Промышленное применение металла

Добыча палладия на сегодняшний день удовлетворяет имеющийся на рынке спрос, который в основной своей части является промышленным. Применение Pd распределяется следующим образом:

  • 70% – производство автомобильных катализаторов;
  • 10% – электронная промышленность;
  • 5% – химическая промышленность;
  • 5% – медицина;
  • 5% – инвестиции;
  • 5% – ювелирное дело и другие сферы использования.

Основная часть добываемого металла используется для производства автомобильных катализаторов, именно поэтому спрос на Pd зависит от экономической ситуации в машиностроительной отрасли отдельно взятой страны-потребителя. Нейтрализаторы, содержащие палладий, необходимы при производстве автомобилей любых марок для дожигания выхлопных газов.

Именно применение Pd вместо дефицитной в 2000-х годах платины привело к росту котировок этого драгметалла на мировых биржах. Дополнительным толчком стало решение ЕС об ограничении автомобильных выхлопов и ужесточении контроля за данной сферой. Катализаторы с содержанием Pd необходимы и для очистки газовых выбросов ТЭЦ.

Применение палладия в химической промышленности чрезвычайно широко. Являясь отличным катализатором, Pd незаменим при проведении процессов крекинга нефти и гидрогенизации жиров. Этот химический элемент в качестве катализатора используют при производстве ацетилена, аммиака, хлора, серной и азотной кислот, каустической соды, удобрений и фармацевтических средств. Хлорид палладия в промышленности применяют как индикатор для обнаружения микроколичеств угарного газа в газовых смесях.

Широко распространено использование металла в процессах глубокой очистки водорода, который активно диффундирует через палладий. Газ пропускают под давлением через нагретые палладиевые трубки, в итоге водород проходит через металл быстрее других примесей, которые задерживаются в трубках. Так как использование чистого палладия для этих целей является дорогостоящим, то в целях сокращения затрат на производство для очистки водорода применяют сплавы Pd с серебром или иттрием.

Pd и его сплавы используются в электронной промышленности. с его помощью создаются покрытия, отличающиеся устойчивостью по отношению к воздействию сульфидов. Металл нашел свое применение в производстве военной, аэрокосмической техники и аппаратуре гражданского назначения. Элемент необходим при выпуске реохордов, так как отличается высокой износоустойчивостью.

Так выглядит реохорд.

Аффинаж палладия с помощью аммиака в домашних условиях

Где еще используется палладий? Он является компонентом керамических конденсаторов, известных всем радиолюбителям. Элемент присутствует в конденсаторах типа КМ, характеризующихся высокой температурной стабильностью емкости, которые присутствуют в любой высокочастотной радио- и телеаппаратуре, мобильных телефонах и компьютерах. Наличие Pd в радиодеталях привлекает любителей получения аффинажа металла в домашних условиях.

Металл нашел применение и в других сферах промышленного производства, где его используют для самых разных целей: палладий необходим для процесса изготовления специальной химической посуды, а также устойчивых к коррозии деталей измерительных приборов специального назначения. Pd незаменим и в стекольном деле, где его применяют в тиглях для варки стекла.

Палладий в последние годы все чаще используется в медицине. Металл и его сплавы расходуются на производство деталей различных медицинских приборов и инструментов. Самым простым примером применения Pd в этой отрасли является производство кардиостимуляторов, отдельные детали которых делаются именно из этого драгметалла. Иногда элемент используется для получения цитостатических препаратов.

В медицине наибольшая доля палладия тратится на изготовление зубных протезов. Развитие стоматологических исследований и увеличение сопутствующей потребности в металле способно увеличить спрос и котировки на элемент в будущем – этот фактор является одной из потенциальных причин роста стоимости Pd на биржах.

Востребованность палладия объясняется его особыми химическими и физическими характеристиками:

  • вещество устойчиво перед влиянием щелочей и влаги;
  • материал не боится воздействия аммиака;
  • металл обладает высокой температурой плавления;
  • вещество проявляет оптимальную электропроводность.

Так как субстанция реагирует на воздействие концентрированной азотной кислоты, с ее помощью чаще всего и проводят аффинаж палладия. Металл нашел широкое применение в следующих отраслях:

  • для выведения примесей из водорода методом глубокой очистки;
  • для производства электрических контактов, которые в составе микросхем и приборов активно применяются в аэрокосмической и военной отраслях. Здесь ценится высокая износостойкость материала;
  • в медицине – для производства зубных протезов и всевозможных узкопрофильных приборов;
  • в гальванотехнике востребован палладиевый хлорид, он необходим для металлизации диэлектриков – это одна из стадий изготовления электрических плат;
  • с помощью катализаторов на основе палладия выявляют даже минимальное присутствие в воздухе угарного газа, осуществляют крекинг нефти;
  • введение этого металла в золото способствует изменению цвета сплава, методика активно используется в ювелирной нише.
Предлагаем ознакомиться  Аметист: свойства камня и интересные факты
Аффинаж палладия
Палладий используется в медицине

Палладий востребован при производстве измерительного оборудования, так как он исключает вероятность возникновения поверхностной коррозии, данное свойство актуально при проектировании химической аппаратуры. Палладиевое напыление на электрических контактах предотвращает эффект искрения.

Нахождение в природе и добыча

Добыча платины и палладия осуществляется на коренных и россыпных месторождениях. Чем они отличаются друг от друга? В коренных месторождениях металл входит в состав минералов и добывается как побочный продукт при обработке никелевых или медных руд. Рассыпные месторождения представляют собой разрешенные коренные залежи руды, где Pd высвободился и накопился в виде самородков.

Добыча палладия на россыпных месторождениях занимает около 2% от мирового производства объема элемента. Крупнейшие из них находятся в уральских и дальневосточных районах России, в Канаде, США, Австралии и Колумбии. Оставшиеся 98 % Pd извлекаются из недр земли на коренных месторождениях медно-никелевых, платиновых и хромовых руд.

Мировыми лидерами по добыче драгметалла на таких месторождениях являются Россия и ЮАР. Безоговорочное первое место среди добывающих предприятий отрасли занимает ГМК «Норильский никель», производящий более 40% мировых объемов Pd. Металлургический комбинат извлекает металл как побочный элемент при добыче основных своих продуктов – меди и никеля.

Следующим по значению источником металла в мире принято называть Бушвелдский комплекс, расположенный на территории Южно-Африканской Республики. Территория месторождения обладает крупнейшими запасами платиноидов в мире.

Pd в самородках имеет примеси других драгоценных металлов, но и сам часто является одним из элементов самородных золота или платины. При добыче палладия в Норильске геологами была обнаружена палладистая платина – соединение платины и ее «младшего брата» в отношении 60%/40%. Еще один подобный союз, на этот раз с золотом, был найден в Бразилии. Такое золото с 10%-м содержанием Pd получило название порпецит: от чистого желтого металла отличить его визуально также проблематично.

В составе каких минералов встречается палладий? Рассмотреть их можно на фото образцов. Самыми известными минералами, содержащими в своем составе Pd, являются палладит, станнопалладит, брэггит и потарит. Некоторые соединения даже на сегодняшний день не имеют названий, так как мало изучены в виду своей редкости.

Элемент Pd является компонентом не только недр нашей планеты, но и космических объектов: палладий содержится в железных и каменных метеоритах, прилетающих на Землю.

Технологии извлечения палладия в домашних условиях

Практикуются следующие методы извлечения драгметалла:

  • мокрый,
  • электролитический,
  • сухой.

Восстановление палладия обычно осуществляют посредством электролиза: на катоде происходит осаждение искомого металла, вспомогательные примеси отсеиваются в форме шлама. Подобная операция осуществляется с помощью высококонцентрированной серной кислоты, здесь она выполняет функцию электролита. В качества катода можно взять свинец, анодом послужит непосредственно электродеталь, из которой планируется получить чистый элемент.

Главным достоинством электролитического способа аффинажа признается низкая себестоимость, в результате образуется материал с высокой степенью очистки. Метод позволяет создать благоприятные условия труда и способствует извлечению палладия в виде продуктов распада.

Сущность мокрого способа заключается в использовании царской водки – смеси соляной и азотной кислот. В ней растворяют металлы платиновой группы, в том числе и палладий, из образовавшейся субстанции ценные материалы извлекают с применением реактивов, таких как сахар, аммиак, хлористый аммоний. Если искомый материал содержится в сплаве серебра, в качестве реагента будет задействована азотная кислота.

При мокром методе царскую водку разбавляют дистиллированной водой, раствор должен «дойти» в течение суток. Это время необходимо для образования осадка на дне – хлорида серебра, его впоследствии фильтруют. Восстановление палладия происходит с помощью аммиака – его вводят в емкость с раствором и оставляют на несколько дней. Золотую смесь также нужно отфильтровать, в качестве восстановителя здесь используют цинк.

Небольшое количество добавляют в палладиевый раствор, в результате образуется осадок характерного желто-оранжевого цвета. Выждав некоторое время, осадок фильтруют, высушивают и нагревают до 500°, чтобы обеспечить прокаливание субстанции. В итоге выделяется чистый материал порошкообразной консистенции.

Предлагаем ознакомиться  Апатит: свойства камня и популярные ювелирные украшения

Чистый драгметалл нельзя получить, используя сухой способ аффинажа, потому что в ходе очищения от серебряных и золотых примесей искомый элемент не отсеивается. Отделяется лишь свинец, так как он отслаивается от серебра и на открытом воздухе окисляется. В данном аспекте будут бесполезны все доступные в быту виды катализов.

В быту можно осуществить не только электролитические, но и последовательные химические процессы.

Аффинаж палладия
Для аффинажа палладия понадобиться серная кислота

В первом случае понадобится серная кислота максимальной концентрации, на нее возлагаются функции электролита. Непосредственно анодом будет служить радиодеталь, содержащая палладий, а катод здесь – обычный свинец. В результате электролиза образуется палладий, насыщенный примесями, для выведения последних применяется соляно-азотная кислота.

Использование для аффинажа химических реакций сложнее и опаснее первого метода, здесь исходные реагенты необходимо подбирать в соответствии с составом сплава. Например, чтобы отделить золото и серебро, поможет аммиак, а также смеси и в чистом виде соляная и азотная кислоты. Химическая реакция может спровоцировать выделение опасных для здоровья летучих веществ, поэтому в процессе важно использовать средства индивидуальной защиты, проводить все манипуляции в вентилируемом пространстве.

Чтобы извлечь палладий из золотого сплава, электродеталь или другую исходную заготовку погружают в царскую водку. Реагентом для палладиево-серебряного материала послужит азотная кислота. Царскую водку – смесь соляной и азотной кислот – далее нужно разбавить дистиллированной водой и подождать до 24 часов, чтобы металлы успели расщепиться. Хлорид серебра – хлопьевидный осадок – подвергается механической фильтрации.

В составе остается золото, чтобы очистить от него палладий, раствор обогащают аммиаком и выдерживают до 48 часов, по истечении которых можно отфильтровать золотой осадок. Последний в отдельной емкости соединяют с цинком, чтобы извлечь драгоценный металл. В палладиевый фильтрат добавляют соляную кислоту в небольшом количестве, чтобы образовался желтоватый осадок, его фильтруют, прокаливают до состояния порошка – это и есть чистый палладий.

В более удобных с технической точки зрения условиях и в промышленности для аффинажа используют реактив Чугаева, он особенно эффективен в отношении золотых сплавов, встречающихся в виде зубных протезов, ювелирных изделий.

Аффинаж палладия с помощью аммиака в домашних условиях

Чтобы получить реактив, нужно поместить в металлический резервуар 1 л спирта. Его подогревают и обогащают раствором диметилглиоксима в количестве 50-55 г и оставляют до полного остывания. В емкости формируется осадок – реактив Чугаева. Исходные материалы, в которых присутствует палладий, заливают азотной кислотой и прогревают. Для выведения из состава серебряных примесей используют соляную кислоту: раствор, вступая в реакцию с ней, выпадает белым творожистым осадком.

Следующим этапом становится выпаривание спирта с планомерным доливанием соляной кислоты. Образуется бурый сироп, его нужно соединить с реактивом Чугаева и дистиллированной водой. Запускается химический процесс с образованием в итоге осадка сочно-желтого цвета. Его нужно отфильтровать, высушить и прокалить до порошкообразного состояния.

В электродеталях палладий предлагается в виде соединений с вольфрамом, медью, золотом, серебром, платиной. В зависимости от особенностей сплава подбирается метод извлечения элемента, успешность результата во многом зависит от наличия в арсенале высококонцентрированных кислот.

Свойства и пробы металла

Палладий по своим характеристикам близок к своим соседям в таблице Менделеева. Свойства металла позволяют его сравнить с серебром – по внешнему виду и весу, и с платиной – по химическим параметрам. Чистый металл отличается серебристо-белым цветом и плотностью чуть более 12 г/см3. Последнее физическое свойство дает Pd преимущество в ювелирном деле: массивные палладиевые украшения будут весить гораздо легче платиновых или золотых.

В чистом виде Pd относится к числу мягких металлов, украшения из такого материала не делают. Изделия из чистого элемента не выдержат даже небольшой механической нагрузки. Ювелиры используют в работе определенные пробы палладия. Какие они бывают? В западных странах довольно распространенной является 950 проба драгметалла, в которой к 95% основного элемента добавляют 5% рутения ил меди.

В качестве компонента лигатуры, способного повысить твердость сплава, также используют никель. В России утверждены 500 и 850 пробы металла, палладий соединяется в них с серебром и никелем. 850 проба может быть изготовлена из Pd и меди. Устойчивость к износу у украшений из таких сплавов превышает характеристики изделий из золота и серебра.

Предлагаем ознакомиться  Как добывать золото в ручную на реке

Блоки

Палладий как элемент отличается химической инертностью, присущей всем платиноидам, но среди металлов этой группы является самым активным. В обычных природных условиях он не вступает в реакции с другими веществами, но растворяется в «царской водке», горячей концентрированной серной и азотной кислоте.

По химическим свойствам Pd признан специалистами хорошим катализатором, поэтому основными потребителями элемента являются химическая и автомобильная промышленность.

Детали, содержащие металл

Извлечение материала в домашних условиях может преследовать 2 цели: использование чистого палладия в качестве катализатора или дальнейшая перепродажа. Металл имеет тенденцию к постоянному увеличению стоимости, если есть доступ к достаточному объему исходных компонентов, можно получить немалую прибыль с его продажи.

Аффинаж палладия
Извлечение материала в домашних условиях проводится для использование чистого палладия в качестве катализатора

Чаще всего элемент добывают из радиодеталей и разнообразных компонентов, входящих в «начинку» современной электроники. Такие изделия содержат искомый металл в составе сплавов – серебряных, платиновых, золотых и прочих. Крайне редко можно встретить палладий в технике в чистом виде.

В быту в качестве исходных материалов умельцы применяют радиодетали, так как разработчики подобной техники активно используют палладий в составе сплавов: они закладываются в основу микросхем с расчетом на существенное увеличение их эксплуатационного срока. Для извлечения металла можно использовать конденсаторы КМ, в которых элемент встречается как один из «участников» платинового сплава.

Металл может содержаться и в конденсаторах других видов, используемых в иностранных, российских и советских радиодеталях. Здесь нужно помнить, что концентрация исходных веществ в сплавах напрямую зависит от сущности электросхемы и предполагаемых условий ее эксплуатации. Очень редко можно найти драгоценный элемент в транзисторах, даже если он и применяется, его содержание будет ничтожным. В связи с чем нецелесообразно привлекать транзисторы к аффинажу.

Визуально палладий очень похож на платину и серебро, все эти металлы обладают близким светло-серым оттенком. Даже опытные специалисты не всегда могут их отличить «на глаз». Чтобы отделить материалы, нужно использовать подогретую азотную кислоту – она не образует реакцию с платиной. Но нужно иметь в виду, что последняя активно растворяется в разогретой царской водке.

Чтобы извлечь металл из пробирного камня, выполняют следующие действия:

  1. На поверхности пробирного камня формируют царапину, с нажимом проведя по нему заостренной гранью металлического образца.
  2. Подготавливают смесь из йода и раствора калия 10%, ее соединяют с соляной и азотной кислотами.
  3. Покрывают царапину химической смесью.

Сформировавшееся на поверхности красно-коричневое пятно свидетельствует о присутствии платины.

Так как аффинаж подразумевает приобретение дорогостоящих вспомогательных веществ и устойчивых емкостей, целесообразно сначала подготовить как можно больше исходных материалов, содержащих палладий. Его совсем немного в современных электродеталях, наибольшим потенциалом в этом отношении обладают керамические конденсаторы КМ с маркировкой от 3 до 6. КМ встречаются в советской электронике по типу аналоговой техники, генераторов, осциллографов, измерительных приборов.

Ювелирное дело и инвестиции

Ювелиры используют палладий как самостоятельный драгоценный металл, а также как компонент других драгоценных сплавов. Pd является компонентом лигатуры проб платины, а также практически всегда присутствует в качестве элемента золотых сплавов 585 и 750 пробы. Все известное и достаточно популярное на сегодняшний день белое золото обязано своим оттенком добавлению именно этого химического элемента. Сам драгметалл используется в производстве ювелирных украшений тоже не в чистом виде, в высоких пробах в лигатуре сплава присутствует рутений.

Для мировой добычи палладия спрос ювелирной отрасли не имеет решающего значения. Даже не смотря на политику популяризации палладиевых драгоценностей интерес потребителей к ним невелик. Ювелирные заводы предлагают своим клиентам как традиционные украшения для женщин – серьги, кольца, броши, подвески, так и мужские печатки, кресты и запонки.

Где еще применяется драгоценный металл? Палладий по причине своего благородного происхождения относится к числу инвестиционных инструментов. Вложить средства в драгметалл можно разными способами, среди доступных вариантов для обычных клиентов банков числятся покупка слитков и открытие металлического счета.

Палладий на рынке драгметаллов относят к числу фундаментальных активов, способных принести прибыль только в долгосрочном периоде. Большая часть инвестиций в металл представляет собой фьючерсные контракты на бирже, покупать палладиевые слитки с целью преумножения своих денег нет никакого смысла. Для начинающих инвесторов и обычных банковских клиентов проще всего будет открыть обезличенный счет.