从“垃圾元素”到“爱情金属”,它是怎么咸鱼翻身的?

作者: 老徐诺维奇

来源: 科学大院

发布日期: 2020-08-24

本文详细介绍了铂元素从被视为“垃圾”到成为“爱情金属”的转变过程,以及其在工业和生活中的广泛应用。文章还探讨了铂在全球的分布、中国的需求和依赖情况,以及铂在不同领域的具体用途,如首饰、玻璃制造、催化剂、汽车工业、仪器仪表和生物医药等。

有一种元素,在商人的口中,它“寓意爱情始终如一、承诺永恒不变的本质,素有‘爱情金属’之称”。不过,当初被人们发现时,它可是受尽嫌弃的“垃圾”。这条逆袭之路,它是怎么走过来的?

16世纪,西班牙人发现从南美殖民地返航的西班牙大帆船带来了一些从没见过的银白色金属颗粒。当时,大家都不知道它们有什么用,所以,销路不好,销售价格自然很低。当然,很快就有心思活络的人发现了它的特点:银白色,那不就是白银的颜色么?那就用它来铸“银”币好了……没错,这就是这种金属颗粒的第一个用处:制造假币。

西班牙银币(银元)可是几百年里风行全球的硬通货币,“dollar”,这个词原本就指西班牙银币。

在明清时期,西班牙在南美使用奴隶开采银矿,铸造的银元通过茶叶丝绸瓷器贸易大量输入东方,硬生生把明清以前使用铜钱的传统给扭转成了银子作为主要货币。银元作为货币流通一直延续到了建国初期,人民币才彻底终结了银元的流通,但是至今语言中依然有着大量的使用银元的留存。比如,“一块钱”,“元”怎么叫“块”,当然是来自一块银元一元钱的习惯。

所以,用没人要的廉价金属材料去造银币,利润当然大大的有。当然,造假币这种行为,西班牙国王第一个不能忍。暴怒的国王下令,把所有的假币和原材料一起扔进大海,彻底销毁它们。于是,很久以来,这种来自南美的银白色金属都伴随着一个标签“廉价、有害、垃圾”。

直到另一批商人发现了它的用处,并且通过炒作让它咸鱼翻了身,进入了典型的贵金属行列。这个用处就是做首饰。现在你应该意识到了,这个银白色的元素叫做铂,也就是俗称的“白金”或者“铂金”。

为什么首饰商会选中铂这个元素呢?首饰商告诉我们:“白金有永不褪色的永恒特质,寓意爱情始终如一、承诺永恒不变的本质。”其实,选铂来做首饰还是和金差不多的原因。铂有很好的抗腐蚀能力,抗酸腐蚀能力略弱于金,但是有非常强的抗碱腐蚀能力,也不容易被汗水里的氯离子和化妆品里存在的的硫铅汞之类的元素腐蚀损坏或者变色。所以看着像银但是比银不易变色,还比较坚硬不易变形,容易做得轻巧,就非常适合贵族们穿戴和炫耀。

铂元素的分布在世界上是非常不均衡的,早期的铂出产自中美洲的大哥伦比亚地区,现在的铂绝大多数来自南非,2018年美国地质调查局的数据显示南非的铂的储量占全世界的90%以上,而总产量上南非7家矿业企业占了全世界的80%以上,出口量占全世界的76.6%。

我国目前是铂的第一消耗大国,但是铂储量和产量都比较低,主要是金川的矿里有一些伴生的铂,另外一些铜矿和铜镍矿也少量出产铂。总体来说,近年来中国铂的年产量不到年需求量的零头,总地质储量只够三四年的消耗。从数据上看,近年来中国大量依赖从南非、俄罗斯进口铂金属和从日本、德国等发达国家进口铂工业制成品或者半成品,对外的依存度超过95%,并且仍在进一步增加。

我国的铂需求里,六成左右是首饰。但是,全球的铂需求里,六成以上是工业需要。那么,在工业上,铂可以干些啥?铂族元素具有优良的抗氧化耐腐蚀特性,特别是耐碱性腐蚀,有很好的吸附、催化活性,广泛应用于玻璃、石油炼化、汽车、化工、电子、医疗及生物制药等领域,而且还有潜在的爆发点。

中国铂消耗增长最快的是玻璃制造领域。因为铂族元素耐碱腐蚀,可以用于制造高级玻璃和玻璃纤维时所用到的白金坩埚、铂铑合金漏板、搅拌棒、喷丝嘴等工具。熔融的玻璃通过铂铑合金漏板、铂喷嘴拉成细丝成为玻璃纤维的原材料。

另一个消耗铂的大户是催化剂。基于铂族元素的特殊催化活性,不管是石化、化工还是汽车领域,都大量使用铂族元素催化剂。在石油炼化领域,铂和钯等铂族元素被广泛应用于加氢、脱氢、重整、裂解等反应的催化剂中。而氨氧化生产硝酸的中用到的催化剂是很大很重的铂铑合金网。石化等大化工,特点是“大”,设备大,催化剂的用量也大,对铂的使用比项链戒指夸张多了。

至于汽车工业消耗大量的铂,主要是因为针对汽车尾气的催化剂中使用了铂网,用于减少尾气污染排放。这个铂网很可能比一枚普通的婚戒用铂还多点,所以中国汽车行业消耗的铂也是非常可观的,不过这部分的铂回收率很高,基本实现了元素的循环利用。

另外,目前的氢燃料电池动力汽车方案,主要依赖铂电极进行电化学反应发电产能和利用粉末状的铂和钯通过表面吸附氢分子储氢。因此,氢能源车辆,需要消耗大量的铂和钯,预计氢能源车辆一旦在国内推广开来,单纯用于车用电极的铂钯元素就可能达到现在的总消耗水平,更不要说车上那个装满了铂和钯的氢气吸附容器的金属用量远远多于电极。

在仪器仪表工业中,铂族元素用作电接点、火花塞电极、高温发热体和电位器绕组材料。最经典的工业应用是利用铂铑合金热电偶制成的温度计。家用体温计如果不想用经典的水银温度计,那么使用热电偶的电子体温计最合适不过了。

生物医药方面,国内在医药方面消耗的铂占比不大。铂元素化合物存在对细胞的抑制作用,使得它成为了一类重要的抗癌药物的基础,比如中学课本里出现的铂抗癌药物代表顺铂。

早期的摄影术里,银不是唯一的选项。或者说,银盐法是依靠性价比胜出的方案。当时有一种摄影术使用铂和钯,称作铂金印相或者铂钯印相。由英国人威廉•威立斯(William Willis)于十九世纪中期发明的这种手工技术,使用铂盐和钯盐直接在相纸上成像,成本较高,但是印出来的作品有独特的质感,并且不易褪色,能够长期保存。所以,在博物馆里有时候能看到由铂钯印像术制作的一些保存至今的历史人物的照片。

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