鉑族金屬

在礦物分類中,鉑族元素礦物屬自然鉑亞族,包括銥(Ir)、(Rh)、鈀(Pd)和(Pt)的自然元素礦物。它們彼此之間廣泛存在類質同象置換現象,從而形成一系列類質同象混合晶體,由鉑族元素礦物熔煉的金屬有鈀(Pd)、(Rh)、銥(Ir)、(Pt)等。

概述

化學元素周期表化學元素周期表

化學元素周期表
鉑族金屬屬周期系第Ⅷ族元素,又稱稀貴金屬,包括鉑(Pt)、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)、釕(Ru)、銠(Rh)六種金屬。鉑族金屬熔點都很高,在1500℃以上,性質穩定。鉑族元素在自然界中絕大部分以遊離態存在,主要礦石是以鉑為主的鉑礦,以及少量的鋨銥礦等。根據密度可分為兩組:鉑(platinum)、銥(iridium)、鋨(osmium)密度約為22,為重鉑族;鈀(palladium)、銠(rhodium)、 釕(ruthenium)密度約為12,為輕鉑族。鉑族金屬與金、銀一起通稱為貴金屬

鉑族金屬既具有相似的物理化學性質,又有各自的特徵。它們的共同特徵是:除了鋨和釕為鋼灰色外,其餘均為銀白色;熔點高、強度大、電熱性穩定、抗電火花蝕耗性高、抗腐蝕性優良、高溫抗氧化性能強、催化活性良好。各自的特徵又決定了不同的用途。例如鉑還有良好的塑性和穩定的電阻與電阻溫度系數,可鍛造成鉑絲、鉑箔等;它不與氧直接化合,不被酸、鹼侵蝕,隻溶于熱的王水中;鈀可溶于濃硝酸,室溫下能吸收其體積350~850倍的氫氣。銠和銥不溶于王水,能與熔融氫氧化鈉和過氧化鈉反應,生成溶解于酸的化合物;鋨與釕不溶于王水,卻易氧化成四氧化物。 由于鉑族金屬具有高熔點、高沸點、低蒸氣壓和高溫抗氧化,抗腐蝕等優良性能,故可作高溫容器,如玻璃工業的坩堝、攪拌器、玻纖工業中的襯套和漏板及用晶體生產的容器。可用作高溫實驗材料(如坩堝、器皿、發熱體等)。 在礦物分類中,鉑族元素礦物屬自然鉑亞族,包括銥、銠、鈀和鉑的自然元素礦物。它們彼此之間廣泛存在類質同象置換現象,從而形成一系列類質同象混合晶體,由鉑族元素礦物熔煉的金屬有鈀、銠、銥、鉑等。

鉑族金屬以其特別可貴的性能和資源珍稀而著稱。但其發現與利用相對于金、銀來說要晚得多。金、銀飾品在人類紀元之前的墓葬中就有發現,而人類對鉑族金屬的了解和利用,不過兩百多年的歷史。其中鉑發現最早,1735年由尤爾洛(A.De.Ulloa)發現,其餘幾種元素都遲至19世紀才陸續有所了解,如鈀是1804年由沃拉斯頓(W.H.Wollaston)發現,釕是1845年科勞斯(K.Claus)發現。雖然發現較晚,但很快了解到它們有一些可貴的功能,因而被廣泛套用于現代工業和尖端技術中。因此被稱為“現代貴金屬”。 據報道,從公元前4000年到19世紀末,全球累計產金2.9萬t,19世紀世界平均年產金123t;到1973~1980年,世界平均年產金量達1375t。鉑族金屬的世界產量從1969年開始超過100t,80年代末便翻了一番,達到200t(張文樸,1997),90年代初年產近300t。從這些資料不難體會出“貴金屬”與“現代貴金屬”深層的涵義:二者都是珍稀而貴重,而鉑族元素雖然絕對數量比不上金、銀,但其發展的速度深刻體現出“現代”的涵義。

發現

南美洲的印第安人很早就知道鉑。西班牙人到南美後,稱自然鉑為“小銀”(platina)。使歐洲人知道“小銀”的第一個人是西班牙人德·烏略阿(D.A.De Ulloa)。此後即參照platina命名鉑為platinum。1741年伍德(C.Wood)把“小銀”帶到歐洲,引起了科學家的興趣。1803年英國人沃拉斯頓 (W.H.Wollaston)確立了提純鉑的工藝,同時還從鉑的王水溶液中分離出兩個新的元素鈀和銠。前者按希臘神話中智慧女神Pallas命名為palladium;後者因為其鹽類具有玫瑰紅色,以希臘字rhodon(玫瑰)命名為rhodium。1804年英國人坦南特(S.Tennant)從自然鉑的王水不溶物中發現了鋨和銥。因為鋨的四氧化物具有強揮發性並有與氯氣相似的刺激味,銥的鹽類呈多種色彩,分別以希臘字osme(氣味)和iris(虹)命名為osmium和 iridium。1844年俄國人克勞斯(κ.κлаус)發現釕,以拉丁文Ruthenia(俄羅斯)命名為ruthenium。

性質

伯族金屬主要物理性質伯族金屬主要物理性質

伯族金屬主要物理性質

主要物理性質

鉑族金屬除鋨為藍灰色金屬外,其他均為銀白色金屬。大多數鉑族金屬都能吸收氣體,特別是氫氣。鈀吸氫能力最強,常溫下1體積鈀能吸收900~2800體積的氫。在真空下加熱到100℃,溶解的氫就完全放出來了。鈀有吸氫和透氫的特徵:一定體積的鈀常溫下能吸收比它本身大900倍甚至2800倍的氫氣(見貯氫材料)。鉑吸收氧的能力強,1體積鉑可吸收70體積的氧。當粒度很細如鉑黑、鈀黑或呈膠態時,吸附能力更強,故它們有良好的催化特徵。純鉑和鈀有良好的延展性,不經中間退火的冷塑性變形量可達到90%以上,能加工成微米級的細絲和箔。銠和銥的高溫強度很好,但冷塑性加工性能稍差。鋨和釕硬度高,但機械加工性能差,用粉末冶金方法製得的金屬釕在1150~1500℃時才能進行少量塑性加工,而鋨即使在高溫下也幾乎不能進行塑性加工。

主要化學性質

鉑族金屬是典型的貴金屬,其化學穩定性特別高,具有很好的抗腐蝕和抗氧化能力。它們能抵抗普通酸和化學試劑的腐蝕,鉑不與普通酸作用,但能緩慢地溶解于王水中生成氯鉑酸(H2PtCl6)。鈀在鉑族中較為活潑,對酸的抗蝕能力稍差,能很快溶于硝酸。銥、銠、釕能抗單一的酸和化學試劑侵蝕,甚至王水也很難溶解它們。鉑和銠的抗氧化性很好,在空氣中能長期保持光澤,不被氧化。在高溫下鉑和銠與氧氣作用生成揮發性的氧化物,增加它的蒸發速度。粉末狀的銥在空氣或氧氣中于600℃時氧化,生成一層氧化銥(IrO2)薄膜。這種氧化物在高于1100℃時分解,使金屬恢復原有光澤。銥是惟一可以在氧化性氣氛中使用到2300℃而不嚴重損失的金屬。釕、鋨容易被氧化,在室溫下,鋨的表面就生成藍色的氧化膜(OsO2)。四氧化鋨(OsO4)和四氧化釕(RuO4)都是揮發性的有毒化合物,能刺激粘膜,侵害皮膚。鉑族金屬均為過渡金屬,有多個化合價,其穩定的化合價為:釕+3,銠+3,鈀+2、+4,鋨+3、+4,銥+3、+4,鉑+2、+4。它們都有強烈生成絡合物的傾向,最常見的配位數為4和6。鉑具有優良的熱電穩定性、和高溫抗氧化性和高溫抗腐蝕性。鈀能吸收比其體積大2800倍的氫,且氫可以在鈀中自由通行。銥和銠能抗多種氧化劑的侵蝕,有很好的機械性能。釕能與氨結合,但不起化學反應,類似某些細菌所特有的性能。鋨很脆和很硬,體積彈性模量最大。鋨、釕都易氧化,其氧化物有刺激性,毒性大等等。

資源

鉑族元素的主要礦物及其組成鉑族元素的主要礦物及其組成

鉑族元素的主要礦物及其組成
鉑族金屬在地殼中含量稀少,如鉑為2ppm,而鈀僅為0.1ppm。在基性岩中,鉑族礦物常與硫、砷、銻、鉍和碲等形成復雜的化合物。在超基性岩中,鉑族金屬的形態可以是天然合金,也可以是單獨的鉑礦物,還可以是以固溶體的形式出現在硫化物,鎂橄欖石和尖晶石之中。鉑族金屬在鈦磁鐵礦礦床、銅礦床、金礦床、錫礦床、鈾礦床中出有發現。自然金、銀中常富含有鉑族金屬,如自然金中鉑約為600ppm,鈀達1000ppm。因此,自然界中的有色金屬硫化物、砷化物和硫砷化物,如黃銅礦、鎳黃鐵礦、輝砷鎳礦、斑銅礦等都可能是鉑族金屬的載體礦物,特別是銅鎳硫化物,據統計世界上約97%的鉑族與這種礦有關。除此之外,在黑色頁岩、超變質岩和古礫岩中也有鉑族金屬礦物發現。在鐵-錳結核中伴生有鉑族金屬。深海的礦泥、海水、濱海沉淀物、乃至太空隕石中也有發現。

在某些岩中,由于自然鉑、或鉑族礦物的密度大、耐磨,化學惰性大,在長期的風化和遷移過程中能富集而成為具有工業價值的礦床,但在上述過程中鈀可能溶解損失,甚至鉑銠釕也有一定程度的損失。因此,在古老的礦砂中,鉑族礦物主要是銥鋨礦物,如南非的威特瓦特斯蘭德金礦就是如此。在較年輕的砂礦床中發現的鉑大都伴生有銥鋨礦。在自然界中,已發現的鉑礦物(包括變種)有200餘種,大致可分為四大類:

鉑族元素的主要礦物及其組成鉑族元素的主要礦物及其組成

鉑族元素的主要礦物及其組成
①自然金屬,如自然鉑、鈀等;②金屬互化物;如鈀鉑礦、銥鋨礦,釕鋨礦等,鉑族元素還常與鐵、鎳、銅、金、銀、鉛、錫等形成金屬互化物;③半金屬互化物,鉑、鈀、銥、鋨等可與鉍、碲、硒、銻形成半金屬互化物;④硫化物與砷化物,由于鉑族元素具有強的親硫性,常以高價離子形式(Os4+、Ru4+、Ir4+)和硫、砷形成種類繁多的硫、砷化物。

鉑族金屬的資源分布極不均勻,主要集中在南非、前蘇聯、美國、加拿大和中國,其餘少量分布在哥倫比亞、澳大利亞、緬甸、巴西、智利、衣索比亞、芬蘭、日本、紐西蘭、獅子山、扎伊爾和尚比亞。

早期的鉑礦來源于哥倫比亞,現在的主要產地為南非、蘇聯、加拿大等。南非鉑礦一部分是天然的鉑鐵合金,一部分以硫化物形式與鐵、鎳、銅的硫化礦共存;已探明的可採儲量約18000噸,總儲量達62200噸,礦石品位3~8克/噸。加拿大的鉑族金屬主要以硫化物和砷化物與銅、鎳硫化礦伴生。可採儲量280噸,總儲量497噸,礦石品位0.5~0.8克/噸。蘇聯鉑礦有砂礦和共生礦,可採儲量6220噸,總儲量12440噸,礦石品位8~10克/噸。此外,中國、美國、澳大利亞等均有共生礦床。所有礦石中,鉑與其他鉑族金屬總是共存的。鉑族中,鉑、鈀的量最大,二者合計約佔鉑族總量的90%。其他銠、銥、鋨、釕合計僅約佔鉑族總量的10%。蘇聯礦石中的鈀約佔鉑族總量的60%,其他國家的礦多以鉑為主。

鉑族金屬生產

國外鉑族金屬生產的發展概論

世界鉑族金屬工業生產開始于1778年,1823年以前主要依靠哥倫比亞的砂鉑礦。1778~1965年,哥倫比亞共生產鉑族金屬約104噸,其最高年產量為(1928年)1.93噸。1824年俄國烏拉爾大型砂鉑礦開採以後,成為世界上最大生產者,1912年的產量曾達6.5噸,到1930年,共生產鉑(及少量銥、鋨)約245噸。1911年全世界生產6.189噸鉑族金屬。其中俄國佔93.1.,哥倫比亞佔6.1%,美國佔0.5%,澳大利亞佔0.3%。L.Howe估算,截至1917年1月,世界所產鉑族金屬(249~342噸)其中約90%來自俄國。

1952年後,加拿大產量顯著增加,1936年超過蘇聯居世界首位。60年代以後,蘇聯、南非成為最主要的生產者。現在蘇聯、南非、加拿大的產量佔世界產量的98%以上。1980年世界共產鉑族金屬205噸。其中南非97.9噸,蘇聯96.4噸,其他10.7噸(主要為加拿大生產)。1985年世界生產鉑族金屬230噸,蘇聯和南非分別為115噸和100噸,合計佔世界產量的93%。1986年產量為255噸,蘇聯和南非分別為124噸和116噸,佔世界產量的95%。表17-2為世界在1921~1982年間的鉑族金屬產量的統計。

目前南非是最大的產鉑國,(年產量佔世界總產量的三分之二)主要是開採布希維爾德火成雜岩體中的麥倫斯基礦脈。近年來,UG-2礦脈因為品位高(3~8g/t,平均約5g/t)受到重視而開採,但其產量隨市場供需求及價格情況而變動。波動幅度達三分之一。南非最大的鉑公司是呂斯騰堡礦業公礦佔7%,另外3%由烏拉爾及遠東阿爾丹地區的砂礦提供。

加拿大的產量中,國際鎳公司佔90%,鷹橋鎳公司佔9%,近年來的鉑產量(噸)為:1980年,40;1981年,37;1982年,25;1983年,25。其次是英帕拉公司,相應的年產量(噸)為:30;26;22和21。第三是西鉑公司,相應年產量(噸)為:2.6,2.9,3.1和2.5。另外還有蘭特礦業公司(年生產能力3.7~5.6噸),阿托克公司(約0.5噸)。南非供應西方所需鈀量的1/3,1981年產量29噸。

蘇聯的產量中,諾裏爾斯克共生礦中90%,科拉半島共生諾蘭達銅公司從銅冶煉中回收少量。

許多國家都積極勘探和開發本國的鉑族金屬資源,但觀其資源及生產前景,今後世界鉑族金屬的供給仍然主要靠南非、蘇聯,其中南非主要產鉑,蘇聯主要是鈀。

我國鉑族金屬生產

我國在1965年以前僅從有色金屬冶煉的副產品中回收數量有限的鉑鈀。此後,我國建立,並擴大綜合回收鉑族金屬,其產量逐年成長。

提取和富集

砂鉑礦或含鉑族金屬的砂金礦用重選法富集可得精礦,鉑或鋨、銥的含量能達70%~90%,可直接精煉。砂鉑礦資源日漸減少,且因近代有色金屬工業發展,50年代以來鉑族金屬主要從銅鎳硫化共生礦中提取,小部分從煉銅副產品中提取。銅鎳硫化共生礦在火法冶金時,精礦中所含的鉑族金屬90%以上可富集于銅鎳冰銅()中。再經轉爐吹煉富集成高冰鎳後,緩冷、研磨、浮懸和磁選分離,得含鉑族金屬的銅鎳合金。把這種合金硫化熔煉,細磨磁選,以分離銅鎳,產出含鉑族金屬更富的銅鎳合金。將此合金鑄成陽極,進行電解時,鉑族金屬進入陽極泥。陽極泥經酸處理後,就可得鉑族金屬精礦。採用羰基法從鎳精礦或銅鎳合金製取鎳時,鉑族留于羰化殘渣中,經硫酸處理或加壓浸出(見浸取)其他金屬後可得鉑族精礦。中國金川有色金屬公司將含鉑族的銅鎳合金,再次硫化熔煉和細磨、磁選得到富鉑的銅鎳合金,用鹽酸浸出分離鎳,用控製電位氯化法分離銅,然後提取鉑族金屬。

鉑族含量高的高冰鎳(如南非的原料),現在直接用氧壓下硫酸浸出,或氯化冶金分離其他金屬後獲得鉑族精礦。鉑族精礦可直接溶解、分離、提純,或先將鋨、釕氧化揮發分離後,再分離、提純其他鉑族金屬(見鎳冶煉過程有價金屬的回收)。

在銅的火法冶金和電解精煉過程中,鉑族金屬和金銀一起進入陽極泥。用此種陽極泥煉出多爾銀(含少量金的粗銀),鉑族金屬富集于多爾銀中。鉑族金屬在火法煉鉛過程中進入粗鉛,可用灰吹法除鉛得多爾銀,鉑族便富集其中;如果粗鉛加鋅脫銀,鉑族金屬富集于銀鋅殼中,然後脫鋅得多爾銀。多樂銀電解精煉時,為了避免鈀損失于電解銀中,銀陽極的含金量常控製在小于4.5%,同時控製金鈀比等于或大于10。若部分鈀和少量鉑進入硝酸銀電解液,可用活性炭吸附,或用“黃葯”選擇性沉淀加以回收。通常在電解銀時,鉑族金屬富集于銀陽極泥中。如鉑族金屬含量較高,可先用王水溶解陽極泥,然後分別回收;如含量較低,常用硫酸溶解除銀,殘渣鑄成粗金電極,然後電解提金;鉑、鈀富集于電解母液中,用草酸沉淀金後,用甲酸鈉沉淀鉑和鈀加以回收;富集于金陽極泥中的其他鉑族金屬可再分離。

鉑族金屬 - 鉑族金屬再生 鉑族金屬稀有而貴重,歷來重視回收。廢催化劑、廢電器元件、含鉑的殘破器皿、廢電鍍液、珠寶裝飾品廠的廢料等都可從中回收鉑族金屬。這些廢料含鉑量高時可直接分離提純;含量低時,須先行富集。液體廢料可以加廉價金屬進行置換,或加硫化物使其沉出;也可用電解沉積或離子交換法富集。固體廢料可用銅或鉛熔煉捕集回收(見再生有色金屬)。

鉑族金屬 - 分離和提純 鉑族金屬的提取和精製流程因原料成分、含量的不同而異,典型流程見圖。將鉑族金屬精礦或含鉑族金屬的陽極泥用王水溶解,鈀、鉑、金均進入溶液。用鹽酸處理以破壞亞硝酰化合物(趕硝),然後加硫酸亞鐵沉淀出金。加氯化銨,鉑呈氯鉑酸銨【(NH4)2PtCl6】沉淀出,煅燒氯鉑酸銨可得含鉑99.5%以上的海綿鉑。分離鉑後的濾液,加入過量的氫氧化銨,再用鹽酸酸化,沉淀出二氯二氨絡亞鈀【Pd(NH3)2Cl2】形式的鈀,再在氫氣中加熱煅燒可得純度達99.7%以上的海綿鈀。

鉑族金屬鉑族金屬

經上述王水處理後的不溶物與碳酸鈉、硼砂、密陀僧(PbO)和焦炭共熔,得貴鉛。用灰吹法除去大部分鉛,再用硝酸溶解銀和殘留的鉛,銠、銥、鋨、釕富集于殘渣中。將此殘渣與硫酸氫鈉熔融,銠轉化為可溶性的硫酸鹽,用水浸出,加氫氧化鈉沉出氫氧化銠,再用鹽酸溶解,得氯銠酸。溶液提純後,加入氯化銨,濃縮、結晶出氯銠酸銨【(NH4)3RhCl6】。在氫氣中煅燒,可得海綿銠。

在硫酸氫鈉熔融時,銥、鋨、釕不反應,仍留于水浸殘渣中。將殘渣與過氧化鈉和苛性鈉一起熔融,用水浸出;向浸出液中通入氯氣並蒸餾,釕和鋨以氧化物形式蒸出。用乙醇-鹽酸溶液吸收,將吸收液再加熱蒸餾,並用鹼液吸收得鋨酸鈉。在吸收液中加氯化銨,則鋨以銨鹽形式沉淀,在氫氣中煅燒,可得鋨粉。在蒸出鋨的殘液中加氯化銨,可得釕的銨鹽,再在氫氣中煅燒,可得釕粉。

浸出釕和鋨後的殘渣主要為氧化銥(IrO2),用王水溶解,加氯化銨沉出粗氯銥酸銨【(NH4)2IrCl6】,經精製,在氫氣中煅燒,可得銥粉。

將鉑族金屬粉末用粉末冶金法或通過高頻感應電爐熔化可製得金屬錠。

近年來,用溶劑萃取法分離提純鉑族金屬的工藝得到套用,常用的萃取劑有磷酸三丁酯(TBP)、三烷基氧膦(TRPO)、二丁基卡必醇(DBC)、烷基亞碸等。

製取高純鉑族金屬 一般將金屬溶解後,經反復提純,精製方法有載體氧化水解、離子交換、溶劑萃取和重復沉淀等,然後再以銨鹽沉出,經煅燒可得相應的高純金屬。

鉑族金屬 - 用途

鉑族金屬的用途鉑族金屬的用途

鉑族金屬的用途
鉑族金屬和合金有很多重要的工業用途。過去主要是製造蒸餾釜以濃縮鉛室法製得稀硫酸,也曾用鉑銥合金製造標準的米尺和砝碼。在19世紀中葉,俄國曾製造鉑銥合金幣在市場上流通。早年在照相術上採用“鉑黑印片術”,大量使用鉑鹽,印出的照片美觀而持久,現在一般已不用此法。目前,鉑族金屬及其合金的主要用途為製造催化劑。其活性、穩定性和選擇性都好,化學工業上的很多過程(如煉油工業中的鉑重整工藝)都使用鉑族催化劑。氨氧化製硝酸時,使用鉑銠合金網作催化劑。近年來又在鉑銠網下增加金鈀捕集網以減少鉑、銠的損失。鈀是化學工業中加氫的催化劑。此外消除汽車排氣污染的催化劑用量成長極快。在美國用于汽車排氣凈化的鉑,1978年為60萬金衡盎司(1金衡盎司=31.1035克),佔總消費量的51.3%,1979年為66萬金衡盎司,佔66%。

鉑銠合金對熔融的玻璃具有特別的抗蝕性,可用于製造生產玻璃纖維的坩堝。生產優質光學玻璃時,為防止熔融的玻璃被玷污,也必須使用鉑製坩堝和器皿。1968年國際實用溫標規定,在630.74~1064.43℃範圍內的測溫標準儀器是 Pt-10Rh/Pt熱電偶。用于測量13.81~903.89K溫域的標準儀器是鉑電阻溫度計,其電阻器必須是無應變退火後的純鉑絲,100℃時的電阻比(R100/R0)應大于1.39250。

鉑銥、 鉑銠、 鉑鈀合金有很高的抗電弧燒損能力,被用作電接點合金,這是鉑的主要用途之一。鉑銥合金和鉑釕合金用于製造航空發動機的火花塞接點。

由于鉑的化學性質穩定,純鉑、鉑銠合金或鉑銥合金製造的實驗室器皿如坩堝、電極、電阻絲等是化學實驗室的必備物。鉑鈷合金是一種可加工的磁能積(即電磁能密度)高的硬磁材料。鉑和鉑合金廣泛用于製造各種首飾特別是鑲鑽石的戒指、表殼和飾針。鉑或鈀的合金也可作牙科材料。

鉑、鈀和銠可作電鍍層,常用于電子工業和首飾加工中。銀和鉑表面鍍銠,可增強表面的光澤和耐磨性。近年來塗釕和鉑的鈦陽極代替了電解槽中的石墨陽極,提高了電解效率,並延長電極壽命,是氯鹼工業中一項重要的技術改進,為釕在工業上使用開闢了新途徑。鋨銥合金可製造筆尖和唱針。鈀合金還用于製造氫氣凈化材料和高溫釬焊焊料等。在化學工業中還使用包鉑設備。 鉑族金屬由于其優良性能,成為上天、人地、下海不可缺少的寶貴原料,由于價格昂貴,一般隻用于最關鍵最核心的部位,故被譽為“工業維他命”。其中鉑的用途最廣、產量最大,鈀次之,二者佔鉑族金屬用量和產量的90%以上。鉑族金屬熔點高,導電性好,化學穩定性高;鉑族金屬的合金耐高溫、耐氧化、耐腐蝕、耐摩擦,且熱電穩定性好,膨脹系數小,高溫強度好,廣泛用于各個領域。 在航空航天工業上用于製造噴氣發動機的燃料噴嘴,噴氣式飛機和火箭用的起火電觸頭材料,宇宙飛船前錐體的耐高溫保護層、高效燃料電池等。

電子工業方面鉑族金屬用作電氣測量儀表,高效電子管和X射線管的陰極,各種精密電阻材料,磁和電磁線材料,電子管和微型電子器件材料,特殊用途的電接觸材料,鉑族金屬製成的銀鈀、銀鉑、金鈀、金鉑導電漿料和銀鈀、釕系電阻漿料廣泛套用于積體電路製作,成為微電子技術中最重要的材料之一,1969年人類首次登月的阿波羅火箭僅通訊設備和電子電腦所用貴金屬就達1000千克。

化學工業上廣泛套用鉑族金屬作催化劑,有資料表明,世界上85%的化工產品與催化劑有關,而鉑族金屬是最好的、套用最廣的催化劑。如用于硝酸生產的鉑網觸媒,石油化工的催化劑;鉑族金屬還做一些關鍵部件,如人造纖維生產的鉑合金噴絲頭,生產超純氫的鈀膜和鈀管過濾元件,電鍍的陽極材料等。

貴金屬釬料在有色金屬釬料中佔著主要的位置,尤其是釬焊溫度要求在650~800℃範圍的釬料,非貴金屬釬料莫屬。飛機、飛彈、火箭上的一些重要部件,必須用貴金屬釬料釬焊。

鉑族金屬特別是鉑鎘合金常用作精密電阻材料。純鉑又是最佳的測溫材料,以其靈敏度高、穩定性好、重現性佳著稱,至今仍是國際溫標中最重要的內插溫度儀器,測溫範圍從-259.34~630.74℃。鉑基合金還可製成抗輻射低溫電阻溫度計,用于核反應堆和核火箭發動機測溫。

鉑族金屬還用作熱電偶材料,用于製作高溫熱偶和低溫熱偶于測量溫度。

為了保護環境,鉑族金屬還做成汽車尾氣凈化器。全世界目前6億輛汽車中有2.55億安裝了尾氣凈化器,年耗鉑鈀130噸。鉑的絡合物順鉑、卡鉑還是治療癌症的葯物,鉑用做燃料電池的電極材料和催化劑,鉑合金用做心髒起搏器的電極,鉑還用于製作生物感測器的電極,快速探測血液中血紅蛋白和小便中各種酶的含量。

鉑族金屬性能優異,用途廣泛,但其資源卻是有限的。為了解決此問題,人們採用電鍍法,在其他基底材料上鍍一層鉑族金屬;還有一個辦法就是研究鉑族金屬的復合材料,按人們的意願設計、製造具有多種優良綜合性質的復合材料。在發達國家此研究卓有成效,在電子電氣工業發展十分迅速的情況下,由于鉑族金屬復合材料的廣泛套用,鉑族金屬消耗量沒有明顯增加。

鉑族金屬還用于實驗室的精密儀器、高級金筆和各種儀器,鉑金坩堝光導纖維和雷射晶體的生產都離不開它。

還要特別提一下的是鉑族金屬消費量僅次于汽車工業的首飾業。1995年西方國家鉑產量的37%,總量約56噸用于首飾業。日本1987年到1997年每年進口鉑50~70噸,其中一半消耗在首飾業。這是“藏金于民”,即把鉑這種“戰略物資”儲存于民間。有專家認為這是值得提倡的。 鉑族金屬 - 產量和價格 鉑族金屬主要生產國的產量見表2。鉑族金屬價格波動很大,近年來總的趨勢是上漲(表3)。在各部門消耗鉑和鈀的情況,以美國為例,見表4。

鉑族金屬主要生產國的產量鉑族金屬主要生產國的產量

鉑族金屬主要生產國的產量

美國市場鉑和鈀的價格美國市場鉑和鈀的價格

美國市場鉑和鈀的價格

美國各部門鉑和鈀的消耗美國各部門鉑和鈀的消耗

美國各部門鉑和鈀的消耗

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