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铂族金属原料特点

铂族金属既具有相似的物理化学性质,又有各自的特性。它们的共同特性是:除了锇和钌为钢灰色外,其余均为银白色;熔点高、强度大、电热性稳定、抗电火花蚀耗性高、抗腐蚀性优良、高温抗氧化性能强、催化活性良好。各自的特性又决定了不同的用途。例如铂还有良好的塑性和稳定的电阻与电阻温度系数,可锻造成铂丝、铂箔等;它不与氧直接化合,不被酸、碱侵蚀,只溶于热的王水中;钯可溶于浓硝酸,室温下能吸收其体积350~850倍的氢气。铑和铱不溶于王水,能与熔融氢氧化钠和过氧化钠反应,生成溶解于酸的化合物;锇与钌不溶于王水,却易氧化成四氧化物。它们的主要物理和机械性质见表1。

目前已发现200余种铂族元素矿物。可分为4大类:①自然金属:自然铂、自然钯、自然铑、自然锇等;②金属互化物:钯铂矿、锇铱矿、钌锇铱矿,以及铂族金属与铁、镍、铜、金、银、铅、锡等以金属键结合的金属互化物;③半金属互化物:铂、钯、铱、锇等与铋、碲、硒、锑等以金属键或具有相当金属键成分的共价键型化合物;④硫化物与砷化物。铂族元素的主要矿物及其组成见表1。工业矿物主要有砷铂矿、自然铂、等轴铋碲钯矿、碲钯矿、砷铂锇矿、碲钯铱矿及铋碲钯镍矿。砷铂矿和等轴铋碲钯矿多见于原生铂矿床,自然铂多产于砂铂矿。

表1  铂族金属的物理和机械性质

Ru

Rh

Pd

Os

Ir

Pt

密度(g/cm3,20℃)

12.45

12.41

12.02

22.61

22.65

21.45

熔点(℃)

2,310

1,963

1,554

3,045

2,47

1,772

沸点(℃)

4,080

3,700

2,900

5,020

4,500

3,800

比热[J/(kg·K),20℃]

230.5

246.4

244.3

129.3

128.4

131.2

延伸率(%)

5

40

40

导热率[W/(m·K),0~100℃]

105

150

76

87

148

73

线膨胀系数(K1×104

9.1

8.3

11.1

6.1

6.8

9.1

电阻率[μΩ·cm(0℃)]

6.80

4.33

9.93

8.12

4.71

9.85

电阻温度系数(0~100℃/℃)

0.0042

0.0046

0.0038

0.0042

0.0043

0.0039

磁化系数(cm3·g1×106

0.427

0.9903

5.231

0.052

0.133

0.9712

逸出功(eV)

74.54

4.90

4.99

4.8

5.40

5.27

维氏硬度(退火态)

200~350

100~102

40~42

300~670

200~400

40~42

抗拉强度(退火态,N/mm2

496

688

172

1,090

125

弹性模量(N/mm2

4.17×105

3.16×105

1.17×105

5.56×105

5.16×105

1.72×105

铂族金属矿物在矿石中的含量一般甚微,以每吨几克(g/t)计,矿物颗粒小,六个元素在不同的矿床中含量各异。如南非的布什维尔德杂岩中铂是主要元素,以铂为100的话,钯为40,钌为10,铑为6,铱为1,锇不及1。俄罗斯的诺里尔斯克则以钯为主(是铂的3倍)。加拿大的萨德伯里矿石中铂、钯比率接近。

铂族金属在矿石中常以有色金属的硫化物、砷化物和硫砷化物为其主要的载体矿物,特别是自然金、自然银、黄铜矿、磁黄铁矿、镍黄铁矿、辉砷镍矿与斑铜矿等(表2),如在自然金中铂可达600 g/t,钯达1000 g/t;黄铜矿中的含钯量是磁黄铁矿中的100倍。

表2  铂族元素的主要矿物及其组成

类别

矿物名称

化学式

主要化学组分(%)

自然元素

及金属互化物

自然钯

Pd

Pd 8.6~100.0

自然铂

Pt

Pt 83.2~100.0

铁自然铂

Pt,Fe

Pt 74.8~90.2,Fe8.8~18.5

自然铱

Ir

Ir 78.8~95.0

自然锇

Os

Os 78.0~99.8

自然钌

Ru

Ru 64.4~1.1

铂自然铑

Rh,Pt

Rh 41.7,Pt 59.6

钯自然金

Au,Pd

Au 85.2,Pd 12.3

铂自然铜

Cu,Pt

Cu 28.5~31.0,Pt 68.5~73.8

正方铁铂矿

Pr,Fe

Pt 60.9~82,Fe 14.9~26.6

红石矿

Cu,Pt

Cu 24.4~24.7,Pt 73.8~76

等轴锇铱矿

Ir,Os

Ir 54.1~82.2,Os 16.3~40.9

自然

元素及

金属

互化物

铱锇矿

Os,Ir

Os 47.3~80.3,Ir 15.2~49.7

汞钯矿

PdHg

Pd 34.8~35.9,Hg 64.1~65.2

铅钯矿

Pd2Pb2

Pd 37.2~44.6,Pb 49.2~58.7

锡钯矿

Pd3Sn2

Pd 58,Sn 38

砷铂矿

PtAs

Pt 46.6~59.3,As 37.6~46.8

砷钯矿

Pd8(As,Sb)3

Pd 76.8~78.5,As 16.1~17.1

峨眉矿

OsAs2

Os 46.5~51.2,As 42.3~45.0

锑钯矿

Pd5Sb2

Pd 66.9~70.8,Sb 27.7~32.5

硫钌矿

RuS2

Ru 46.7~67.0,S 31.8~41.4

硫锇矿

OsS2

Os 64.3~72.4,S 25.0~26.6

硫铂矿

PtS

Pt 75.7~86.2,S 12.4~17.6

硫钯矿

PtSs

Pd 52.4~73.5,S 20.0~25.2

硫镍钯铂矿

(Pt,Pd,Ni)S

Pt 31.5~68.8,Pd 8.5~38.5,Ni 3.5~8.3

硫砷铑矿

RhAsS

Rh 41.3,As 33.3 S 16.4

硫砷铱矿

IrAsS

Ir 55.3~66.5,As 21.5~36.4,S 6.6~14.3

碲钯矿

PdTe2

Pd 21.7~33.2,Te 50.8~67.8

碲铂矿

PtTe2

Pt 31.0~46.3,Te 44.2~61.4

等轴碲铋钯矿

PdTeBi

Pd 18.0~25.5,Te 27.7~33.0,Bi 36.6~48.0

含铂族

元素矿物

含铂钯自然金

Au

Au 84.6~95.6

含铂钯银金矿

Au,Ag

Au 58.4~80.1,Ag 9.0~29.2

含铂钯自然银

Ag

Ag 67.3~97.5

含铂自然铋

Bi

Bi 大量

含钌铑镍黄铁矿

(Fe,Ni)9S3

Fe 15.4,Ni 37.6,S 30.7

本文引用地址:http://www.worldmetal.cn/ys/show-374406-1.html

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