A platinacsoport elemeinek gazdaságföldtani helyzetképe Püsök András Babeş-Bolyai Tudományegyetem Mérnökgeológia szak 4. év

Tartalom A platina és a csoport más elemeinek a: - bemutatás - geokémiaja - földkéregbeli gyakorisága - felhasználása - fémpiaci helyzete - kereslet/kínálata - vilagtermelési adatok - ércgenetikai környezetei - platinatelepek Platina rög

A platinacsoport elemi A periódusos rendszer VIII. oszlopa két utolsó triádjának egyike a könnyű platinafémeket (ruténium, ródium, palládium), a következő pedig a nehéz platinafémeket (ozmium, iridium, platina) foglalja magába.  Előfordulásukat tekintve a ritka elemek közé tartoznak, a nemesfémek közé sorolják valamennyit, köszönhetően a a föld valamennyi ismert elemével szembeni reakció közömbösségüknek, tartósságuknak; korrózióval és oxidációval, a szokványos fémekkel való gyengítéssel és oldással szemben igen ellenállóak.

Geokémiai jellemzők A platinafémek különböző vegyértékűek, maximális vegyértékük nyolc, ez csak a ruténium és az ozmium esetén fordul elő (RuO4, OsO4). A ruténium, a ródium és az iridium a legtöbbször 3 vegyértékű, a palládium és a platina 2 vagy 4 vegyértékű, az ozmium pedig 6 vagy 8 vegyértékű. A platinafémek jó elektromos vezetők, olvadáspontjuk igen magas, sűrűségük nagy, különösen a nehéz platinafémeké. (Az ozmium sűrűsége a legnagyobb az összes elem között.) Az elemek geokémiai csoportosítása (Harangi, 2003)

platina / Pt Rendszám: a periódusos rendszer 78. eleme; Relatív atomtömeg: 195,9; Izotópok: 6 stabil 190-198 közötti tömegszámmal; Fizikai tulajdonságok:  Kissé szürkésfehér, közepesen kemény fém.   Sűrűsége (21,45 g/cm3). Olvadáspontja 1770 °C.  Jó elektromos vezető. Kémiai tulajdonságok:   A hidrogént elnyeli; Oxigénnel csak hevítve egyesül; Nitrogénnel nem egyesül; Foszforral könnyen olvadó foszfidokat ad; Sziliciummal is alkot vegyületet, bórral pedig könnyen olvadó boriddá alakul; Igen nehezen oldhato; Vegyületeiben kettő vagy négy vegyértékű; Sok vegyületét ismerjük, ezek sárga, barna vagy fekete színűek; Vannak atomvegyületei (pl. PtS) és molekulavegyületei is.

Platina és nemesfémek fizikai adatai

Az elemek Goldschmidt-féle geokémiai osztályozása Sziderofil elemek közé tartoznak, amelyek gyakran fémes fázisba redukálódnak, a Föld magjában és a vasmeteoritokban gyakoriak. Az elemek csoportosítása Goldschmidt szerint (White, 2001) A platinafémek(PGE) csoportjába tartozó elemek tipikusan sziderofil tulajdonságúak: valószínűleg főleg a földmagban dúsulnak. A kéregben kalkofil jellegűek is lehetnek: az érclelőhelyeken például szulfidjaikkal találkozhatunk. A magmás folyamatokban az Os, Ir, Ru és Rh kompatibilis, a Pt és Pd viszont inkompatibilis nyomelem – ha azonban szulfid fázis különül el a szilikátos magmából, akkor a platinacsoport elemei a szulfid fázisba lépnek be: ezért alakulhattak ki a viszonylag sok PGE-t tartalmazó szulfidércek.

Földkéregbeli gyakoriság Az elemek gyakorisága a földkéregben : A PGE elemeinek klark érteke: Platina : 0,005 g/t Palládium : 0,013 g/t (1 g/t = 0,0001% Taylor in Kiss, 1982 nyomán)

Felhasználása Története: A dél-amerikai indiánok már több, mint 2000 évvel ezelőtt készítettek gyűrűket és különböző díszítéseket a folyók medrében talált platina rögökből. A platina ékszerek modern kori hagyománya XVIII. századi európai királyi ékszerészekig vezethető vissza. II. világháború miatt ellenőrzés alá vonták a platinát, aminek eredményeképpen az ékszeriparban való felhasználása jelentősen lecsökkent. A platina iránti újbóli érdeklődés a 1960-as években Japánban kezdett el újra előtérbe kerülni. Európában, Németországban a 70-es években, Olaszországban az 80-as, Svájcban és az Egyesült Királyságban pedig az 90-es években kezdett el nőni a platina iránti kereslet.  Még korábbi példáját találjuk a platina díszítő elemként való használatának egy Egyiptomban előkerült szelencén az i.e. VII. századból.

Mire használjuk a PGE csoport elemeit? Paramétereik: A platinafémek jó elektromosvezetők, olvadáspontjuk igen magas; Sűrűségük nagy, különösen a nehéz platinafémeké. (Az ozmium sűrűsége a legnagyobb az összes elem között.) Platina: Jól megmunkálható, izzó állapotban kovácsolható és hegeszthető; Sűrűsége nagy, olvadaspontja magas; Jó elektromos vezető; Hőtágulási tényezője akkora, mint a közönséges üvegé, ezért üvegbe forrasztható anélkül, hogy magasabb hőmérsékleten az üveg megrepedne;   Jó katalizátor; Újrahasznosithato; Általaban más nemesfémmel ötvozik.

Ipari és laboratóriumi eszközök készitése: tégelyek, csészék, hőelemek, elektródák, hálók, csövek, huzalok, lemezek, szalagok, stb; Üvegipari alkalmazás; Ötvös és ékszeripar; Orvostudomány: a platina ötvözetei csontok rögzítésére használhatók, a testnedvekkel nem lép reakcióba, a palládium ötvözetei fogászati és sebészeti célra használhatók;

Repülogép- és hadiipar. Különleges kémiai tulajdonságai miatt, napjainkban a kitermelt platina mennyiség majdnem felét az ipar fogyasztja el. Elsődleges felhasználási területe az autógyártás: a kipufogógáz káros anyagainak közömbösítését a katalizátorban a méhsejt-szerkezetű (kerámia- vagy fém) magra óriási felületen, leheletvékonyan felvitt platina - valamint palládium, ródium - végzi.  Repülogép- és hadiipar. gépjármű katalizátor

Nemesfémek visszanyerése használt katalizátorokból Újjrahasznositás Nemesfémek visszanyerése használt katalizátorokból A nemesfémkinyerő és -tisztító technológiák általános elvi vázlata (Hancsók Jenő – Fülöp András – Tóth Csaba – Nagy Gábor: Fémek visszanyerése használt katalizátorokból )

Fémpiaci helyzet A pt/pd legfontosabb ércásványai: Termesplatina, termespalladium(pt is tartalmaz) Fémek felhasználása és a földkéregben lévő gyakoriságuk közti összefüggés (Pierce, 2010)

A platina és palládium piac aktuális helyzete A platina áralakulása az ipari felhasználás miatt szeszélyesebb az aranyénál. 2008. nyarán 1 uncia platina tőzsdei ára 2200 US dollár volt. A gazdasági válság hatására a gépjárműtermelés a felére zuhant, a lecsökkent ipari kereslet miatt a platina ára is 800 dollárra esett. Ma (2012.04.22, Kitco) 1577 dollár/uncia az ár (az arany ára 1642 dollár/uncia).  2012.04.22 palládium ár: 676 dollár/uncia (Kitco)

A 2011-es évben mindkét nemesfém ára csökkent, az ösztönző intézkedéscsomagok hatásának gyengülése miatta személygépkocsi piacokon Kínában, Európában és az USA-ban. Mindkét nyersanyag árára negatívan hatott az olajárak magas szintje, amely hosszútávon rossz hatást fejt ki a gépjármű ágazatra. Az idei év az egyre jobb USA-i adatokkal, nem rossz európai valamint nem romló kínai mutatókkal meghozta a felélénkülést minden nemesfém ára vonatkozásában. 2012.04.22 ródium ár: 1350 dollár/unci (Kitco)

Kereslet/kinálat A palládium és platina kereslet közel 50%-ban függ a gépjármű ipartól, amely a gépkocsi katalizátorokban alkalmazza ezeket a nemesfémeket. Pont az éventegyártott gépkocsi mennyiség változása determinálja nagy részben eme nyersanyagok iránti összkeresletet. Ez a jelenség kiváltképpen a nemesfém árak válság utáni felélénkülésével vált láthatóvá, amikoris sok állam (többek közöttt Kína, az USA, Németország) új személygépkocsik vásárlására ösztönző megoldásokat vezetett be. Egyedül Kínában a személygépkocsi eladás 2010-ben 32% nőtt, minek eredményeként a „Közép Országa” megerősítette vezető helyét a gépjármű szektorban.

A világ vezeto gépjármugyártó országai 2009-ben (db) Organisation Internationale des Constructeurs d’Automobiles (http://oica.net)

Vilagtermelési adatok Mindkét nyersanyag esetében a kínálat közel 90%-a a Dél-Afrikai Köztársaság és Oroszország bányáiban koncentrálódik, ezeket kiegészíti a kanadai Sudbury-kitermelés, ahol eme nemesfémeket főképpen egyéb nemesfémek vagy olyan nyersanyagok melléktermékeiként állítják elő mint pl. a  nikkel-, réz- és vas-szulfidok. A vilag platinatermelése (kg) 2009-es világtermelési adatok a fontosabb fémek kapcsán (Pierce, 2010) A világ palládiumtermelése (kg) USGS Mineral Resources

Elorejelzes Hosszútávon a két nyersanyag keresletének bővüléséért felelős piacok sorozatos kockázatoknak vannak kitéve (többek között Kína „kemény landolása”, a gépjármű mennyiség túl gyors bűvülésének korlátozására irányuló szándék a pekingi hatóságok részéről, az olajválság, az elektromos energiát felhasználó gépkocsik fejlődése).

A PGE ércgenetikai környezetei A Pt/Pd magmás/üledékes eredetű érctelepek típusai: Likvidmagmas (ortomagmás) érctelepek: Cu-Ni-platinafémércesedések A sziderofil elemek (pl. platinafémek), a szulfidos szegregátumokban dusulnak ~ 99% -t adják a platinafémek bányászatának. Hidrotermális platinafém dúsulások: likvidmagmás szulfidércek remobilizációja. PGE érctelepek Bushweld érckomplexum, D-Afrikai Köztársaság Norilszk-Talnakh, ÉNy-Szibéria Sudbury, Kanada Duluth, U.S.A Zimbabwe

Norilszk-Talnakh

Sudbury

Sudbury hidrotermális platinafém ércesedései Sudbury földtana

A pt/pd érctelepek globális elterjedése

Könyvészet Köszönöm a figyelmet! http://minfocus.com http://www.laborplatina.hu/ http://www.geology.com http://www.kitco.com Molnár Ferenc – Teleptan előadás Péntek Attila - A Broken Hammer Cu-Ni-platinafém ércesedéshez kötodo hidrotermális folyamatok nyomonkövetése, Sudbury Szerkezet, Kanada Dr. Márton István – Ércteleptan előadas Hancsók, J., Fülöp, A., Tóth, Cs., Nagy, G. Fémek visszanyerése használt katalizátorokból Köszönöm a figyelmet!