Федеральное агентство по образованию
Самарский государственный экономический университет
Реферат
по теоретическим основам производства и методам оптимизации
Выполнила: студентка
4 курса группы
Экономика труда, ПЭФ
Липей Елена
Проверил: к. т. н., доцент
История возникновения
Платиновые металлы – это элементы восьмой группы Периодической системы Д. И. Менделеева. Их шесть: рутений, палладий, родий, осмий, иридий и платина. Они вместе с золотом и серебром образуют семейство благородных металлов – благородных потому, что они отличаются низкой химической активностью, высокой коррозийной стойкостью, а изделия из них имеют красивый, благородный вид.
испанский офицер, физик и математик – Дон Антонио де Ульоа в 1748 году. К этому же периоду относится начало исследований доставленных из Южной Америки, с территории нынешней Колумбии, в Европу образцов платиновой руды.
В России еще в 1819 году в россыпном золоте, добытом на Урале был обнаружен «новый сибирский металл». Сначала его называли белым золотом, платина встречалась на Верх-Исетских, а затем и на Невьянских и Билимбаевских приисках. Богатые россыпи платины были открыты во второй половине 1824 года, а на следующий год в России началась ее добыча.
Название платине было дано испанскими конкистадорами, которые в середине XVI в. впервые познакомились в Южной Америке (на территории современной Колумбии) с новым металлом, внешне похожим на серебро (исп. plataPlatina
буквально означает «маленькое серебро», «серебришко». Объясняется такое пренебрежительное название исключительной тугоплавкостью платины, которая не поддавалась переплавке, долгое время не находила применения и ценилась вдвое ниже, чем серебро. Но когда ювелиры обнаружили, что платина хорошо сплавляется с золотом, некоторые из них стали подмешивать сравнительно дешевый металл к золотым изделиям. Обнаружить подделку по плотности было невозможно: платина тяжелее золота, и с помощью более легкого серебра нетрудно было в точности подогнать плотность слитка к плотности золота. Кончилось это тем, что испанский король приказал прекратить ввоз платины, а все ее запасы утопить в море. Закон этот был отменен только в 1778 г.
В середине 18 в. химики изучили свойства платины и признали ее новым элементом. Благодаря исключительной химической стойкости платину начали использовать для изготовления химического оборудования. Так, в 1784 был изготовлен первый платиновый тигель, а в 1809 – платиновая реторта массой 13 кг; такие реторты использовали для концентрирования серной кислоты. Изделия из платины делали путем ковки или горячего прессования, поскольку электропечей, дающих достаточно высокую температуру, тогда не было. Со временем научились расплавлять платину в пламени гремучего газа, и на Лондонской выставке 1862 можно было видеть отливки из платины массой до 200 кг.
В России впервые обнаружили платину близ Екатеринбурга на Урале в 1819, а спустя 5 лет в Нижнетагильском округе были открыты платиновые россыпи. Разведанные запасы платины были столь велики, что Россия почти сразу заняла первое место в мире по добыче этого метала. Только в 1828 году в России было добыто 1,5 т платины — больше, чем за 100 лет в Южной Америке. К концу XIX века в России добывалось платины в 40 раз больше чем во всех остальных странах мира. Причем, представлена она была и весьма увесистыми самородками. Например, один из найденных на Урале самородков весил 9,6 кг.
химик А. Сент-Клер Девиль. С этого времени, почти вся добываемая на Урале платина скупалась английскими и французскими фирмами, в частности, «Джонсон, Маттей и К°». Позже к закупкам платины у России подключились американские и немецкие компании.
Даже после значительных зарубежных закупок, большая часть добываемой Россией платины не находила достойного применения. Поэтому, начиная с 1828 года, по предложению министра финансов Егора Канкрина, в России начали выпускать платиновые монеты номиналом 3,6 и 12 рублей. При этом 12-рублевая платиновая монета имела массу 41,41 г, а в рублевой серебряной монете было 18 г чистого серебра. То есть по стоимости металла платиновые монеты были дороже серебряных в 5,2 раза. С 1828 по 1845 гг. было выпущено 1 372 000 трехрублевых монет, 17 582 шестирублевых и 3 303 двенадцатирублевых общей массой 14,7 т. Основную выгоду от добычи получали владельцы рудников — Демидовы. Оцените, — только в 1840 было добыто 3,4 т платины. В 1845 году, по настоянию министра финансов Фёдора Вронченко выпуск платиновых монет был прекращён и все они были срочно изъяты из обращения. Основной версией столь поспешного шага считается повышение Европейских цен на платину, в результате которого монеты стали дороже номинала. После прекращения чеканки монет производство платины в России упало в 20 раз и к 1915 году на долю России приходилось лишь 95 % от мирового производства платины. Оставшиеся 5 % производила Колумбия. Причем, почти вся российская платина поступала на экспорт. Например, в 1867 году Англия скупила весь запас российской платины — более 16 т.
К концу 19 в. добыча платины в России достигла 4,5 тонн в год, а в настоящее время во всем мире ее добывается примерно 100 тонн в год. Кроме России, платина добывается в Южной Африке, Канаде, США.
Самородную платину добывают на приисках. Производство платины в виде порошка началось в 1805 английским ученым У. Х. Волластоном из южноамериканской руды. Содержание платиновых металлов в земной коре оценивается на уровне 0,000001 %. Собственно минералы платиновых металлов не образуют месторождений, перспективных для промышленной разработки. Эти минералы преимущественно вкраплены в основные рудообразующие сульфидные минералы меди, никеля, железа. Поэтому платиновые металлы являются не только редкоземельными, но и рассеянными.
— от десятых долей до сотен (изредка тысяч) г/т; в россыпных месторождениях — от десятков мг/м3
до сотен г/м3 звягинцевит, паоловит, фрудит, соболевскит, плюмбопалладинит, сперрилит. Подчинённое значение имеет рассеянная форма нахождения платиновых металлов в Платиновых рудах в виде ничтожно малой примеси, заключённой в кристаллической решётке рудных и породообразующих минералов.
Коренные месторождения Платиновых руд представлены различными по форме телами платиноносных комплексных сульфидных и собственно платиновых хромитовых руд с массивной и вкрапленной текстурой. Эти рудные тела, генетически и пространственно тесно связанные с интрузивами основных и ультраосновных пород, имеют преимущественно магматическое происхождение. Коренные месторождения Платиновых руд встречаются в платформенных и складчатых областях и всегда тяготеют к крупным разломам земной коры. Образование этих месторождений происходило на разных глубинах (от 0,5—1 до 3—5 км от дневной поверхности) и в разные геологические эпохи (от докембрия до мезозоя). Комплексные месторождения медно-никелевых сульфидных Платиновых руд занимают ведущее положение среди сырьевых источников платиновых металлов. Площадь этих месторождений достигает десятки км2
Промышленные россыпи обнажаются на поверхности (открытые россыпи) или скрыты под 10—30 м осадочной толщей (погребённые россыпи). Наиболее крупные из них прослежены на десятки км в длину, ширина их достигает сотен м, а мощность продуктивных металлоносных пластов до нескольких м; образовались они в результате выветривания и разрушения платиноносных клинопироксенит-дунитовых и серпентин-гарцбургитовых массивов. Промышленные россыпи известны как на платформах (Сибирской и Африканской), так и в эвгеосинклиналях на Урале, в Колумбии (область Чоко), на Аляске (залив Гудньюс) и др. Минералы платиновых металлов в россыпях нередко находятся в срастании друг с другом, а также с хромитами, оливинами и серпентинами.
средства гидромеханизации. Подземный способ добычи является основным при разработке коренных месторождений; иногда он используется для отработки богатых погребённых россыпей.
В результате мокрого обогащения металлоносных песков и хромитовых Платиновых руд получают шлих «сырой» платины — платиновый концентрат с 70—90% минералов платиновых металлов, а в остальном состоящий из хромитов, форстеритов, серпентинов и др. Такой платиновый концентрат отправляется на аффинаж. Обогащение комплексных сульфидных Платиновых руд осуществляется флотацией с последующей многооперационной пирометаллургической, электрохимической и химической переработкой.
Металлы платиновой группы добываются, как правило, из двух типов месторождений - собственно платинометальных малосульфидных, где платиноиды - главная полезная компонента, и комплексные сульфидные медно-никелевые. Из месторождений первого типа добываются платиноиды в ЮАР и США, второго типа - в России и Канаде. Небольшое значение имеют платиновые россыпи, а также колче-данно-полиметаллические, медно-порфировые и другие месторождения, из которых платиноиды добываются попутно.
В заметном количестве (140-300 кг в год) платину начали добывать с 1735 г. из россыпей Колумбии. Там добыча продолжается до сих пор. Первые 200 лет именно россыпные месторождения были основным источником добычи платины. Со второй половины XIX века платину попутно с золотом стали добывать в США и Канаде. В начале XX века металлы платиновой группы в Канаде научились извлекать из сульфидных медно-никелевых руд месторождения Садбери. Начиная с 30-х годов XX века медно-никелевые месторождения на несколько десятилетий стали главным источником производства платиноидов. В рудах этих месторождений палладий преобладает над платиной, в небольшом количестве содержатся родий и другие платиноиды.
В ЮАР в 1924 г. было сделано открытие, изменившее всю дальнейшую историю платинодобывающей промышленности. Геолог Ганс Меренский обнаружил в Бушвельдском массиве породы, богатые минералами платиновой группы. При мощности рудного тела около 1 м оно тянется на несколько сотен километров. Содержание платиноидов в рудах достигало 10 г/т, при этом платины было больше, чем палладия. Выявленный платиноносный горизонт получил название «риф Меренского». Добыча платиноидов началась здесь в 30-х годах и до сих пор увеличивается в объемах.
Долгое время считалось, что месторождения Бушвельд-ского массива являются уникальными. Однако в 70-х годах геолог К. Конн обнаружил в штате Монтана (США) платиновое оруденение в массиве Стиллуотер. Поиски платиноидов там велись целенаправленно, массив был выбран как перспективный по сходству с Бушвельдским. Но в этом месторождении содержание платиноидов значительно больше - 20 г/т. Открытие вызвало бум поисковых работ во многих странах. Вскоре аналогичные месторождения были открыты в Зимбабве, Финляндии, в России на Кольском полуострове, в Бразилии...
следуют за никелем и медью по всем технологическим цепочкам, концентрируясь в черновом никеле и черновой меди. На заключительном этапе – в процессе электролиза чернового металла – платиновые металлы, а также золото и серебро, не переходят в электролит. Они оседают на дно электролитной ванны в виде осадка – шлама. Именно он служит основным источником платиновых металлов. Из шлама получают богатые концентраты, а затем (на аффинажных заводах) путём сложных химических реакций и сами металлы. Производство платиновых металлов измеряется в тройских унциях, что равно 31,1г., цены – в долларах. Платина всегда дороже золота.
В технике:
Платина применяется как катализатор (чаще всего в сплаве с родием, а также в виде платиновой черни
— тонкого порошка платины, получаемой восстановлением ее соединений).
Изготовление стойкой химически и к нагреванию лабораторной посуды.
Изготовление миниатюрных магнитов огромной силы (сплав платина-кобальт, ПлК-78).
Специальные зеркала для лазерной техники.
Чрезвычайно долговечные и стабильные электроконтакты и сплавы для радиотехники (ПлИ-10, ПлИ-20, ПлИ-30 (платина-иридий).
Гальванические покрытия.
Электроды для получения перхлоратов, перборатов, перкарбонатов, пероксодвусерной кислоты (фактически на платине держится все мировое производство перекиси водорода: электролиз серной кислоты — пероксодвусерная кислота — гидролиз — отгонка перекиси водорода).
Анодные штанги для защиты от коррозии корпусов подводных лодок.
В медицине
Соединения платины (преимущественно, тетрахлорплатинаты) применяются, как цитостатики («цис-платина»). Однако в настоящее время имеются более эффективные противораковые лекарственные средства.
потреблялась в Японии. С 2001 года на долю Китая приходится примерно 50 % мировых продаж. В 1980 г. Китай потреблял около 1 % ювелирных изделий из платины. В настоящее время в Китае ежегодно продаётся около 10 млн изделий из платины общей массой около 25 тонн. Российский спрос на ювелирную платину составляет 0,1 % от мирового уровня.
Монетарная функция
Платиновая монета 1835 года номиналом 12 рублей.
Платина, золото и серебро — основные металлы, выполняющие монетарную функцию. Однако платину стали использовать для изготовления монет на несколько тысячелетий позже золота и серебра.
Первые в мире платиновые монеты были выпущены и находились в обращении в Российской империи с 1828 по 1845 год. Чеканка началась с трехрублевиков. В 1829 г. «были учреждены платиновые дуплоны» (шестирублевики), а в 1830 г.— «квадрупли» (двенадцати-рублевики). Были отчеканены следующие номиналы монет: достоинством 3, 6 и 12 рублей. Трехрублевиков было отчеканено 1 371 691 шт., шестирубле-виков — 14 847 шт. и двенадцатирублевиков — 3474 шт.
В 1846 г. чеканка платиновой монеты была прекращена, хотя к этому году добыча уральской платины составила около 2000 пудов или 32 000 кг, из которых в монету было перечеканено 14 669 кг. Громадное количество платины, скопившейся на Петербургском монетном дворе частью в виде монеты, а частью в необработанном виде (по разным данным от 720 до 2000 пудов), было продано английской фирме Джонсон, Маттэ и Ко. В результате Англия, которая не добывала ни одного грамма платины, долго была в этой отрасли монополистом.
После 1846 года ни одна страна не позволяла себе «роскоши» вводить в обращение платиновые монеты. Выпускаемые разными странами в настоящее время платиновые монеты являются инвестиционными монетами. В период с 1992 по 1995 год инвестиционные платиновые монеты номиналами 25, 50 и 150 рублей выпускал Банк России.
Интересные факты
Самым крупным существующим в настоящий момент платиновым самородком является «Уральский гигант» весом 7 кг 860,5 г. Хранится в Алмазном фонде Московского Кремля.
В Южной Америке в XVII веке платину считали «поддельным серебром» и однажды её запасы для предотвращения фальшивомонетничества утопили в океане.
Первые в мире монеты из платины были выпущены в России.
Перспективы в России
В России практически все запасы месторождений платиновых руд сосредоточены в комплексных медно-никелевых месторождениях Норильского рудного района (Таймырский АО). Менее 1% приходится на долю месторождений в Мурманской области. В россыпях Урала, Корякского АО, Хабаровского края и Якутии содержится менее 1%, преимущественно это платина. Роль других комплексных месторождений в общем балансе также невелика.
Внутреннее потребление металлов платиновой группы в ближайшие годы должно вырасти: расширятся или появятся новые мощности в отраслях, соответствующих пятому технологическому укладу, возрастут экологические требования. Желательно сохранить позиции и на мировом рынке. Но теперь, когда государственные запасы в основном исчерпаны, следует рассчитывать на увеличение добычи металлов.
На вопрос, за счет чего стабилизировать и увеличивать добычу платиноидов в России, специалисты отвечают следующее.
Во-первых, за счет совершенствования технологий производства на Норильском комбинате. Использование традиционной технологии обогащения медно-никелевых руд с попутным извлечением металлов платиновой группы приводит к таким потерям последних, которые сравнимы с добычей платины из всех россыпных месторождений страны. На комбинате разрабатывается новая технология обогащения, близкая к технологиям переработки платиновых руд на зарубежных месторождениях и позволяющая значительно повысить извлекаемость платиноидов из руд. Это даст возможность перейти от отработки в основном богатых руд, запасы которых не безграничны, к добыче и переработке более бедных вкрапленных руд. А их значительно больше.
Во-вторых, необходимо перейти к геолого-экономической переоценке ряда разведанных ранее в районе Норильска месторождений («Черногорское», «Норильск-2», гора Зуб-Маркшейдерская). Там низкое содержание цветных металлов, а суммарное содержание платиноидов довольно высоко - от 4 до 8 г/т. При оценке по меди, никелю и кобальту руды этих месторождений относили к забалансовым, непригодным для промышленной отработки. Однако при современных ценах на платиноиды эти руды можно рассматривать как собственно платиновые с попутными цветными металлами. К тому же значительную часть этих запасов можно отрабатывать дешевым открытым способом.
В-третьих, надо выходить за пределы Норильска. Обнаружены и предварительно изучены на уровне оценки прогнозных ресурсов месторождения малосульфидных платинометальных руд в Мурманской области (месторождения Федорово-Панского массива и др.), в Карелии (Бураковский массив) и Бурятии (Йоко-Довыренский массив).
Не исчерпаны перспективы обнаружения новых россыпных месторождений платины и платиноидов на Урале, в Западной и Центральной Сибири, Якутии, Хабаровском крае и Корякин. Но там еще предстоит провести геологоразведочные работы и специализированные исследования.
Заключение
Возможности платиновых металлов безграничны и неисчерпаемы. Потенциальной областью использования платины является производство топливных элементов, где она используется в качестве катализатора. Принцип, использованный при конструировании топливных элементов, известен более 150 лет назад и основан на получении электрического тока в результате реакции между газообразным водородом и кислородом с образованием воды. На основе указанного метода в США работают топливные ячейки для космических кораблей. Бесшумные, не загрязняющие воздух электростанции на топливных элементах имеют огромную перспективу. И в 21 веке платиновые металлы ждёт большое будущее.
| 
