پلاتین (Pt)

[.MohammadReza. 19,850]

شرايط تشكيل وژنز پلاتين

 

شرايط تشکيل و ژنز كانسار هاي پلاتين عبارتند از :

الف) اختلاط ماگمايي magma mixing

ب) آلايش ماگمايي Magma Contamination

ج) ديوتريك Deuteric

كانسار پلاتين ماگماي آغازين همراه با سنگ مافيك و اولترامافيك(كانسارهاي پيروتين نيكل دار پلاتين) مي باشد که اين كانسارهاي ارتوماگمايي يا ماگمايي واقعي عناصر گروه پلاتين همراه با سولفيد ها يافت مي شوند. لذا ته نشيني يك فاز سولفيدي براي تشكيل اين كانسارها ضروري است. ته نشيني فاز سولفيدي ممكن است به يكي از دلايل ذيل باشد:

•هضم گوگرد موجود در يك منبع خارجي

•سرد شدن ماگما

•هضم سيليكات

•استخراج دو يا چند ماگماي مختلف

 

الف) اختلاط ماگما:

در مورد كانسارهاي ريف مرنسكي (بوشفلد آفريقاي جنوبي)، ج ام ريف JM Reef، مجموعه استيل واتر (مونتانا امريكا)، يوجي 2 (UG2) پلات ريف، گريك دايك (زيمبابوه) و لك دزايل (كانادا) اعتقاد بر اين است كه ته نشيني سولفيدهاي حاوي PGE در نتيجه اختلاط دو ماگماي مختلف انجام شده است.

براساس مدل ارائه شده توسط كمپ بل و همكاران، اختلاط ماگماها توسط اختلاف دانسيته ماگماهاي موجود در اطاق ماگمايي و ماگماهاي ورودي كنترل مي شود. چنانچه ماگماي ورودي داراي دانسيته بيشتري باشد، در كف اتاقك ماگمايي گسترده مي شود و در اين حالت امتزاج بين ماگماي ورودي و ماگماي موجود در حد مي نيمم مي باشد. ليكن چنانچه ماگماي ورودي با سرعت زياد به طرف بالا صعود نمايد، در اين صورت ماگما به درون اتاقك ماگمايي فوران مي كند و به مقدار كمي با ماگماي موجود در اطاق ماگمايي مخلوط مي شود.

چنانچه ماگماي ورودي سبكتر از ماگماي موجود در اتاقك ماگمايي باشد، در اين صورت ماگما به طرف بالاي اتاقك ماگمايي فوران نموده و بر روي سطح ماگماي موجود در اتاقك ماگمايي گسترده مي شود.

چنانچه ماگماي ورودي دانسيته اي برابر با دانسيته بخشي از ماگماي موجود در اتاقك ماگمايي داشته باشد. در اين صورت، اين ماگماي ورودي با همان بخش از ماگماي موجود در اتاقك ماگمايي ممزوج خواهد شد.

كمپ بل و همكاران (1983) پيشنهاد نمودند كه در يك اتاقك ماگمايي كه در آن پلاژيوكلاز (يك كاني سبك) در حال تبلور است، تدريجاً چگالي ماگماي باقيمانده افزايش مي يابد تا آن كه چگالي آن از دانسيته ماگماي ورودي بيشتر شود. طبق نظر كمپ بل و همكاران، در ريف مرنسكي (مجموعه بوشولد ) و ج ام ريف (مجموعه استيل واتر در مونتاناي امريكا) چنين تغيير چگالي رخ داده است. مدل امتزاج مي تواند به تنهايي پاسخگوي تشكيل فازهاي سولفيدي و اكسيدي باشد، ليكن در تشكيل اين كانسارها مدل هاي ديگري نظير سرد شدن و نيز آلودگي ماگما توسط سيليكاتها، مي توانند دخالت داشته باشند.

 

ب) آلايش (آلودگي) ماگمائي:

كانسارهاي سولفيدي ماگمايي كه حاوي عناصر گروه پلاتين مي باشند، در توده هاي خروجي ونفوذيهاي مافيك و اولترامافيك يافت مي شوند كه در آنها اشباع شدن ماگما از نقطه نظر گوگرد توسط يك منبع خارجي مانند آلودگي توسط سنگ هاي ديواره ايجاد شده است. به عنوان مثال در مورد كانسارهاي نيكل موجود در كمربند نيكل منيتوبا (كانادا) پيشنهاد شده است كه گوگرد داراي يك منشأ خارجي است و فلزات (Fe, Ni) از ماگما سرچشمه گرفته اند. نالدرت و مكدونالد (1980) پيشنهاد نموده اند كه در كانسار سادبوري (كانادا) آلودگي ماگماي بازيك توسط سنگ هاي ديواره نسبتاً غني از سيليكات، باعث جدايش ماگماي سولفيدي گرديده است.

از جمله پديده هايي كه اين موضوع را تأئيد مي كند عبارتند از:

•بالا بودن درصد نورم كوارتز، همراه با پيروكسن و پلاژيوكلاز كه تركيب آنها نسبتاً بدوي است و نشان دهنده تفريق ناچيز مي باشد.

•وجود قطعات سنگ نسبتاً هضم شده در درون سنگ هاي همراه با كانسار سازي.

•بالا بودن نسبت Sr 87 Sr/86 در سنگ هاي نوريتي همراه با كانسار سازي (706/0).

كانسارهاي كوماتيتي سولفيد مس- نيكل مانند كامبالدا (استراليا) از لحاظ عناصر گروه پلاتين نيز حائز اهميت است. مثلاً در كامبالدا عيار عناصر مهم به شرح ذيل است:

%9/2=Ni ، %22/0= Cu، %07/0= Co، %9/8=S، PPb 1141=PGE ، PPb 339=Au، PPb 170= Ag.

آغشتگي توسط سنگ هاي ديواره عامل مهمي در جهت تشكيل و ته نشست مذاب سولفيدي است. ماده اي كه باعث اين فرآيند مي شود ممكن است گوگرد و يا سيليكاي موجود در سنگ هاي ديواره و يا يك مذاب سيليكاتي باشد. از ديگر كانسارها مي توان كانسار نوريلسك (روسيه) و تا مپسون (كانادا) را نام برد. بنظر مي رسد كه پلاتين در اين كانسارها در درجه اول بصورت ماده فرعي ايزومرف در سولفورها ظاهر شده است، معذلك كاني هاي اين فلز نيز در اين كانسارها با گسترش زياد پيدا شده است. اين سولفورهاي پلاتين دار يا بصورت انتشاري تشكيل شده است و يا به شكل عدسي هاي پهن و لايه هاي كم و بيش منظم در سنگ هاي قليائي مولد ظاهر مي شود. لايه ها و يا عدسي ها اكثر در جهت چينه بندي ماگمايي قرار گرفته است. نمونه اي از اين كانسارها توده هاي آذرين بوشولد واقع در افريقاي جنوبي است. در اين ناحيه فلزات پلاتين همراه سولفورها در سطح وسيعي از يك لايه نازك مواد آذرين تشكيل شده است. اين لايه آذرين در روي و يا در داخل افق فوقاني كروميت دار توده بوشولد قرار گرفته است و با آنورتوزيت ها و پيروكسنيت هاي پگماتيتي در زير و لايه هاي ضخيم نوريتي دربالا مربوط مي شود. طرز تشكيل و منشأ آن مشابه همان توده هاي كروميتي مشهور بوشولد است.

كاني هاي اقتصادي اين نوع كانسار به صورت فلزات طبيعي آنها در كروميت، براگيت و اسپريليت ديده مي شود. عيار معدن كاري آن 15-3 گرم در تن مي باشد.

 

ج- ديوتريك:

مانند دودكش دونيتي

 

پلاتين هاي امروزي به مقدار زياد از پلاسرهاي پلاتين دار استخراج مي شود. مهمترين توده اي پلاسري پلاتين در كلمبيا و شوروي سابق پيدا شده است. اين پلاسرها غالباً پلاسرهاي رودخانه اي است. در اين پلاسرها تجمع پلاتين فلزي با كروميت، اوليوين و يا پيروكسن نشان مي دهد كه ماده معدني از فاصله زيادي حمل نشده است. در مقايسه اين كانسارهاي پلاسري با قطعات سنگ مولد ميتوان دريافت كه اين پلاسرها فقط چند كيلومتر از محل سنگ اوليه دور شده است. توده اوليه اين پلاسرها توده هاي دونيت- پيروكسينيت بوده است كه در همان منطقه وجود دارد. اين كانسارها در لايه هاي آبرفتي وجود دارد و كاني هاي اقتصادي آن شامل فلزات طبيعي و آلياژ آنها از آنجا كه ظهور مواد معدني پلاتين دار به ويژه با سنگ هاي قليايي و فوق قليايي ارتباط دارد در تجسس و اكتشاف پلاتين بايد اين نوع سنگها- بويژه در مواردي كه كانسار پلاسري وجود دارد- در حوزه كانسار مورد بررسي قرار گيرد:

الف- سنگ هاي نوريتي و گابروئيدي ميتواند حامل كانسارهاي پيروتين هاي نيكل دار باشد كه گاهي، مقدار قابل استخراجي پلاتين، پالاديوم و ساير فلزات اين گروه را در بر دارد. اين فلزات در تركيب پيروتين هاي نيكل دار و يا به صورت كاني هاي نادر ديگر ظاهر مي شود. كاني سازي در اين توده ها غالباً باتشكيل سولفورها به خصوص پنتلانديت، پيروتين و كالكوپيريت همراه است و به شكل انتشاري در داخل توده هاي عدسي شكل و يا توده هاي لايه اي دروغي و نامنظم ظاهر مي شود. در چنين كانسارهايي تعيين ارزش كانسار معمولاً در جهت شناسايي و تعيين حجم سولفورهاي تشكيل شده انجام مي گيرد و در هر حال با تحقيق درباره محتواي اين كانسنگ ها از لحاظ مقدار پلاتين ميتوان به ارزش واقعي آن پي برد. كانسارهاي زيادي پيدا شده است كه در آنها مقادير سولفورها از لحاظ اقتصادي براي استخراج مقرون بصرفه نبوده است، ليكن مقدار درصد پلاتين و پالاديوم موجب بالارفتن ارزش آن ها گرديده است. پلاتين گاهي نيز همراه كروميت در كانسارهاي پيروتين هاي نيكل دار ظاهر ميشود.

ب- كاني هاي پلاتين و بخصوصآلياژهاي فلزات پلاتين در دونيتها، سرپانتين ها، پريدوتيت ها و پيروكسنيت هائي كه داراي مقدار كم و بيش زياد كروميت است از لحاظ كاني سازي سهمي دارد. در اينجا نيز ماده معدني يابصورت انتشاري ظاهر مي شود و يا در داخل عدسي ها و لايه هاي و كوچكي تشكيل مي گردد.

ج- رگه هاي گرمابي طلا و گاهي نيز رگه هاي گرمابي مس ممكن است داراي پلاتين باشد.

د- از آنجا كه فلزات پلاتين به علت وزن مخصوص زياد خود در ضمن حمل مواد حاصل از تجزيه توده هاي اوليه آن در محل هاي مناسبي تمركز مي يابد، معمولاً توده هاي غني پلاتين در اطراف كانسارهاي اوليه آن در داخل پلاسرها پيدا مي شود. درپلاسرهاي برجاي مانده كه از تجزيه و تخريب توده هاي اوليه پلاتين دار ايجاد مي شود، پلاتين و يا كاني هاي آن بشكل ذرات ريز تمركز مي يابد. اين تجزيه و تخريب مكانيكي و شيميايي موجب مي شود كه پلاسرهاي پلاتين با عيار نسبتاً زيادي حتي از سنگهاي اوليه كه مقدار پلاتين آنها قابل استخراج نبوده است تشكيل گردد. همين پلاسرها ممكن است بعدها بوسيله آبهاي جاري حمل و در محل هاي دورتر بصورت پلاسرهاي رودخانه اي ته نشست نمايد. در هر حال هر دو نوع پلاسر بر جاي مانده و رودخانه اي از لحاظ تجسس و كشف توده اوليه آنها غني ترين بخش كانسار را تشكيل مي دهد. تجزيه سنگ هاي اوليه سولفورهاي پلاتين دار مثلا ًكانسارهاي آذرين نيكل و مس غالباً منتهي به تشكيل كلاه آهنين مي گردد كه سولفورهاي باقيمانده آن علاوه بر پاراژنزهاي پيروتين نيكل دار، از كاني هاي فلزات گروه پلاتين و قبل از همه اسپريليت، كوپريت و استيبوپالادينيت تشكيل مي گردد.

[.MohammadReza. 19,850]

مشخصات پلاتين

 

نام عنصر پلاتين از واژه platina اسپانيايي به معني نقره كوچك گرفته شده است. پلاتين فلزي است به رنگ سفيد متمايل به خاکستري يا (سفيد نقره اي) با نماد Pt، عدد اتمي 78، وزن اتمي 07/195، وزن مخصوص 45/21 گرم بر سانتي متر مکعب، سختي 5/3 در مقياس موس، سخت، قابل انعطاف، شكل پذير، قيمتي، مقاوم در برابر خوردگي، نقطه جوش 3827 درجه سانتي گراد و نقطه ذوب 1772 درجه سانتي گراد.

پلاتين در گروه 10 جدول تناوبي به عنوان فلز انتقالي Transition Metals و در دوره 6 قرار دارد.

عناصر گروه پلاتين(P.G.E) Platinum Group Elements شامل 6 عنصر است که عبارتند از :

پلاتين Pt، پالاديوم Pd، اسميوم Os، ايريديم Ir، روديوم Ru و روتنيوم Rh مي باشد.

پلاتين در جواهر سازي، تجهيزات آزمايشگاهي، تماس هاي الكتريكي، دندان پزشكي، دستگاه هاي ضدآلودگي دراتومبيل ها استفاده مي شود. اين فلز زماني كه خالص است به رنگ سفيد- نقره اي زيبايي است.

 

[.MohammadReza. 19,850]

مصارف عمده پلاتين

 

پلاتينيوم به طور گسترده در جواهرسازي، ساخت انواع سيم و در ساخت بوته آزمايشگاهي، در صنايع شيميايي، براي ساخت كوره هاي الكتريكي دماي بالا و توليد اسيد سولفوريك استفاده مي شود. پلاتينيوم که به صورت ريز تقسيم شده اغلب به صورت كاتاليزورهاي شيميايي استفاده مي شوند.

اين فلز مي تواند مقادير زيادي از گاز ئيدروژن را جذب كند و زماني كه گرم شده مقداري از آن را آزاد كند و سپس در يك محيط ذخيره شده و براي استفاده به عنوان سوخت وسايط نقليه استفاده شود.

در صنعت شيمي از يك مقدار كافي عناصر گروه پلاتين و يا آلياژ پلاتينيوم- روديوم با عنوان كاتاليزور استفاده مي شود. كاتاليزورهاي پلاتين در پالايشگاه نفت خام باعث توليد گازوئيل با اكتان بالا و مواد مركب آروماتيك مورد نياز در صنعت پيروشيمي مي شود.

اين فلز يك ضريب انبساطي معادل شيشه سيليسي- آهكي- سودا ( اكسيدسديم ) دارد و براي ساخت الكترودهاي پوششي در سيستم هاي شيشه اي استفاده مي شود.

آلياژهاي كبالت و پلاتين خواص مغناطيسي خوبي دارند. يكي از اين آلياژها(بر اساس جرمي) با %7/76 پلاتين و %3/23 كبالت، تشكيل يك مغناطيس قوي را مي دهد.

آلياژ اوسميوم / پلاتينيوم براي ساخت دستگاه تنظيم كننده ضربان قلب و دريچه هاي جايگزيني و پيوندهاي انجام گرفته در عمل جراحي استفاده مي شود.

براي ساخت مخروطهاي دهانه موشك، دهانه سوخت موشك و سيستم هاي ديگري كه بايد براي دوره هاي طولاني مدت در دماي بالا كار كنند. زماني كه در معرض عملكرد بخار الكل متيل قرار مي گيرد به صورت سيم پلاتينيوم نازك گداخته مي شود وبه رنگ قرمز تبديل مي شود و به صورت يك كاتاليزور در مي آيد كه الكل را به گاز فرمالدئيد Formaldehyde تبديل مي كند. اين پديده از نظر اقتصادي براي ساخت فندك و..... استفاده مي شود.

داروسازي:

PtCl2 (NH3) 2 ‌ دارويي است كه براي درمان انواع سرطان مانند سرطان خون و سرطان testicular بكار مي رود.

 

ميزان مصرف ظاهري پلاتين در جهان در طي اين دوره ( 1995 – 2000) از 177 کيلوگرم در سال 1995 به 256 کيلوگرم در سال 1998 و 491 کيلوگرم در سال 2000 افزايش يافته است(جدول5).

 

جدول5- ميزان مصرف ظاهري پلاتين در جهان در سال هاي1995- 2000 (برحسب کيلوگرم ).

 

 

شکل3- ميزان مصرف ظاهري پلاتين در جهان در سال هاي1995- 2000 .

[.MohammadReza. 19,850]

تأثيرات زيست محيطي

اين فلز به طور معمول سلامتي را به خطر نمي اندازد وليكن به علت طبيعت غير واكنش گر آن مواد مركب پلاتينيوم ممكن است زيان آور باشند.

 

 

منابع آلودگي :

•فرآوري عناصر گروه پلاتين (مشكلات زيست محيطي مشابه فلزات پايه ايجاد مي كند)

•پالايشگاهها (در عناصر گروه پلاتين كه كمياب هستند.

 

 

بيماري هاي ناشي از قرار گيري در معرض پلاتينيوم :

 

•عارضه هاي تنفسي و پوستي پلاتينوز Platinosis در انسان

•برخي از تركيبات عناصر گروه پلاتين مانند سولفات و يا نيترات پالاديوم مي تواند باعث انعقاد خون شود.

[.MohammadReza. 19,850]

کاني هاي پلاتين

 

عناصر گروه پلاتين(P.G.E) Platinum Group Elements شامل 6 عنصر است که عبارتند از :

پلاتين Pt، پالاديوم Pd، اسميوم Os، ايريديم Ir، روديوم Ru و روتنيوم Rh مي باشد.

اين عناصر در تركيب پوسته جامد زمين بسيار نادر هستند. عناصر گروه پلاتين عمدتاً خاصيت سيدروفيلي دارند و فقط پالاديوم و روتنيوم خاصيت كالكوفيلي قوي تري نشان مي دهند. فلزات گروه پلاتين به 2دسته تقسيم مي شوند:

1-پالاديوم-روتنيوم و روديوم كه از طلا سبكتر هستند و وزن مخصوص آنها بين 4/12-3/11 مي باشد.

2-پلاتين-ايريديم و اسميوم كه سنگين تر از طلا هستند و وزن مخصوص آنها بين 5/22-19 مي باشد.

پالاديوم ازنظر فراواني نسبي تقريباً 2 برابر پلاتين و ساير فلزات اين گروه و به مقياس تقريبي 1/0 تركيب پوسته جامد زمين را مي سازد. اين فلزات در پوسته جامد زمين در سنگ هاي قليايي همراه تركيبات كروم وآهن (كروميت) و يا همراه با پيروتين هاي نيكل دار متمركز مي شوند.

در فازهاي گرمابي نيز در برخي مواقع پالاديوم ظاهر مي شود. مقاومت آنها در مقابل عوامل شيميايي و عدم ميل تركيبي آنها با مواد ديگر موجب تمركز اين فلزات در پلاسرها مي شوند.

پلاتينيوم اغلب در يك حالت خالص و كانه اسپريليت (آرسينوپلاتينيوم PtAs2) يافت مي شود و يك منبع اصلي فلزي است.

آلياژ ايريديم / پلاتينيوم با منشأ طبيعي يك Platiniridium است و اين فلز در كاني كوپريت( سولفيد پلاتينيوم pts ) يافت مي شود.

اين فلز اغلب همراه با مقادير كمي فلزات ديگر گروه پلاتينيوم است كه در نهشته هاي آبرفتي در كلمبيا، اونتاريو، كوههاي اورال و در غرب امريكا يافت مي شود. پلاتينيوم از نظر اقتصادي همراه با فرآوري نيكل توليد مي شود. درمقادير عظيمي از نيكل فرآوري شده تنها PPm 2 ذخيره پلاتين وجود دارد.

 

عيار پلاتين در يك كانسار داراي ارزش اقتصادي بين PPb10-5 است كه تقريباً از اين نظر همانند كانسارهاي طلا مي باشند.

بخش اعظم فلزات گروه پلاتين در طبيعت به صورت آلياژهاي آنها يافت مي شوند،معذالک تركيبات پلاتين و يا پالاديوم با گوگرد، آرسنيك، آنتيموان، بيسموت، مس، قلع و سرب كاني هاي ويژه پلاتين محسوب مي شود.

مهمترين كاني هاي پلاتين عبارتست از:

 

•اسپريليت PtAs

اسپريليت معمولاً مقدار كمي رديوم، آهن، پالاديوم و آنتيموان نيز در تركيب خود دارد. اسپريليت فراوانترين كاني پلاتين است.سختي اين کاني بين 6 تا 7، وزن مخصوص برابر 6/10 و مقدار پلاتين آن 58 درصد است.

 

•ژورسيت PtSb2‌

مقدار پلاتين ژورسيت 45 درصد است و تا امروز فقط در معادن پلاتين ترانسوال شناخته شده است.

 

•كوپريت Pts

سختي كوپريت 5، وزن مخصوص برابر 9 و مقدارپلاتين آن 89 درصد است.

 

•براگيت S‌(Pt, Pd, Ni)

مقدار پلاتين براگيت 59 درصد است.

 

•لوريت RuS2

سختي لوريت بين 5/7، وزن مخصوص برابر 7 و مقدار روتنيوم آن 67 درصد است.

 

•استيبيوپالادينيت PdSb3

سختي استيبيوپالادينيت 4/4، وزن مخصوص برابر 5/9 و مقدار پالاديوم آن 4/72 درصد است.

 

•فروديت PdBi 2

سختي فروديت 5/2، وزن مخصوص برابر 5/9 است و در سيستم كوبيک متبلور مي شود.

 

•ميشنريت PdBi 2

سختي ميشنريت 5/2، وزن مخصوص برابر 5/12 بوده و تا بحال فقط در معدن سودبوري پيدا شده است و در سيستم منوكلينيك متبلور مي شود.