استحصال پلاتین خالص با روشی نوین
نويسنده:بهاره صفوي
پژوهشگران کشورمان براي نخستين بار به دانش استحصال پلاتين از کاتاليست هاي مستعمل صنايع نفت و پتروشيمي دست يافتند. اهميت اين طرح زماني بيشتر مشخص مي شود که بدانيم روشهاي استحصال متداول در جهان معمولا از اين مزايا برخوردار نيستند. در واقع اين روش الگوي جديدي از جداسازي گزينشي را مطرح مي کند. در اين طرح که مراحل آزمايشگاهي آن پس از 2 سال به پايان رسيده است ، با روش لي چينگ سيانوري ، پلاتين خالص با عيار 99 درصد به دست آمده است. اين طرح هم اکنون وارد مرحله نيمه صنعتي شده است. هزينه سرمايه گذاري پايين ، سرعت عمل بالا، بازيافت بالا، خلوص بالا و قابليت توسعه به کاتاليست هاي مشابه از مزاياي اين روش است.
پلاتين با منشاء طبيعي از مدت زمان طولاني شناخته شده است. اگر چه اين فلز از سوي هندي ها از زمانهاي قديم استفاده مي شد؛ اما اولين بار اروپاييان ظهور پلاتين را به سال 1557 نسبت داده اند. پلاتين اولين بار در معادن امريکاي مرکزي بين پاناما و مکزيک يافت شد. اسپانيايي ها زماني که اين فلز را کشف کردند، نام آن را پلاتينا يا نقره کوچک نهادند. پلاتين اولين بار از سوي يک ستاره شناس به نام آنتونيا ديولا کشف شد که به صورت يک ناخالصي همراه طلا بود. اگر چه پلاتين در انگلستان کاربرد پيدا کرد و در جامعه سلطنتي رسوخ يافت ؛ اما از انتشار آن تا سال 1748 جلوگيري شد؛ اما امروزه پلاتين قيمتي تر از طلاست.
پلاتين فلزي است به رنگ سفيد متمايل به خاکستري با نماد عدد اتمي 78 ، وزن اتمي 159.7 ، وزن مخصوص 21.45 گرم بر ميلي ليتر، سختي 3.5 در مقياس موس ، سخت ، قابل انعطاف ، شکل پذير، قيمتي ، مقاوم در برابر خوردگي ، نقطه جوش 3827 درجه سانتيگراد. نقطه ذوب 1772 درجه سانتيگراد عناصر گروه پلاتين را پالاديم ، اسميوم ، ايريديم ، روديم و روتنيم تشکيل مي دهند. پلاتين در جواهرسازي ، تجهيزات آزمايشگاهي ، دندانپزشکي ، صنايع الکتريکي و الکترونيکي صنايع اتومبيل سازي و صنايع شيميايي به کار مي رود و بصورت خالص به رنگ سفيد - نقره اي زيبايي است.خواص کاتاليزوري 6 فلز گروه پلاتين بسيار مهم ، شاخص و برجسته است. مقاومت در برابر کدري و خوردگي باعث مي شود که در جواهرسازي بسيار عالي باشد. مقاومت در برابر عوامل شيميايي دماي بالا و خواص الکتريکي پايدار از خواص بسيار مهم و برجسته اين فلز است.
اين خواص استفاده صنعتي آن را توسعه داده است.ليکن اين فلز اگر تحت تاثير سيانيدها، سولفو و قليايي هاي خورنده قرار گيرد، آسيب مي بيند. پلاتين همراه با مقادير کمي از فلزات هم گروه خود يافت مي شود. عيار پلاتين در يک کانسار داراي ارزش اقتصادي بين 5 تا 10 ميليون در قسمت است که تقريبا همانند کانسارهاي طلاست.فراموش نکنيم پلاتين فلز قيمتي است وغلظت پلاتين در خاک ، آب و هوا بسيار اندک است. در بعضي مناطق ، بويژه در آفريقاي جنوبي ، شوروي و ايالات متحده مي توان نهشته هايي را يافت که غني از پلاتين هستند. در واقع پلاتين يکي از اجزاي اصلي بسياري از محصولات فلزي مانند الکترود است و در بعضي واکنش هاي شيمايي به عنوان کاتاليزور به کار مي رود. معمولا پلاتين در درمان سرطان به عنوان دارو به کار مي رود. در اين ميان اثراتي که پلاتين بر روي سلامتي دارد به نوع پيوندهاي تشکيل شده و ميزان ايمني شخص بستگي دارد.
پلاتين فلز خطرناکي نيست ؛ اما نمکهاي پلاتين عوارض مختلفي مانند تغيير DNA، سرطان ، واکنش هاي آلرژي در پوست و غشاي مخاطي ،آسيب اندام هايي مانند روده ، کليه و مغز استخوان و آسيب شنوايي ايجاد مي کنند. در نهايت ممکن است پلاتين سميت ديگر مواد شيميايي خطرناک را مانند سلنيم در بدن تشديد کند. البته هنوز ثابت نشده که کاربرد پلاتين در محصولات فلزي باعث ايجاد مشکلات زيست محيطي مي شود؛ اما ثابت شده که در محيطهاي کاري عوارض شديدي را براي سلامتي ايجاد مي کند. در ضمن پلاتين از اگزوز ماشين هايي که بنزين سرب دار مصرف مي کنند، وارد هوا مي شود. در نتيجه در گاراژها و تونلها ميزان پلاتين در هوا بيشتر از حد معمول است. همچنين اثرات پلاتين روي جانوران و محيط زيست هنوز به صورت دقيق بررسي نشده است. تنها چيزي که مي دانيم اين است که پلاتين پس از جذب در ريشه گياهان تجمع مي يابد. اين که آيا خوردن ريشه گياهاني که حاوي پلاتين هستند براي انسان و جانوران مضر است يا نه ، هنوز معلوم نيست. اين در حالي است که ميکروارگانيسم هاي موجود در خاک قادرهستند پلاتين را به ماده اي مضرتر تبديل کنند؛ اما در اين باره اطلاعات اندکي در دست است.
اين طرح از جنبه هاي مختلفي قابل توجه است و زمينه هاي تحقيقات ديگري را فراهم مي کند، چرا که استحصال پلاتين وعناصر هم خانواده آن بصورت گزينشي انجام مي شود، استحصال در دما و فشار بالا و بسرعت و در فاز بخار انجام مي شود و نياز به آماده سازي اوليه کاتاليست همچون کک زدايي آسياب کردن و غيره نيست. در ضمن در اين روش کمپلکس هاي خالص سيانوري پلاتين بطور مستقيم تشکيل مي شوند که براحتي قابل جداسازي و بررسي هستند و پايه کاتاليست سالم باقي مي ماند و پس از کک زدايي آزمونها نشان مي دهد سطح و مقاومت خود را از دست نداده اند. روشهاي استحصال متداول در جهان معمولا از اين مزايا برخوردار نيستند اين روش الگوي جديدي از جداسازي گزينشي را مطرح مي کند. هرچند اجراي اين طرح از لحاظ علمي و اقتصادي بسيار مهم است و امکان صادرات هم وجود دارد ليکن محدوديت منابع جهاني و عدم دسترسي به منابع پلاتين در داخل حفظ منابع موجود را مطرح مي کند از طرفي اين فلز بعنوان فلز گرانبها محسوب مي شود و ورود و خروج آن تحت ضوابط خاصي است.
طرح استحصال پلاتين از سوي پژوهشگران ايراني تحت حمايت هيچ سازماني نبوده است و جز طرحهاي اختصاصي محسوب مي شود. با توجه به مزاياي طرح از لحاظ اقتصادي و علمي با اجراي آن در مقياس صنعتي و حرکت به سمت ساخت کاتاليست ها گام بزرگي در جهت ايجاد فناوري و خودکفايي برداشته خواهد شد. اين طرح در حال حاضر در مقياس نيمه صنعتي آماده است و باتوجه به اين که فناوري آن بومي است ، هيچگونه وابستگي در تجهيزات به خارج وجود ندارد.
پلاتين با منشاء طبيعي از مدت زمان طولاني شناخته شده است. اگر چه اين فلز از سوي هندي ها از زمانهاي قديم استفاده مي شد؛ اما اولين بار اروپاييان ظهور پلاتين را به سال 1557 نسبت داده اند. پلاتين اولين بار در معادن امريکاي مرکزي بين پاناما و مکزيک يافت شد. اسپانيايي ها زماني که اين فلز را کشف کردند، نام آن را پلاتينا يا نقره کوچک نهادند. پلاتين اولين بار از سوي يک ستاره شناس به نام آنتونيا ديولا کشف شد که به صورت يک ناخالصي همراه طلا بود. اگر چه پلاتين در انگلستان کاربرد پيدا کرد و در جامعه سلطنتي رسوخ يافت ؛ اما از انتشار آن تا سال 1748 جلوگيري شد؛ اما امروزه پلاتين قيمتي تر از طلاست.
پلاتين فلزي است به رنگ سفيد متمايل به خاکستري با نماد عدد اتمي 78 ، وزن اتمي 159.7 ، وزن مخصوص 21.45 گرم بر ميلي ليتر، سختي 3.5 در مقياس موس ، سخت ، قابل انعطاف ، شکل پذير، قيمتي ، مقاوم در برابر خوردگي ، نقطه جوش 3827 درجه سانتيگراد. نقطه ذوب 1772 درجه سانتيگراد عناصر گروه پلاتين را پالاديم ، اسميوم ، ايريديم ، روديم و روتنيم تشکيل مي دهند. پلاتين در جواهرسازي ، تجهيزات آزمايشگاهي ، دندانپزشکي ، صنايع الکتريکي و الکترونيکي صنايع اتومبيل سازي و صنايع شيميايي به کار مي رود و بصورت خالص به رنگ سفيد - نقره اي زيبايي است.خواص کاتاليزوري 6 فلز گروه پلاتين بسيار مهم ، شاخص و برجسته است. مقاومت در برابر کدري و خوردگي باعث مي شود که در جواهرسازي بسيار عالي باشد. مقاومت در برابر عوامل شيميايي دماي بالا و خواص الکتريکي پايدار از خواص بسيار مهم و برجسته اين فلز است.
اين خواص استفاده صنعتي آن را توسعه داده است.ليکن اين فلز اگر تحت تاثير سيانيدها، سولفو و قليايي هاي خورنده قرار گيرد، آسيب مي بيند. پلاتين همراه با مقادير کمي از فلزات هم گروه خود يافت مي شود. عيار پلاتين در يک کانسار داراي ارزش اقتصادي بين 5 تا 10 ميليون در قسمت است که تقريبا همانند کانسارهاي طلاست.فراموش نکنيم پلاتين فلز قيمتي است وغلظت پلاتين در خاک ، آب و هوا بسيار اندک است. در بعضي مناطق ، بويژه در آفريقاي جنوبي ، شوروي و ايالات متحده مي توان نهشته هايي را يافت که غني از پلاتين هستند. در واقع پلاتين يکي از اجزاي اصلي بسياري از محصولات فلزي مانند الکترود است و در بعضي واکنش هاي شيمايي به عنوان کاتاليزور به کار مي رود. معمولا پلاتين در درمان سرطان به عنوان دارو به کار مي رود. در اين ميان اثراتي که پلاتين بر روي سلامتي دارد به نوع پيوندهاي تشکيل شده و ميزان ايمني شخص بستگي دارد.
پلاتين فلز خطرناکي نيست ؛ اما نمکهاي پلاتين عوارض مختلفي مانند تغيير DNA، سرطان ، واکنش هاي آلرژي در پوست و غشاي مخاطي ،آسيب اندام هايي مانند روده ، کليه و مغز استخوان و آسيب شنوايي ايجاد مي کنند. در نهايت ممکن است پلاتين سميت ديگر مواد شيميايي خطرناک را مانند سلنيم در بدن تشديد کند. البته هنوز ثابت نشده که کاربرد پلاتين در محصولات فلزي باعث ايجاد مشکلات زيست محيطي مي شود؛ اما ثابت شده که در محيطهاي کاري عوارض شديدي را براي سلامتي ايجاد مي کند. در ضمن پلاتين از اگزوز ماشين هايي که بنزين سرب دار مصرف مي کنند، وارد هوا مي شود. در نتيجه در گاراژها و تونلها ميزان پلاتين در هوا بيشتر از حد معمول است. همچنين اثرات پلاتين روي جانوران و محيط زيست هنوز به صورت دقيق بررسي نشده است. تنها چيزي که مي دانيم اين است که پلاتين پس از جذب در ريشه گياهان تجمع مي يابد. اين که آيا خوردن ريشه گياهاني که حاوي پلاتين هستند براي انسان و جانوران مضر است يا نه ، هنوز معلوم نيست. اين در حالي است که ميکروارگانيسم هاي موجود در خاک قادرهستند پلاتين را به ماده اي مضرتر تبديل کنند؛ اما در اين باره اطلاعات اندکي در دست است.
گام به گام تا توليد
بخش اعظم پلاتين توليدي جهان از سوي کشورهاي آفريقاي جنوبي ، روسيه ، کانادا و امريکا توليد مي شود. به گفته مهندس محمود بيگي ، مجري طرح و کارشناس تحقيق و توسعه ، رشد بسيار سريع مصرف ، منابع توليد محدود و انحصاري ، قيمت بالا، خواص کاتاليستي عالي و کاربردهاي الکترونيکي ، الکتريکي و صنعتي وسيع ، استفاده مجدد و بهينه از پلاتين موجود در جهان را اجتناب ناپذير کرده است. شرکت سرمايه گذاري صنايع شيميايي ايران اولين توليد کننده الکيل بنزن خطي در ايران است. براي توليد الکيل بنزن خطي از پارافين هاي خطي دز گستره کربني 10 الي 13 استفاده مي شود. اين پارافين ها در حضور کاتاليست حاوي 0.4 درصد پلاتين روي الومينا به الفين هاي خطي تبديل مي شوند عمر مفيد اين کاتاليست حدود 45 روز است و در هر دوره حدود 2 هزار کيلوگرم از کاتاليست مصرف مي شود و پس از اين دوره اين کاتاليست ها ديگر، مستعمل محسوب مي شوند. الفين حاصل از اين فرايند در حضور يک کاتاليست اسيدي و بنزن به الکيل بنزن خطي که ماده اوليه ساخت شوينده هاي خانگي است تبديل مي شود.در فرايند توليد الکيل بنزن خطي سالانه حدود 15 تن کاتاليست حاوي 0.4 درصد پلاتين استفاده مي شود. (4 کيلو گرم به ازاي هر تن کاتاليست) اين کاتاليست ها پس از استفاده انبار مي شوند.راهي به سوي خودکفايي
به گفته بيگي ، طرح استحصال پلاتين با هدف جداسازي پلاتين از اين کاتاليست ها با همکاري دانشگاه صنعتي اصفهان در سال 1380 تعريف شد وتا سال 1383 مراحل آزمايشگاهي آن به اتمام رسيد از اين سال طرح دنبال و در سال 1385 به صورت واحد نيمه صنعتي اجرا شد. در اين طرح 2 روش ليچينگ اسيدي وقليايي مطرح شد که هر دو روش به نتيجه مطلوب منجر شد. در روش ليچينگ سيانوري علاوه بر اين که پايه کاتاليست سالم مي ماند پلاتين و عناصر هم گروه آن به صورت گزينشي از کاتاليست جدا مي شوند در اين روش کمپلکس هاي سيانوري پلاتين تشکيل مي شوند و اين کمپلکس ها از سوي رزينهاي آنيوني جذب مي شوند و سپس با سوزاندن رزين پلاتين پودري حاصل مي شود. اين پودر بعد از خالص سازي در 1800 درجه سانتيگراد تبديل به ورق يا شمش پلاتين با خلوص بالا مي شود. بيگي مي افزايد: هزينه سرمايه گذاري پايين ، سرعت عمل بالا، بازيافت بالا، خلوص بالا و قابليت توسعه به کاتاليست هاي مشابه از مزاياي اين روش است.از اين کار يک مقاله در مجله APPLID CATALYSIS به چاپ رسيده است. اين روش به راحتي براي کاتاليست هاي اتومبيل قابل کاربرد است.اين طرح از جنبه هاي مختلفي قابل توجه است و زمينه هاي تحقيقات ديگري را فراهم مي کند، چرا که استحصال پلاتين وعناصر هم خانواده آن بصورت گزينشي انجام مي شود، استحصال در دما و فشار بالا و بسرعت و در فاز بخار انجام مي شود و نياز به آماده سازي اوليه کاتاليست همچون کک زدايي آسياب کردن و غيره نيست. در ضمن در اين روش کمپلکس هاي خالص سيانوري پلاتين بطور مستقيم تشکيل مي شوند که براحتي قابل جداسازي و بررسي هستند و پايه کاتاليست سالم باقي مي ماند و پس از کک زدايي آزمونها نشان مي دهد سطح و مقاومت خود را از دست نداده اند. روشهاي استحصال متداول در جهان معمولا از اين مزايا برخوردار نيستند اين روش الگوي جديدي از جداسازي گزينشي را مطرح مي کند. هرچند اجراي اين طرح از لحاظ علمي و اقتصادي بسيار مهم است و امکان صادرات هم وجود دارد ليکن محدوديت منابع جهاني و عدم دسترسي به منابع پلاتين در داخل حفظ منابع موجود را مطرح مي کند از طرفي اين فلز بعنوان فلز گرانبها محسوب مي شود و ورود و خروج آن تحت ضوابط خاصي است.
طرح استحصال پلاتين از سوي پژوهشگران ايراني تحت حمايت هيچ سازماني نبوده است و جز طرحهاي اختصاصي محسوب مي شود. با توجه به مزاياي طرح از لحاظ اقتصادي و علمي با اجراي آن در مقياس صنعتي و حرکت به سمت ساخت کاتاليست ها گام بزرگي در جهت ايجاد فناوري و خودکفايي برداشته خواهد شد. اين طرح در حال حاضر در مقياس نيمه صنعتي آماده است و باتوجه به اين که فناوري آن بومي است ، هيچگونه وابستگي در تجهيزات به خارج وجود ندارد.