов (см. Цветное золото).

Припои и антифрикционные сплавы

Припои с серебром прочнее, чем медно-цинковые припои, свинцовые и оловянные, их применяют для пайки радиатора, карбюраторов, фильтров и т. д.

Износостойкие узлы

С помощью сплавов золота с платиной и палладием, а также иридия с осмием изготавливают компасные иглы, напайки «вечных» перьев. Высокая твёрдость и исключительная тугоплавкость позволяет использовать осмий в качестве покрытия в узлах трения.

Химическая промышленность: катализаторы

Благородные металлы можно применять в качестве катализаторов из-за их высоких каталитических свойств: платину можно применять как катализатор при производстве серной и азотной кислот; серебро — при изготовлении формалина. Золото как катализатор заменяет платину в нефтеперерабатывающей и химической промышленности. Родий и иридий катализируют реакцию в процессе производства уксусной кислоты[23]. Осмий применяется как катализатор для синтеза аммиака, гидрирования органических соединений, в катализаторах метанольных топливных элементов. Платина, палладий и родий применяются в катализаторах окисления выхлопных газов автомобилей (см. Каталитический конвертер).

Благородные металлы (серебро и рутений) используют также для очистки воды.

Remove ads

Мировое производство и цены

Суммиров вкратце
Перспектива

Добыча золота в мире в целом растёт. В 2019 году было добыто 3533,7 тонн золота. На первом месте КНР: в 2019 г. добыто 383,2 тонн. На втором месте — Российская Федерация с 329,5 тоннами добычи. На третьем — Австралия: 325,1 тонн. Цена тройской унции золота на спотовом рынке по состоянию на 14 декабря 2020 года — $1829. На 3 июня 2025 года — $3390[24].

Палладий в 2020 году стал самым дорогим промышленным металлом с огромным отрывом в стоимости от других металлов — 19 февраля цена на LSE достигала рекордного уровня в $2841 за унцию. Только с начала 2020 года он подорожал на 45 %, в 2019 году — на 54 %, за последние три года — вчетверо. Это стало возможным благодаря резкому росту спроса на металл как катализатор в бензиновых двигателях. Но, вопреки рыночным законам, структурный дефицит палладия в ближайшие годы не исчезнет: новых крупных проектов по его добыче в мире почти нет, а автопроизводители продолжают наращивать закупки[25]. Цена палладия в декабре 2020 г. — $2376 .

Мировые запасы рутения оцениваются в 5000 тонн[26]. Цена тройской унции рутения 10 декабря 2020 года — $270.

Осмий имеет самый большой удельный вес из всех благородных металлов: 22,61 г/см3[27]. Самые большие запасы осмия в мире, составляющие 127 000 тонн, находятся в Турции. Также существенные запасы осмия расположены в Болгарии[28]. Цена осмия на мировом рынке весь 2020 год была стабильной — $400 за тройскую унцию.

Крупнейший мировой производитель платиноидов в 2005 году: РАО «Норильский никель».

Таблица составлена по данным журнала «Эксперт» (на 2005 год)[29].

Подробнее Металл, Первичное производство (тонн) ...
Remove ads

См. также

Примечания

Литература

Loading related searches...

Wikiwand - on

Seamless Wikipedia browsing. On steroids.

Remove ads
Remove ads