Do tej grupy należy sześć metali – platyna, iryd, osm, pallad, rod oraz ruten. Mają one zbliżone właściwości, a ponadto często występują wspólnie. Platyna i pallad są podobne do srebra: to efekt srebrzystobiałej barwy oraz wysokiej kowalności. Wszystkie platynowce są odporne na korozję. Wykazują też własności katalityczne oraz wysokie temperatury topnienia. Pierwiastki te znalazły zastosowanie między innymi w katalizatorach samochodowych.
Spośród platynowców najwięcej pozyskujemy platyny oraz palladu. Najrzadsze są ruten oraz osm.
Samorodki platyny: u góry po lewej stronie okazy pochodzące z Kalifornii, po prawej u góry i u dołu – z Sierra Leone. Okazy z Muzeum Historii Naturalnej w Londynie. Fot. Aram Dulyan, Wikimedia Commons, zdjęcie na licencji public domain.
Minerały platynowców
Platyna może występować w postaci rodzimej, czyli pierwiastkowej. Dzięki swojej odporności na korozję po zniszczeniu skał macierzystych trafia ona do złóż okruchowych, a więc znajdujących się w skałach osadowych okruchowych. Złoża okruchowe tworzą się zwłaszcza w wyniku niszczenia skał magmowych głębinowych bardzo ubogich w krzemionkę, określanych mianem zasadowych i ultrazasadowych (inaczej maficznych i ultramaficznych). Takimi skałami są na przykład perydotyty i powstające w wyniku ich przeobrażenia skały metamorficzne nazywane serpentynitami. Okruchowe złoża platyny pochodzącej z takich skał znane są z Uralu w Rosji, z Alaski w USA oraz z Kanady.
Platynowce pojawiają się również jako niewielkie domieszki w minerałach z grupy siarczków i arsenków, między innymi w chalkopirycie (siarczku miedzi i żelaza) i pentlandycie (siarczku niklu i żelaza). To dlatego pierwiastki z tej grupy są zazwyczaj pozyskiwane jako uboczny produkt przy wydobyciu niklu oraz miedzi.
Istnieje również ponad sto minerałów, w których platynowce stanowią stały element ich składu. Niestety, wiele z tych minerałów jest bardzo rzadkich (w niektórych przypadkach znanych tylko z pojedynczych stanowisk).
Złoża platynowców
Platynowce spotykane są w stosunkowo niewielu typach złóż, jako pierwiastki towarzyszące miedzi, niklowi oraz innym metalom. Głównie są to tak zwane złoża warstwowe (czyli stratyfikowane) niklu, miedzi oraz chromu. Największe z takich złóż to Bushveld (inaczej Niski Weld), znajdujące się na terenie RPA).
Złoże Bushveld powstało nieco ponad dwa miliardy lat temu. Zawiera ono niemal 90% całych znanych zasobów platyny. Ma ono do 450 kilometrów średnicy, a łączna grubość (miąższość) pokładów rudonośnych sięga 9 km! Złoże budują kolejne pakiety (warstwy) skał magmowych maficznych i ultramaficznych – to dlatego złoża tego typu określane są mianem warstwowych. W złożu Bushveld platyna pozyskiwana jest z trzech głównych horyzontów (warstw).
Mapa kompleksu Bushveld w RPA. Struktura ta jest najważniejszym źródłem platynowców na świecie. Źródło mapy: Viljoen, M.J., and Schürmann, L.W., 1998, Platinum-group metals, in Wilson, M.G.C., and Anhaeusser, C.R., eds., 1998, The mineral resources of South Africa: Handbook, Council for Geoscience, 16, p. 532–568.
Inne złoża platynowców znane są z Finlandii, Kanady, Rosji (Półwysep Kolski), USA oraz Zimbabwe. Wśród nich interesująca jest Wielka Dajka z Zimbabwe. Złoże to ma postać warstwowanej struktury o długości 550 km i szerokości do 11 km. Platyna zgromadzona jest w nim w dwóch horyzontach. Wielka Dajka powstała około 2,6 miliarda lat temu, budują ją skały magmowe ultramaficzne.
Platynowce pozyskiwane są także z wielkich złóż magmowych miedzi oraz niklu. Dwa najważniejsze z nich znajdują się w okolicach Sudbury w Kanadzie oraz Norylska w Rosji. Zawartość platynowców wynosi w nich do 10 gramów na tonę rudy. Złoża tego typu powstawały na przestrzeni prawie trzech miliardów lat w różnych sytuacjach geologicznych, między innymi w wyniku rozpadu kontynentów w strefach ryftowych, w związku z upadkiem planetoid, a także w strumieniach lawowych, które tworzyły się w eonie archaicznym, w początkach dziejów Ziemi (są to tak zwane komatyty).
Zdjęcie satelitarne Wielkiej Dajki w Zimbabwe. Ta wydłużona struktura, której granice zaznaczono przerywaną linią, rozciąga się na długości 550 km, a jej szerokość wynosi między 3 a 12 km. Miejscami jest ona przecięta i przesunięta uskokami (oznaczonymi białymi ciągłymi liniami). Fot. NASA, 2010.
Zastosowanie platynowców
Platyna, pallad oraz rod wykorzystywane są do produkcji katalizatorów samochodowych. Ze względu na regulacje wprowadzane w kolejnych krajach oraz zwiększającą się produkcję pojazdów wyposażonych w układy oczyszczania spalin, ten segment zwiększa się. W katalizatorach używane są stosunkowo niewielkie ilości rodu, jednak jest to zdecydowana większość całego zużycia tego pierwiastka.
Ważnym zastosowaniem platyny jest produkcja biżuterii. Jej popularność zwiększyła się zwłaszcza w Chinach oraz w Europie, a także w Japonii. Tak jak złoto, tak i platyna jest również gromadzona w celach inwestycyjnych.
Platyna i pallad są również wykorzystywane jako katalizatory w przemyśle farmaceutycznym. Nie jest on jednak znaczącym odbiorcą tych metali, ponieważ są one w większości odzyskiwane.
Pallad odgrywa dużą rolę w przemyśle elektronicznym, w wytwarzaniu wielowarstwowych kondensatorów ceramicznych (MLCC). Ten sam metal wykorzystywany jest również w przemyśle samochodowym, a także do produkcji protez dentystycznych. W medycynie stosowana jest także platyna: stanowi ona składnik leków przeciwnowotworowych.
Ruten znalazł zastosowanie przy wyrobie dysków twardych. Takie samo zastosowanie ma również platyna. Ruten jest używany także jako katalizator w przemyśle chemicznym. Stopy osmu z platyną stosowane są w urządzeniach elektrycznych, między innymi w żarnikach. Rod (a także platyna) jest używany w produkcji paneli LCD. Ruten (oraz ren) znajduje zastosowanie w stopach z niklem potrzebnych do wytwarzania silników samolotów odrzutowych. Iryd jest natomiast wykorzystywany w przemyśle chemicznym.
Zapotrzebowanie i produkcja
Zapotrzebowanie na platynowce wzrastało przez niemal całą drugą połowę XX wieku oraz w początku XXI wieku. Jednocześnie rosło zainteresowanie ich recyklingiem – w efekcie w niektórych zastosowaniach odzyskiwane jest większość użytych platynowców.
Niektóre z platynowców mogą zastępować siebie nawzajem; dotyczy to zwłaszcza platyny i palladu. Wobec wzrastających cen palladu zastępowano go w kondensatorach niklem i miedzią, co jednak negatywnie wpływało na wydajność.
Największymi producentami platynowców są RPA oraz Rosja. Innymi producentami platyny są Australia, Chiny, Hiszpania, Kanada, USA, Zambia oraz Zimbabwe. Pallad pozyskiwany jest również w Botswanie oraz Zimbabwe.
Samorodek platyny z Norylska (Rosja). Tamtejsze złoża platynowców są jednymi z największych na świecie. Fot. Rob Lavinsky, iRocks.com – CC-BY-SA-3.0.
Najwięcej platynowców importują kraje wysoko rozwinięte, zwłaszcza europejskie, a także Japonia. Wzrasta import do Chin oraz Indii. Wiąże się to ze wzrostem zapotrzebowania ze strony przemysłu samochodowego.
Światowe zasoby platynowców nie są zagrożone wyczerpaniem, nawet w wypadku wzrostu wydobycia. Dodatkowo spodziewane jest stałe zwiększanie ilości metali objętych recyklingiem. Problem może natomiast stanowić uzależnienie wydobycia i produkcji od pojedynczych krajów, zwłaszcza RPA oraz Rosji.
Objętość rudy potrzebnej do pozyskania 10 g platynowców. Aby otrzymać tak niewielką ilość platyny oraz pięciu innych pierwiastków z tej grupy trzeba wydobyć co najmniej tonę skał!
