Основные свойства осмия

Осмий – металл оловянно-белого цвета с серо-голубым оттенком. Он легко поглощает водород, после чего может воепламениться при обыкновенной температуре. В мелкораздробленном состоянии осмий и некоторые его соединения являются энергичными катализаторами. При нагревании осмий окисляется перекисями натрия, калия, бария и смесью селитры с щелочью. Окисленный осмий растворим в «царской водке» и соляной кислоте. Атомная масса осмия 190,2.

Коэффициент линейного расширения при повышении температуры на ГС в интервале от 0 до 100 °C составляет 0,0000068.

При нагревании на воздухе осмий теряет массу вследствие образования летучих окислов.

Осмий абсолютно не поддается обработке давлением.

Плотность – 22,5 г/см3 (самый тяжелый МПГ).

Плавка осмия производится аппаратом, состоящим из кислородно-водородной горелки, печи и тигля. При наивысшей температуре кислородно-водородного пламени осмий не сплавляется, а превращается в синеватый порошок с металлическим блеском, В атмосфере кислородно-водородного пламени осмий легко улетучивается в виде осмиевой кислоты, вредной для здоровья, поэтому осмий и его сплавы лучше изготовлять в электропечи,

Температура плавления 3050 °C (наивысшая для платиноидов).

Температура кипения 5300 °C (самая высокая для МПГ),

Твердость по шкале Мооса 7,0 (самый твердый платиноид).

Существуют различные сплавы осмия, их насчитывается около десяти: осмий-железо, осмий-медь, осмий-олово, осмий-сера, осмий-иридий и т. д.

Чистый металлический осмий в виде мелкого порошка с металлическим блеском содержит 99,9 % осмия и 0,014 % рутения.

Запасы осмия

Содержание осмия в земной коре по одним данным составляет 9-10-10 %, по другим 5-10»6 %.

Месторождения платиновых металлов можно подразделить на два типа. Месторождения первого типа приурочены к ультраосновным породам, преимущественно дунитам, нередко ассоциирующимся с залежами хромита. К другому типу относятся месторождения, содержащие главным образом в основных породах (нориты, габбро-долериты) скопления сульфидов меди, никеля, железа. Осмий содержится в рудах месторождений обоих типов. Месторождения первого типа особенно распространены на Урале, второго типа – в Садбери (Канада) и в районе г. Норильска. Дунитовые месторождения находятся также в Южной Африке, Колумбии и США. В настоящее время руды медно-никелевых сульфидных месторождений являются одним из наиболее важных источников добычи металлов платиновой группы.

Осмий в природе встречается в виде минералов и в рассеянной форме, в виде изоморфной примеси во многих других минералах. Большинство известных минералов осмия связано с массивами ультраосновных пород, расположенных на Урале, в Южной Африке, Колумбии и США.

Основными минералами осмия следует считать природные сплавы иридия и осмия, имеющие собирательное название «осмистый иридий». Классификация различных видов осмистого иридия по их составу дана академиком В.И. Вернадским. По содержанию главных составных частей осмия и иридия ученый выделяет два главных вида: сысертскит (иридистый осмий), в котором преобладает осмий, и невьянскит (осмистый иридий), основной составной частью которого является иридий, Каждый из этих видов В.И. Вернадский делит на подвиды по признаку преобладания одной из второстепенных примесей – платины, рутения или родия.

В отличие от платины осмий не образует крупных месторождений, его кларки в 10-100 раз меньше кларков платины и палладия, что подтверждается соотношением платины и осмия в рудах различных платиноносных месторождений (табл. 3.2).

Месторождения наиболее известных типов осмистого иридия подразделяют на несколько видов.

1. Магматические, связанные:

с платиноносными дунитовыми массивами;

с перидотитовыми массивами;

с норитовым комплексом.

2. Гидротермальные – кварцевые золотоносные жилы.

3. Россыпные: элювиально-делювиальные; аллювиальные.

4. Метаморфизованные, связанные с норитовым комплексом (расположены в ЮАР).

Разнообразие типов месторождений осмистого иридия обусловливает различный состав этого минерала.

Таблица 3.2 Содержание платины и осмия в рудах различных месторождений

Месторождения сульфидных медно-никелевых руд, содержащие металлы платиновой группы, находятся в Садбери (Канада), Бушвельде (ЮАР), в районе Норильска и т. д. Первое детальное описание платиновой минерализации в медно-никелевых сульфидных рудах дано А.Д, Генкиным. Однако формы нахождения осмия в рудах этого типа до настоящего времени изучены недостаточно. Есть основания считать, что осмий, наряду с другими металлами платиновой группы, входит в кристаллические решетки сульфидов.

Установлено, что одним из основных концентратов платиновых металлов является пирротин. Различные разновидности этого минерала содержат значительную часть платины и палладия, изоморфно замещающих в них железо и никель, и, главным образом, редкие платиновые металлы – рутений, родий, иридий и осмий. Высокое содержание пирротина в перерабатываемых медно-никелевых сульфидных рудах свидетельствует о том, что абсолютное содержание в них такого ценного компонента, как осмий, довольно значительно.

Природные объекты, содержащие осмий в заметных количествах, не исчерпываются перечисленными породами и рудами.

Установлено, что изотоп рений-187, содержание которого в природном рении составляет 62,93 %, является радиоактивным и в результате р-распада превращается в изотоп осмий-187. Вследствие этого природные материалы, обогащенные рением, должны содержать повышенное количество осмия. В результате применения оригинальной методики это предположение подтверждено учеными на примере руд Джезказганского месторождения.

Заметные количества осмия определяются и в метеоритах: в каменных – 5-10 -5 и 0,91–10-4 %, в железных – 0,2-10-3 %.

Производство осмия

Итак, несмотря на то, что кларк осмия в земной коре примерно равен кларку платины, объем производства этого редкого платинового металла в мире невелик и составляет без учета запасов бывшего СССР немногим более 100 кг в год. Это объясняется весьма ограниченными и быстро истощающимися запасами осмистого иридия во всем мире, В то же время переработку сульфидных медно-никелевых руд – крупного источника получения осмия – осуществляют по различным технологическим схемам получения меди и никеля. В процессе переработки такого сырья осмий как бы «размазывается» по различным полупродуктам, отвальным шлакам, сбросным и оборотным растворам, пылям и газам. Извлечь осмий из множества указанных продуктов – сложная задача, которая стоит в настоящее время перед химиками и металлургами,