A platinacsoport elemeinek gazdaságföldtani helyzetképe

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

2. 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

3. 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.

4. Geokémiai jellemzők • A platinafémekkülönbözővegyértékűek,maximálisvegyértéküknyolc, ezcsak a ruténiumésazozmiumeseténfordulelő (RuO4, OsO4). • A ruténium, a ródiumésaziridium a legtöbbször 3 vegyértékű, a palládiumés a platina 2 vagy 4 vegyértékű, azozmiumpedig 6 vagy 8 vegyértékű. • A platinafémekjóelektromosvezetők, olvadáspontjukigenmagas,sűrűségüknagy, különösen a nehézplatinafémeké. (Azozmiumsűrűsége a legnagyobbazösszeselemközött.) Az elemek geokémiai csoportosítása(Harangi, 2003)

5. 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.

6. Platinaésnemesfémekfizikaiadatai

7. Az elemek Goldschmidt-féle geokémiai osztályozása Sziderofil elemek közé tartoznak, amelyek gyakranfémes 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.

8. Földkéregbeli gyakoriság • Azelemekgyakorisága 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)

9. 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.

10. 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.

11. Ipariéslaboratóriumieszközök készitése: • tégelyek, csészék, hőelemek, elektródák, hálók, csövek, huzalok, lemezek, szalagok, stb; • Üvegiparialkalmazás; • Ötvös és ékszeripar; • Orvostudomány: a platina ötvözeteicsontokrögzítésérehasználhatók, a testnedvekkelnemlépreakcióba, a palládium ötvözeteifogászatiéssebészeticélrahasználhatók;

12. 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

13. 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 )

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

15. 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)

16. 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)

17. 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.

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

19. 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

20. Elorejelzes • Hosszútávon a két nyersanyag keresletének bővüléséért felelős piacok sorozatoskockázatoknak vannak kitéve (többek között Kína „kemény landolása”, agépjármű mennyiség túl gyors bűvülésének korlátozására irányuló szándék apekingi hatóságok részéről, az olajválság, az elektromos energiát felhasználógépkocsik fejlődése).

21. 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

22. Norilszk-Talnakh

24. Sudbury

25. Sudbury hidrotermális platinafém ércesedései Sudbury földtana

26. A pt/pd érctelepek globális elterjedése

27. Könyvészet • 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 kötodohidrotermális 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!