铂(Platinum)是元素周期表中的第78个元素,俗称铂金或白金,化学符号Pt,原子量195.084,熔点1769℃,沸点3827℃。铂在地壳中含量十分稀少,仅为亿分之五,远低于其他稀散金属。铂主要以游离状态分布于冲积矿床和砂积矿床中,易与其他铂系元素形成合金,如钯铂矿、锇铱铂矿等。当前主要铂矿有砷铂矿、硫铂矿、锑铂矿、硫铂钯矿、硫镍钯铂矿、锑金铂矿、锡铅铂钯矿、铋锑铂矿、含铂金银矿等。
图2:铂金属单质形态
二、铂的发现过程
图3:高纯铂锭
此后,铂被冷落了许久,直至18世纪40年代,西班牙数学家安东尼奥·德·乌略亚带领科学考察团赴秘鲁考察,同样在金矿中发现了铂并记录下其详细资料。1748年,英国化学家沃森正式确认这是一种新元素,并称其为“platinum”。1752年,瑞典科学家亨里克·谢弗确认铂是一种贵金属元素。此后,人们开始对铂进行各种各样的物理、化学分析,铂因此不断被世人熟知,正式开启了通往贵族之路的逆袭。
三、铂的特性和用途
珠宝首饰是人类最早应用铂的领域。18世纪,铂金深受法国国王路易十六的喜爱,他也是第一个佩戴铂金饰品的国王并盛赞其为“唯一与国王称号相匹配的贵金属”。1900年欧洲著名珠宝制造商Cartier第一次将铂金运用于皇冠饰品后,铂金细腻精致的质感征服了欧洲皇室贵族,并开始在民间受到追捧。今天,铂金首饰因其耐腐蚀和很少与其他物质发生反应,寓意了爱情的永恒不变,成为爱情的象征,铂金也因此被称为“爱情金属”。
图4:铂金戒指
图5:汽车尾气催化剂原理图
此外,石油化工领域,铂被广泛应用于各类化学催化反应中(氢化/脱氢/异构化/环化/脱水/裂解),如二氧化铂是氢化反应的催化剂;玻璃工业中,铂多用来制造耐腐蚀的化学仪器,如反应器皿、蒸发皿、坩埚等;在电子工业领域,铂用于制造接触点和铂铑合金热电偶、铂铱火花塞电极;其他方面,铂可与钴、铁形成合金以制备永磁体,用于航天航空仪表、电子钟表、磁控管等。
图6:2019-2022年铂金需求量
图7:2019-2022年铂金工业分行业需求量
四、全球铂资源分布
铂族金属资源全球分布极其不均衡,根据美国地质调查局数据,全球储量约为7.0万吨,主要分布在南非(约占全球铂储量的91%),南非也是全球铂矿的主要产地,其他铂族金属资源丰富的国家有俄罗斯、津巴布韦、美国和加拿大,但储量远远落后于南非。
图8:全球铂族金属主要资源国(单位:吨)
我国铂族金属极度匮乏,到70年代才发现了一些低品位的含铂贫矿,目前仅占全球铂族金属资源量的0.4%。根据《中国矿产资源报告2022》,我国已查明铂族金属总储量为87.69吨,资源储量持续下降。从全国各地区储量分布来看,主要分布在甘肃、云南、河北、四川、新疆和青海等省份。与储量相比,我国铂消费量居世界之首,年需求量达70吨左右,资源缺口较大,因此,我国每年都要从南非和俄罗斯进口大量铂金。