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 пере­лі­ку
Загальні 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:

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.

циркон

Цирконій і гафній. Властивості та поширення

Гафній і цир­ко­ній — це стра­те­гі­чно важли­ві мета­ли, які зав­дя­ки сво­їм уні­каль­ним фізи­ко-хімі­чним вла­сти­во­стям

plagiogranite

Плагіограніт. Інтрузивна порода як свідок глибинних процесів планети

Пла­гі­о­гра­ніт — інтру­зив­на поро­да, що від­обра­жає про­це­си магма­ти­чної дифе­рен­ці­а­ції та фор­му­ва­н­ня оке­а­ні­чної кори.

palygorskit

Палигорськіт. Унікальні властивості породи та її поширення

Пали­гор­ськіт — воло­кни­стий гли­ни­стий міне­рал із висо­ки­ми адсорб­цій­ни­ми вла­сти­во­стя­ми, який утво­рю­є­ться у від­кла­дах тепло­го міл­ко­во­д­дя.