Метали платинової групи. Генезис, поширення та використання
Платина дорожча за золото і стає все популярнішою для виготовлення ювелірних виробів. Вона стійка до високих температур, не схильна до корозії і піддається впливу лише кількох хімічних речовин. Тому її часто використовують для лабораторного обладнання.
Назва «платина» походить від іспанського «platino» (маленьке срібло). Вперше платина була виявлена у розсипних родовищах, де вона утворювала сталево-сірі самородки, які на вигляд були як срібло, але поводились як золото.
Порівняно із золотом та сріблом, платину визнано самостійним елементом досить пізно, у 1750 році, хоча відомо при вироби із платини із 700 р. до н.е. Паладій та родій у складі південноамериканської платини було відкрито В. Волластоном у 1803 р., а у 1804 р. С. Теннант отримав іридій та осмій у складі залишку після розчинення неочищеної платини.
Метали платинової групи входять до переліку корисних копалин загальнодержавного значення, затвердженого постановою Кабінету Міністрів України від 12 грудня 1994 р. № 827,як руди благородних металів.
Перелік корисних копалин загальнодержавного значення
Ознайомтесь з повним класифікованим списком корисних копалин України
Перейти до перелікуЗагальні відомості про PGE
До металів платинової групи (PGE) відносять власне платину (Pt), паладій (Pd), родій (Rh), рутеній (Ru), іридій (Ir) та осмій (Os), які мають схожі хімічні властивості і зустрічаються разом у природі.
Платина і паладій, концентрація яких у земній корі становить близько 5 ppb, є настільки ж дефіцитними, як і золото, а інші PGE — ще більш дефіцитними.
Платина зустрічається переважно у вигляді самородної платини (зазвичай дрібні частинки, але іноді самородки в розсипах), як сплав з іншими дорогоцінними металами, і як домішки в сульфідах або хроміті. Існують також мінерали платини – брегіт (Pt,Pd,Ni)S, спериліт PtAs2, мончеїт (Pt, Pd)(Te2,Bi), лаурит RuS2.
Окрім золота і ренію, платиноїди є найрідкіснішими стабільними елементами в земній корі. Іридій, реній, родій і рутеній є найрідкіснішими (точний порядок по-різному наводиться в літературі). Річне виробництво платини і паладію становить близько 200 т. Типові вмісти руди складають від 3 до 10 г/т, навіть нижче, якщо одночасно можна добувати нікель або хром.
Фізико-механічні властивості
Платина — сріблясто-білий метал із металевим блиском, що не тьмяніє на повітрі. Вона дуже тверда, ковка, пластична і має високу температуру плавлення (1768 °C). Платина добре піддається механічній обробці, є хорошим провідником тепла та електричного струму. Метал хімічно стійкий: не окиснюється на повітрі, не реагує з більшістю кислот (окрім царської горілки), стійкий до впливу агресивних середовищ. Завдяки цим властивостям платина широко використовується в хімічній промисловості та електроніці.
Паладій — сріблясто-білий, м’який і пластичний метал із високою хімічною активністю за високих температур. Легко піддається прокатці та штампуванню. Має температуру плавлення 1555 °C. Добрий провідник тепла та електрики. Паладій хімічно стійкий при звичайних умовах, але здатен поглинати великі об’єми водню (до 900 об’ємів на 1 об’єм металу), що є унікальною властивістю. Повільно розчиняється в гарячих кислотах, не окиснюється на повітрі.
Іридій — блискучий сріблясто-білий метал, один із найтвердіших і найстійкіших до корозії. Дуже тугоплавкий (2446 °C), має високу густину та твердість. Хоча обробляється важко через крихкість, здатний витримувати екстремальні температури без деформацій. Іридій хімічно інертний: не окиснюється навіть при нагріванні, стійкий до дії кислот і лугів. Часто використовується в сплавах для покриттів, що працюють в агресивних умовах.
Осмій — блакитно-сріблястий метал із характерним блиском, що має найвищу густину серед усіх елементів (близько 22,6 г/см³). Він дуже твердий і крихкий, має високу температуру плавлення (3033 °C). Осмій погано піддається механічній обробці, є хорошим провідником. На повітрі утворює токсичний тетраоксид осмію (OsO₄), тому потребує обережного поводження. Надзвичайно стійкий до дії кислот, не розчиняється в царській горілці. Зустрічається в сплавах із платиноїдами.
Родій — сріблясто-білий метал із дзеркальним блиском, дуже твердий, але менш ковкий, ніж платина. Температура плавлення — 1964 °C. Має високу стійкість до окиснення, не тьмяніє на повітрі. Родій хімічно інертний, не розчиняється в кислотах, крім гарячої царської горілки. Є добрим провідником електрики. Завдяки блиску й стійкості часто використовується для декоративних і захисних покриттів, а також як каталізатор.
Рутеній — твердий метал сріблясто-сірого кольору з гексагональною кристалічною решіткою. Має високу температуру плавлення (2334 °C) і твердість. Крихкий за кімнатної температури, погано піддається механічній обробці. Рутеній хімічно стійкий: не окиснюється на повітрі, не реагує з кислотами за звичайних умов. Як і інші PGE, є ефективним каталізатором, часто використовується в електроніці й хімічному синтезі.
Генетичні та геолого-промислові типи родовищ
Родовища платиноїдів поділяються на корінні (ендогенні) та розсипні (екзогенні), а за складом – на власне платиноїдні (платинометалеві) та комплексні, які містять PGE як супутні компоненти.
Корінні родовища найчастіше представлені тілами платиноносних сульфідних і хромових руд масивної чи вкрапленої текстури, генетично пов’язаними з інтрузіями основних і ультраосновних порід. Такі родовища належать до магматичного типу.
Провідне місце серед комплексних джерел PGE посідають мідно-нікелеві сульфідні руди, в яких платина й паладій зосереджені у піротині, халькопіриті, пентландиті, кубаніті та мінералах платинових елементів – інтерметалічних сполуках, твердих розчинах, арсенідах і сульфідах Pd і Pt.
Серед найвідоміших:
- диференційовані інтрузії габродолеритів (Інсизва, ПАР);
- стратиформні інтрузії габроноритів з гіпербазитами (Бушвельдський комплекс, ПАР);
- розшаровані масиви норитів і гранодіоритів (Седбері, Канада).
Менше значення мають хромітові руди (Бушвельд, Стіллуотер, США), мідисті та чорні сланці, мідно‑, молібден- і олово-порфірові родовища, окремі золото- та золотополіметалічні об’єкти, а також океанічні залізо-марганцеві конкреції й кірки.
Розсипні родовища утворюються внаслідок руйнування платиноносних ультраосновних масивів. Переважають мезо-кайнозойські розсипи платини та осмістого іридію. Продуктивні шари сягають кількох метрів завтовшки, а ширина — сотень метрів.
Близько 90% світових запасів МПГ зосереджено у власне платинових пізньомагматичних родовищах диференційованих гіпербазитових комплексів. Найбільш продуктивними є хромітвмісні «рифи» норитів, анортозитів і піроксенітів, зокрема Меренський та UG‑2 (Бушвельд, ПАР) – на них припадає ~77,5% світових запасів. Ще 11% пов’язано із сульфід-арсенідними шарами гіпербазитових масивів (Плетриф, Велика Дайка, Лак-Де-Іль, Стіллуотер, Федорово-Панське), а менше 11% – із комплексними родовищами мідно-нікелевих руд (Норильське, Седбері) та іншими типами мідних і мідно-ванадієвих руд. Розсипи становлять близько 0,2% запасів (Корякія, Урал, Колумбія).
Останнім часом увагу привертають нетрадиційні пластові гідротермальні родовища в чорносланцевих товщах (Карелія, Сунлінь), що при низькому вмісті МПГ характеризуються великими розмірами та супутніми компонентами (Ni, Au, Ag, Mo). Підвищений вміст платинових металів також виявляється в рудах карбонатитових, скарнових, порфірових, колчеданних, стратиформних родовищ і в корах вивітрювання.
Поширення в Україні
Дослідження платиноносності в України розпочалися у 1951 році, коли Н.А. Співак та Е.А. Судзіловська виявили підвищений вміст платини (0,1–0,2 г/т) у гіпербазитах р. Обіточної (Західне Приазов’я). У 1954 році С.М. Цимбал та Ю.А. Полканов знайшли самородну платину в циркон-ільменітових розсипах Дніпровсько-Донецької западини. У 1970‑х роках з’явилися перші узагальнюючі роботи (І.К. Латиш, А.Б. Фомін, В.А. Стульчиков), а згодом платиноносність досліджували численні українські геологи. У 1989–2000 рр. проведено цільові програми («Оцінка платиноносності…», «Платиноїди України», «Платина України»), а у 2004 р. матеріали були узагальнені на нараді Міжвідомчої комісії з геології рудних родовищ.
В Україні наразі відсутні промислові родовища платиноїдів, і потреби країни покриваються імпортом. Проте виявлено кілька перспективних об’єктів:
- мафіт-ультрамафітові комплекси докембрію Українського щита (Волинський, Дністровсько-Бузький, Середньопридніпровський, Приазовський мегаблоки);
- рифейські трапи Волині з потенціалом комплексного Cu-Au-Ag-Pt зруденіння;
- залізорудні формації Кривбасу, у яких відзначені локальні концентрації платиноїдів.
У Волинському мегаблоці перспективними є диференційовані інтрузії перидотит-піроксеніт-габроноритової формації букинського, прутівського та каменського комплексів, де в зонах сульфідної мінералізації та метасоматичних змін фіксуються концентрації Pt до 4,9 г/т. У ДнIістровсько-Бузькому мегаблоці підвищений вміст платиноїдів приурочений до гіпербазитових інтрузій, зокрема хромітових руд Капітанівського і Липовеньківського масивів, багатих на лаурит, ірарсит, самородну платину та інші мінерали.
Середньопридніпровський мегаблок містить численні дрібні прояви МПГ, у т.ч. в ультрабазитах олександрівського комплексу (Os до 4 г/т) та габроїдах Софіївської інтрузії (Os до 9,8 г/т). У Приазовському мегаблоці підвищені вмісти Pt і Pd зафіксовані в гіпербазитах р. Обіточної, Сорокинської зони та Октябрьського масиву.
Рифейські трапи Волині (ділянки Жиричі, Рафалівська) перспективні на комплексні руди з міддю, золотом, сріблом і МПГ, із прогнозними запасами сотень мільйонів тонн. У Криворізькому басейні платиноїди виявлені в сульфідизованих метагравелітах, мартитових і сульфідних концентратах, а також у мідно-молібден-рідкіснометальній формації Карачунівсько-Лозовацької зони та колчеданополіметалічних рудах.
Майбутні дослідження можуть зосередитися на альпінотипних гіпербазитах Карпат, золотоносних березит-лиственітових метасоматитах, рудоносних скарнах Середнього Побужжя, вугленосних і червонобарвних відкладах Донбасу, корах вивітрювання ультрабазитів УЩ та алювіальних розсипах, де фіксуються локальні домішки платини і паладію.
Галузі використання та вимоги до сировини
Платина — універсальний метал, що широко застосовується в хімічній промисловості для виготовлення апаратури, яка працює з агресивними середовищами та при високих температурах, а також хімічного посуду, каталізаторів у нафтопереробці, покриття електродів, термометрів опору і термопар (для вимірювання температур понад 1000 °C), фільтрів для очищення газів, феромагнітних сплавів. Вона знаходить застосування у скляній промисловості, ювелірній справі, комп’ютерній техніці та при виготовленні постійних магнітів.
Паладій отримують з концентратів платинових металів. Він використовується в ювелірних виробах, хімічній апаратурі, стоматології, як каталізатор, а також в електротехніці.
Осмій виділяють із платинових концентратів у вигляді леткої сполуки OsO₄ з подальшим відновленням до порошку. Використовується як каталізатор (синтез аміаку, гідратація органічних сполук) та легуюча добавка до надміцних сплавів.
Іридій видобувають із платинових і золотих розсипів, концентратів МПГ та мідно-нікелевих руд. Сплави іридію, особливо з платиною, застосовують для хімічного посуду, ювелірних виробів, хірургічних інструментів, нерозчинних анодів і точних приладів (зокрема еталонів метричної системи).
Рутеній отримують із платинових руд, відновлюючи RuO₄ воднем. Він використовується як каталізатор, а також додається до платинових і паладієвих сплавів для підвищення міцності. Платинорутенієві сплави застосовують у виробництві електричних контактів і деталей з високою корозійною стійкістю.
Родій добувають з концентратів МПГ. Його сплави застосовують у виготовленні електролітичних покриттів, термопар, електроконтактів і як каталізатори для синтезу органічних та неорганічних сполук.
Платинові руди — це природні мінеральні утворення з вмістом платинових металів у концентраціях, достатніх для промислової розробки. Вміст МПГ у корінних власне платинових родовищах становить 2–5 г/т і більше, у комплексних родовищах — від десятих часток до сотень г/т, а в розсипах — від десятків міліграмів до сотень грамів на кубічний метр.
Видобуток здійснюють відкритим (розсипи, драгування, гідромеханізація) і підземним (корінні родовища) способами. Збагачення металоносних пісків і дроблених руд дозволяє отримати концентрат з вмістом платинових мінералів 80–90%, який піддають афінажу. З комплексних сульфідних руд МПГ вилучають флотацією з подальшою піро‑, гідрометалургійною, електрохімічною та хімічною обробкою. Чисту платину отримують відновленням воднем платинових концентратів при високій температурі.
Метали платинової групи — унікальні за фізико-хімічними властивостями, надзвичайно рідкісні та стратегічно важливі для промисловості. Попри відсутність промислових родовищ в Україні, наявні перспективні об’єкти відкривають можливості для майбутніх розвідок і зменшення залежності від імпорту.
ПРОЙДЕМО РАЗОМ ШЛЯХ ВІД ІДЕЇ ДО ВИДОБУВАННЯ
Теоретичні знання з геології, мінералогії та оцінки ресурсів — лише початок. Щоб реалізувати потенціал родовища, потрібна чітка послідовність дій: від правових процедур до польових робіт і видобутку.
Нижче — покроковий шлях, який ми допомагаємо пройти на практиці.
Пов’язані матеріали
Більше публікацій про корисні копалини, способи видобутку та практичне використання ресурсів.
Цирконій і гафній. Властивості та поширення
Гафній і цирконій — це стратегічно важливі метали, які завдяки своїм унікальним фізико-хімічним властивостям
Плагіограніт. Інтрузивна порода як свідок глибинних процесів планети
Плагіограніт — інтрузивна порода, що відображає процеси магматичної диференціації та формування океанічної кори.
Палигорськіт. Унікальні властивості породи та її поширення
Палигорськіт — волокнистий глинистий мінерал із високими адсорбційними властивостями, який утворюється у відкладах теплого мілководдя.


