Как и где применяется драгоценный металл платина?

Наверное, первой ассоциацией со словом «платина» будет что-то вроде платинового обручального кольца, или любого дорогого ювелирного украшения с бриллиантом. В крайнем случае, платиновая памятная монета, или инвестиционный вклад. Однако, в реальной жизни ситуация отличается. Так, платина является одним из тех драгоценных металлов, чье применение в промышленности более распространено, чем использование для ювелирных целей.

По данным USGS за 2012 год

Платиновые автомобильные катализаторы

Как видно из диаграммы выше, основной областью применения платины в настоящее время являются автомобильные катализаторы. Благодаря своим уникальным каталитическим свойствам, платина (а также палладий и родий) используются для очистки выхлопных газов автомобилей от вредных веществ.

Катализатор представляет собой цилиндр с круглым или эллиптическим сечением, внутри которого расположены металлические или керамические соты, покрытые раствором химических веществ и металлов платиновой группы. Сотовая структура применяется для увеличения площади контакта выхлопных газов с реакционной поверхностью. Катализатор установлен внутри контейнера из нержавеющей стали – весь этот узел называется автомобильным катализатором, и устанавливается на автомобиле между двигателем и глушителем.

Выхлопные газы автомобилей содержат значительное число вредных соединений, которые могут быть превращены катализатором в относительно безопасные. Основными загрязняющими веществами выхлопных газов являются:

— угарный газ (СО), который является ядовитым газом

— оксиды азота (NOx), которые вносят вклад в образование кислотных дождей, разрушают озон, образуют смог и вызывают проблемы с дыханием

— углеводороды (HC), которые образуют смог и имеют неприятный запах

— частицы, несущие в себе канцерогенные соединения.

Автомобильные катализаторы превращают более 90% вредных соединений выхлопов бензиновых двигателей в безопасные углекислый газ (CO2), азот (N2) и водяной пар (H2O). Также, автокатализаторы преобразуют более 90% выбросов дизельных двигателей в виде угарного газа, углеводородов и твердых частиц в углекислый газ и водяной пар.

Впервые на законодательном уровне обязательное применение катализаторов для производителей легковых автомобилей было введено в 1975 году в США и Японии. За ними последовали остальные страны с развитым автомобильным рынком — Южная Корея (1987 г.) , Мексика (1989 г.),государства-члены Европейского Союза (1993 г.), Бразилия (1994 г.), Россия (1999 г.) и Китай и Индия (2000 г.) . В России используется европейский стандарт Евро, с 1 января 2013 года все новые автомобили должны соответствовать стандарту Евро-4. В самой Европе в настоящее время действует стандарт Евро-5, переход на Евро-6 намечен на 2015 год.

Очевидно, что применение платины и металлов платиновой группы как компонента автомобильных катализаторов в ближайшем будущем будет только возрастать, поскольку нормы выбросов загрязняющих веществ продолжают ужесточаться.

Ювелирные изделия из платины

В большинстве стран, где изготавливаются ювелирные изделия, применяются сплавы платины с содержанием чистого металла не менее 85%. Другие металлы платиновой группы – палладий, рутений и иридий, а также медь и кобальт, добавляются в платину для улучшения ее обрабатываемости и износостойкости.

Основным преимуществом платины как ювелирного материала является ее прочность, а также  устойчивость блеска и цвета. Она может многократно нагреваться и охлаждаться, не теряя своих свойств и не проявляя признаков окисления. Даже самые тонкие участки изделия из платины при этом не меняют своего размера, что позволяет дизайнерам надежно закреплять бриллианты или другие камни. Это дает ювелирам значительную творческую свободу, подчас недоступную с другими материалами.

Пожалуй, наилучшим примером виртуозной техники использования свойств платины являются изделия, где драгоценные камни удерживаются на месте только силой напряжения кольца.

Ювелирная история платины не так велика

Применять платину для изготовления украшений примерно 2000 лет назад начали индейские цивилизации Южной Америки, используя найденные в руслах рек самородки. Однако, на остальных континентах о платине долго не было известно (вернее, ее не замечали, принимая за «неправильное» серебро)  и в ювелирном деле ее начали применять относительно недавно.

Современная традиция платиновых ювелирных изделий берет свое начало от европейских придворных ювелиров 18 века и развивается в работах выдающихся ювелиров эпохи эдвардианства и ар-деко, таких как Cartier и Tiffany. После Европы в 20-х годах 20 века бум ювелирных изделий пришел и в США. Но с началом Великой депрессии, а затем и Второй Мировой войны, когда платина стала контролируемым для военных нужд материалом,  интерес ювелиров к ней угас.

Спрос на платину начал возрождаться в Японии в 1960-х годах. Платина получила особый статус в Японии, сочетая высокую чистоту, престиж и ценность с традиционной японской скромностью и целомудрием, которые обозначаются в Японии белым цветом – цветом платины. Япония быстро стала основным мировым рынком платиновых ювелирных украшений.

В Европе возрождение платины началось с Германии в 1970-х годах, где ювелиры придали изделиям из платины самобытность, используя абсолютно новый дизайн и применяя глянцевую полировку. Спрос на платиновые изделия начал расти в Италии в 1980-х годах и в Швейцарии, США и Великобритании в 1990-х годах.  К 1995 году значительно вырос спрос на платину в Китае, особенно среди молодых городских женщин, которым подошел новый современный стиль платиновых ювелирных украшений. В настоящее время Китай потребляет до 70% всей платины, используемой для изготовления ювелирных изделий, а также является самым крупным рынком платиновых украшений.  Также, в последнее десятилетие значительно вырос интерес к платине на рынке Индии, которая имеет значительный потенциал для роста.

Инвестиции в платину

Платина и палладий это материальные активы, которые обладают особым комплексом физических и химических свойств  — они неподвластны влиянию времени. Так же как золото и серебро, платина и палладий принимаются как универсальное средство обмена благодаря международной стандартизации их формы и чистоты. Платину можно покупать как физический материал (слитки, монеты), так и в обезличенном виде – специальные металлические счета в банках. Также набирают популярность различные биржевые инструменты (ETF-фонды), привязанные к котировкам платины на рынке.

В 2012 году для инвестиционных целей во всем мире было приобретено более 14 тонн платины и такое же количество палладия.

Платина в химической и нефтеперерабатывающей промышленности

Металлы платиновой группы используются в химической промышленности в качестве катализаторов для повышения эффективности реакций.

Платина широко используется в качестве катализатора при производстве азотной кислоты, которая является исходным материалом для производства азотных удобрений и других веществ.

Также, платиновые катализаторы используются при производстве различных силиконов. Добавление платины к силиконовой смеси катализирует «сшивание» структур силиконов, позволяя получать материал с заданными свойствами. Силикон является очень прочным материалом с отличной устойчивостью к химической коррозии, нагреванию и перепадам температур. Силиконы также очень гибкие, водонепроницаемые и электроизоляционные материалы. Спектр их применения чрезвычайно широк – от  деталей двигателей самолетов до медицинских и косметических материалов. Очевидно, что в будущем силиконы будут применяться все шире, и, соответственно, спрос на платину в этой области промышленности будет возрастать.

Платиновые катализаторы используются на нефтеперерабатывающих заводах для производства бензина и нефтехимического сырья, которое являются основой для производства пластмасс, синтетического каучука и полиэфирных волокон. Нефть, поступающая на нефтеперерабатывающие заводы, представляет собой смесь углеводородов, которые относятся к тяжелой и легкой фракции. Соотношение фракций зависит от региона добычи,  но тяжелых фракций в целом больше, тогда как для получения бензина и качественного сырья для дальнейшей переработки используется легкая фракция. Поэтому одной из главных задач заводов является преобразование тяжелых фракций в легкие.  Это достигается путем сложного многоступенчатого процесса перегонки нефти.

Платина участвует в таких этапах перегонки как риформинг и изомеризация, в результате которых получаются высокооктановые компоненты для бензина. Для риформинга и изомеризации используются катализаторы в виде шариков или гранул из оксида алюминия, покрытых платиной. При этом вес чистой платины составляет не более 0,6% от веса катализатора. На большинстве современных заводов для повышения производительности платину используют совместно с оловом или рением. Платина является ключом к переработке нефти, без нее этот процесс был бы малоэффективен.

В начале, переработка нефти была одной из главных областей промышленного потребления платины. Но совершенствование технологий и самих катализаторов привели к тому, что платины расходуется все меньше,  несмотря на растущее число нефтеперерабатывающих мощностей. Объем потребления платины для этой области промышленности не испытывает резких изменений.

Прочие отрасли применения платины

Платиновое оборудование для изготовления стекла

Оборудование из платины используется в производстве различных типов стекла, поскольку оно выдерживает температуру, используемую при изготовлении стекол (до 1700 °С) и абразивное воздействие расплавленного стекла. Платиновое оборудование не реагирует с расплавленным стеклом, не окисляется и не деформируется при высоких температурах.

Платина в медицине

В определенных химических формах, платина может ингибировать разделение живых клеток. Это свойство используется в медицинских препаратах, которые помогают лечить рак – карбоплатин, цисплатин, оксалиплатин.

Инертность платины к любым соединениям, ее электропроводимость и неаллергенность  позволяют активно использовать ее в биомедицине как компонент электростимуляторов, катетеров и другого медицинского оборудования.

Платиновые датчики и свечи зажигания

Платина входит в состав датчиков, применяемых в различных отраслях. Наиболее широко известен датчик кислорода или «лямбда», обеспечивающий правильные пропорции смешивания воздуха и топлива в цилиндрах двигателей автомобилей. Также платина используется в автомобильных датчиках массового расхода воздуха, системах управления климатом и подушками безопасности.

Кроме того, в автомобильных и авиационных двигателях применяются свечи зажигания, электроды которых покрыты платиной и иридием для увеличения срока эксплуатации свечи.

Топливные элементы — будущее платины

В перспективе, потребление платины может возрасти при начале массового производства топливных элементов, где она является частью важнейшего компонента — мембраны. Топливные элементы являются потенциальной альтернативой двигателям внутреннего сгорания, обладая более высоким КПД и полным отсутствием вредных выбросов.

Платина в авиастроении

Платина применяется для покрытия лопаток турбин в газовых (реактивных) двигателях, для повышения их долговечности в условиях агрессивной газовой среды.

Платиновая лабораторная посуда

Благодаря жаропрочности и химической стойкости платины, в лабораториях для особо точных и требовательных к чистоте измерений используется платиновая посуда.

ВСЕ ЮВЕЛИРНЫЕ МЕТАЛЛЫ: КАТАЛОГ | ЮВЕЛИРНЫЕ МЕТАЛЛЫ — СПРАВОЧНИК

Все о платине | Все о золоте | Все о серебре | Палладий

Главные месторождения платины | Физико-химические свойства металла платина | Пробы сплавов из платины | Как узнать подлинное ли изделие из платины? | Почему платина дороже золота?