Процесс добычи и обогащения палладия

Палладий является ценным благородным металлом платиновой группы. В состав этой группы входят также платина, осмий, родий, иридий и рутений. Добыча металла в больших объемах производится с недавних пор.

Физические свойства

Впервые палладий получил английский химик Вильям Волластон в 1803 году. Свое название металл получил от астероида Паллада. Астероид был открыт незадолго до получения элемента лабораторным путем.

Палладий обладает серебристо-белым цветом. Внешний вид металла напоминает серебро. Платинит имеет следующие физические свойства:Физические свойства палладия

  • плотность металла – 12,0 г/см3;
  • температура плавления – 1554°C;
  • твердость по шкале Бринелля – 52 кгс/мм2;
  • температура кипения металла – 2940°C;
  • модуль упругости платинита – 12600 кгс/мм2.

К сведению. Палладий является редчайшим веществом на земле. Содержание этого элемента в земной коре не превышает 0,000001%.

Структура металла изменяется уже при температуре 18–20°C. Дальнейший нагрев делает эти изменения необратимыми.

Добавление веществ из числа элементов платиновой группы значительно улучшает свойства палладия. Например, добавка рутения и родия повышает прочность химического элемента на растяжение в два раза.

Металлы платиновой группы

Химические свойства

Палладий отличается высокой инертностью и гальванической стойкостью. Эти свойства объясняются особенностью его атомного строения. Металл не взаимодействует с молекулами воды, кислотами и щелочами.

При нагреве до температуры 300–350°C стойкость вещества стабильная. При дальнейшем нагреве металл окисляется кислородом. Результатом химической реакции является появление на поверхности вещества тусклой оксидной пленки.

Химические свойства палладия

При нагреве до 800–850°C происходит распад вещества. В этом диапазоне температур металл приобретает устойчивость к окислению.

Это интересно! Раствор азотной кислоты истончает пластину из чистого титана на 19 мм в год. Сплав титана с палладием снижает эту скорость до 0,10 мм в год.

При температуре 500°C и выше металл взаимодействует с фтором и другими окислителями.

Палладий способствует усилению антикоррозионных свойств титана. Добавление платиноида значительно повышает стойкость титана к агрессивным средам.

Антикоррозионные свойств палладия

Биологические свойства

В настоящий момент проводятся комплексные диагностические исследования биологических свойств этого платиноида. Благодаря лечебным свойствам, минерал широко применяется в современной медицинской практике.

Палладий в медицине

Где добывают палладий

Первое место по добыче металла принадлежит компании «Норильский никель». Этот холдинг производит 41% всего палладиевого сырья в мире. Основные залежи вещества находятся на медно-никелевых месторождениях полуострова Таймыр в Заполярье и Кольского полуострова.

Интересно! Если в сосуд из палладия поместить водород и закупорить емкость, то после нагрева водород «вытечет» сквозь стенки, словно вода через решето.

Вторым по объему добычи платиноида является ЮАР. Эта страна обеспечивает своими месторождениями до 38% мировой добычи платиноида.

Добыча платиноидов

Остальную долю (21%) мировой добычи обеспечивают месторождения палладия:

  • в Канаде (9%);
  • в Северной части Америки (6%);
  • в Зимбабве (3%);
  • Австралии, Колумбии и других стран.

Как добывают палладий

Производство чистого минерала включает 3 этапа:

  • добыча платиносодержащей руды;
  • обогащение руды;
  • извлечение чистого палладия.
Добыча платиносодержащей руды Обогащение руды Извлечение чистого палладия

Промышленная добыча платиносодержащей руды

Минеральное сырье добывают на двух типах месторождений:

  • коренных (первичных);
  • рассыпных (вторичных).

Добыча палладия

Добычу сырья на коренных месторождениях производят в составе платиносодержащей руды.

Россыпные месторождения образуются в результате естественного разрушения коренных месторождений. В этих месторождениях минерал извлекают в чистом виде.

Различают два способа разработки месторождений:

  • карьерный (открытый);
  • шахтный (закрытый).

При открытом способе добычи разрабатывают грунтовый карьер. Извлечение палладия производят специальной землеройной техникой. С помощью транспортных средств извлеченную руду доставляют к месту дальнейшей переработки.

Главным образом, палладий получают при переработке сульфидных руд никеля, серебра и меди
Главным образом, палладий получают при переработке сульфидных руд никеля, серебра и меди

Палладий в малом количестве содержится в составе космических тел (метеоритах).

При закрытом способе добычи металла прокладывают подземные шахты. В рудосодержащем пласте просверливают небольшие отверстия. В эти отверстия закладывают взрывчатку. После взрыва производят доработку грунта вручную или механизированным способом.

Добытая руда по ленточному конвейеру доставляется на поверхность, складируется и хранится в открытых складах. Накопленная масса транспортируется к месту обогащения (переработки).

Обогащение платиносодержащего сырья

Обогащением называется переработка минерального сырья для получения концентратов, обогащенных ценными компонентами.

Способы получения металлов
Способы получения металлов

Одна тонна добытого сырья включает в свой состав 1–6 граммов ценных металлов. Для увеличения доли содержания палладия производят искусственное обогащение руды платиновыми минералами.

Для этого добытую породу измельчают до порошкообразного состояния. Полученную массу смешивают с водой и специальными реагентами (например, раствором азотной кислоты). Через полученную смесь пропускают поток воздуха высокого давления.

В процессе ионизации пузырьки воздуха притягивают к себе молекулы минералов. Пузырьки воздуха вместе с частицами ценных металлов всплывают на поверхность в виде пенообразной массы. Всплывшую пену собирают в специальные емкости и высушивают.

Обработка руды в электропечах
Обработка руды в электропечах

В процессе высыхания пены образуется химический платиносодержащий концентрат. Одна тонна концентрата содержит от 0,10 до 1,0 кг чистого металла.

Полученный концентрат перерабатывают в электропечах при температуре 1500°C.

Высокие температуры превращают побочные продукты в шлаковую массу. Накопленные шлаковые отходы удаляют.

Полученную обжигом массу подают в конвертерные печи. В конвертерах происходит удаление побочных примесей (серы и железа).

Одна тонна обработанной руды содержит до 1,4 кг металла в чистом виде.

Аффинаж палладия

Схема работы аффинажной линии на заводе
Схема работы аффинажной линии на заводе

После обработки в конвертерах, концентрат доставляют на переработку аффинажными заводами. Заводское оборудование, технологии аффинажных фабрик предназначены для выделения чистого минерала.

Аффинированием называется процесс отделения вещества от вредных примесей.

Очищенные металлы формируют в слитки, гранулы или мелкий порошок для удобства транспортирования к месту хранения.

Общая длительность процесса получения минерала (без учета затрат времени на транспортировку) составляет не менее 6 недель.

Область применение палладия

Использование металла по отраслям выглядит таким образом:

  • автомобилестроение – 70%;
  • электронная промышленность – 10%;
  • химическая отрасль – 5%;
  • медицина и здравоохранение – 5%;
  • инвестиционная деятельность – 5%
  • ювелирное искусство – 3%;
  • другие отрасли — 2%.
Автомобилестроение Электронная промышленность Химическая отрасль Медицина и здравоохранение Инвестиционная деятельность Ювелирные украшения из палладия

В автомобильной промышленности палладий используется для производства катализаторов.

По данным исследований рынка ценных металлов, за последние несколько лет количество используемого палладия сократилось в три раза. При этом объемы его промышленной добычи увеличились на целых 25%. Причина такой парадоксальной ситуации заключается в быстром росте цен на металл из-за увеличения потребностей автомобильной индустрии.

В электронной и электротехнической промышленностях палладий используется в массовом производстве конденсаторов, терморегуляторов, электроразъемов, термопар.

Применение палладия
Применение палладия

В химической отрасли металл востребован в качестве катализатора (ускорителя) некоторых химических реакций.

В медицине палладий широко используют при производстве электрокардиостимуляторов, в зубопротезировании. При онкологических заболеваниях платиноид используют в составе цитостатических (противоопухолевых) препаратов.

В инвестиционной деятельности используется для вложения финансов и чеканки памятных юбилейных монет.

Благодаря своей химической нейтральности, минерал широко используется в пищевой промышленности для изготовления посуды.

В ювелирном искусстве палладий применяется в качестве самостоятельного украшения или в виде дополнения к золотым или серебряным украшениям.

Видео по теме: Из чего можно получить палладий

Добавить комментарий