Почему некоторые металлы называют драгоценными? — Популярная наука — 7 канал Красноярск

Почему некоторые металлы называют драгоценными?


7 октября 2020

Почему некоторые металлы называют драгоценными?

Вообще исторически драгоценные металлы называются драгоценными, потому что они очень красивые. Красивенько блестят, обладают достаточно красивым цветом и, самое главное, они не взаимодействуют с кислородом воздуха. То есть они достаточно долго служат, не окисляясь при этом, сохраняя свои свойства.

К драгоценным металлам принять относить 8 металлов: Платина, Палладий, Иридий, Рутений, Родий, Осмий, Золото и Серебро привычные.

Как применяются металлы платиновой группы?

Они реже, чем золото и серебро. Но мы в обиходе знаем и платину, которая также применяется в ювелирной промышленности, и палладий. Сплавы палладия с золотом это белое золото присутствует, там есть палладий.

Другие металлы имеют применение больше в промышленности. Например, мы все ездим на автомобилях, в глушитель у нас установлен нейтрализатор или катализатор, его называют. Как раз в него входит Платина, Палладий и Родий. Они обладают уникальными каталитическими свойствами, то есть они доокисляют вредные газы, монооксид углерода или CO, до более безвредного CO2.

Другие металлы применяются в медицине, в сплавах, в протезировании. На основе платины делается противораковое средство — цисплатин или карбоплатин, в простонародье. В радиоэлектронике, электротехнике, нефтехимии, нефтепереработке также примеряются драгоценные металлы — металлы платиновой группы.

Редкие Осмий и Рутений уступают в красоте, например, золоту?

Они тоже красивые, тоже обладают блеском. Очень похожи на платину и палладий, но их получить в виде компактного металла, то есть в виде слитка, достаточно сложно, потому что они имеют очень высокую температуру плавления. А Осмий, помимо всего прочего, ещё и летучий. То есть он легко улетает. Поэтому их, как правило, производят в виде порошков.

Драгоценны они по тем же самым принципам, но больше применяются все-таки в промышленности. На основе Рутения делаются гомогенные катализаторы в нефтехимии.

В чем специфика производства металлов платиновой группы?

Металлы платиновой группы — это металлы-спутники, как правило, на медно-никелевых месторождениях. Там, где добывается медь и никель, присутствуют небольшие содержания драгоценных металлов. Вообще их содержание сравнительно мало. Если взять, к примеру, медь, то только «Норильский Никель» добывает более 350 тысяч тонн меди в год. А у нас, помимо «Норникеля», есть ещё и Уральские компании, в Казахстане есть большое производство меди. При этом производство металлов платиновой группы в России — это чуть больше 100 тонн по сумме. Поэтому их достаточно мало. Их добывают уже после того, как добывают медно-никелевую руду. Получают медь и никель уже в виде металлов. И следующие продукты, так называемый шлам медного или никелевого электролиза, являются концентратами для производства металлов платиной группы.

Сама по себе медь до получения ее в виде металла проходит достаточно много стадий. Всё начинается с обогатительных стадий, когда из большой массы руды делают определенные концентраты. Потом металлургические процессы: там происходит окислительная плавка, конвертирование и электролиз — финальная стадия получения меди. При электролизе медь уходит в готовую продукцию — на каток так называемый, — а драгоценные металлы, так как они более электроположительные, оседают в шлам. И этот шлам уже является концентратом для производства металлов платиновой группы.

Сколько драгоценных металлов еще не добыли из недр?

Не на всех территориях произведены маркшейдерские работы и геологоразведка, но по известным месторождениям по оценкам компании «USGS золото» осталось порядка 15 лет запасов в недрах, при сохранении текущих объемов добычи, а это порядка 4 тыс. тонн в год в мире. Это интересная цифра, если говорить о годовом объеме производства, то золото это около 4 тыс. тонн в год, то за весь период добычи драгоценных металлов человечество добыло порядка 200 тыс. тонн золота. Это один из источников сырья, который мы сегодня до конца не разведуем, потому что это достаточно большие объемы. Мы знаем, что металлы не исчезают в никуда и не появляются из неоткуда.

Из какого техногенного сырья извлекаются драгоценные металлы?

Это большие объемы. Чтобы говорить, где они, нужно посмотреть, куда употребляются драгоценные металлы. Например, в сотовом телефоне есть миллиграммы золота, оно используется в электротехнике. Все сотовые телефоны, которые утилизируются, например, многие магазины используют акцию утилизации. После разборки этого сотового телефона продукт называется радиоэлектронный лом, и он поступает также на переработку в другие компании, это является вторичным сырьем. Ювелирный лом также охотно перерабатывается аффинажными компаниями с получением золота высокой чистоты. В автомобилях, если говорить о палладии, то порядка 78% палладия добываемого в мире используется для производства автомобильных нейтрализаторов, которые также после выхода из строя, собираются коллекторами и поставляются на аффинажные предприятия, которые занимаются переработкой и извлечением драгоценных металлов.

Возможно ли перерабатывать вторсырье традиционными способами?

Концентрат, который получается после электролиза меди, он достаточно богатый. Это десятки процентов по сумме металлов платиновой группы. Вторичное сырье — промышленный катализатор, который применяется в нефтехимии на основе платины — он содержит порядка 2,5 килограммов на тонну платины, всего лишь. И необходимо дообогатить это сырье, то есть довести до привычных содержаний, пригодных для аффинажных классических технологий. Поэтому здесь добавляется ряд новых операций, с одной стороны, чтобы получить высококонцентрированный продукт, с другой стороны, это десятки и сотни тысяч тонн. Их нужно куда-то деть, иначе это будут отходы, которые будут влиять на экологию. Поэтому речь идет о создании технологий, позволяющих комплексно перерабатывать вторичное сырье.

Какие технологии используют для переработки техногенного сырья?

Появились новые технологии, технологии достаточно разные: это и пирометаллургические технологии плавки, высокотемпературной плавки, которая отличается от привычной. Эта технология позволила упростить, ускорить процесс аффинажа драгоценных металлов из автомобильных нейтрализаторов.

Когда Красцветмет применил собственные технологии для очищения драгоценных металлов?

Если говорить о собственных наработках, то хочется вспомнить историю. Вообще, все технологии аффинажа драгоценных металлов, которые мы используем, они наши — Красцветметовские, так скажем. Родоначальник своих технологий, Иван Башилов — это человек, который возглавлял кафедру редких рассеянных элементов в МИТХТ (Московский институт тонких химических технологий), и в 40-х годах при строительстве Красноярского аффинажного завода, он был сослан в Красноярск. То есть он был репрессированный ученый в свое время, причем никто не знает, по какой статье. Ходят слухи, из-за того, что он еще похож был на Владимира Ильича Ленина. После того, как его сослали, он начал запуск аффинажных технологий на Красноярском заводе цветных металлов под определенное содержание драгоценных металлов в концентратах норильского никеля. Все было замечательно, технология была разработана, но концентраты пришли в 10 раз беднее, чем должны были по технологическому регламенту. И собственно под руководством Башилова и Кужеля, два известных человека, спешно нужно было адаптировать технологию. Решением стала пирометаллургическая обработка, то есть пирометаллургическое обогащение этих концентратов до регламентированных значений. Они нашли оборудование, причем на соседнем предприятии, поставленное когда-то по лизингу, установили и запустили это оборудование всего лишь за два года.

В какой момент возникла необходимость научных исследований?

Тогда пришло понимание, что нужна своя наука. Они всегда были инженерами. В моем представлении учёный объясняет мир, а инженер — меняет. Так вот, они были способны изменить мир на основе фундаментальных общетеоретических выкладок, известных в те годы и практических действий, то есть комбинаций этих известных выкладок в понятную технологическую цепочку. За счёт этого они запустили производство и адаптировали все технологические цепочки в последующие периоды. Но задач становилось больше. Помимо выпуска платины и палладия, первые килограммы которых были получены в 1943 году, ставилась задача выпуска и металлов-спутников платины — родий, иридий, рутений, — требовалась разработка новых технологических решений. Поэтому на базе ныне аналитического центра, а тогда это была центральная заводская лаборатория, был создан опытно-производственный участок, где проводились исследования и разработки новых технологических решений. В середине 60-х годов это переросло в отдельный цех науки, а в 2016 году это стало научно-технологическим центром. Большинство технологий, которые мы используем сегодня — технологии, которые созданы в Красцветмете.

Чего удалось добиться?

Мы используем уникальные технологии​ аффинажа металлов спутников платины — родия, иридия, рутения. Таких технологий нет больше ни у кого. Это и процент извлечения — количество металла, которое добывается из концентратов в целом, и сроки переработки таких металлов. Никто так не умеет.

Хватает ли в крае специалистов для Красцветмета?

Тут не вопрос географии, где кто родился, а вопрос людей, которые хотят изменить мир к лучшему — как я говорил про слово «инженер». То есть те люди, которые имеют достаточно высокий уровень компетенций, пусть даже фундаментальных, которые даёт ВУЗ, но к ним нужно приложить ещё и желание. Желание что-то создать, желание разобраться в процессе, желание работать. Высокий уровень мотивации на результат, на создание новых технологий, которые будут применимы в текущих реалиях. Таких людей всегда было немного. Как в 40-е годы, так и сейчас. Поэтому мы активно работаем с ВУЗами. У нас существует базовая кафедра, в процессе обучения студенты посещают наши предприятия, проходят дополнительные образовательные программы, смотрят, как мы работаем. Тоже ведь важное условие — собирать Бентли в гараже будет достаточно сложно, нежели с подобающим аппаратурным оформлением. Если людям действительно нравится что-то созидать руками, думать, что они делают, то после того, как они заканчивают бакалавриат, они приходят работать к нам. Здесь мы смотрим, друг на друга, и если все друг другу понравились, и мы действительно увидели потенциал — мы рады таким людям.

Могут ли драгоценные металлы на планете закончиться?

Однозначных оценок экспертов на этот вопрос нет. Мое личное мнение — драгоценные металлы не закончатся. По крайней мере, на наш век, может даже на тысячелетие их хватит. Помимо недр существуют объемы вторичного сырья техногенного месторождения. Люди рано или поздно придумают технологию их переработки их извлечения. Другой вопрос — будем ли мы в том же виде как сейчас использовать драгоценные металлы? Скорее всего, нет. Мир рано или поздно тоже изменится, потому что мы всегда стремимся заместить дефицит профицитом. Если их мало — можно придумать что-то другое, чего много и чего не жалко.