Производства по добыче данного элемента, получении полезной продукции, отходы, загрязняющие окружающую среду

Самородный осмий в природе не найден. Он всегда связан в минералах с другим металлом платиновой группы – иридием. Существует целая группа минералов осмистого иридия. Самый распространенный из них – невьянскит, природный сплав этих двух металлов. Иридия в нем больше, поэтому невьянскит часто называют просто осмистым иридием. Зато другой минерал – сысертскит – называют иридистым осмием – в нем больше осмия. Оба эти минерала – тяжелые, с металлическим блеском, и это не удивительно – таков их состав. И, само собой разумеется, все минералы группы осмистого иридия очень редки.

Иногда эти минералы встречаются самостоятельно, чаще же осмистый иридий входит в состав самородной сырой платины. Основные запасы этих минералов сосредоточены в СССР (Сибирь, Урал), США (Аляска, Калифорния), Колумбии, Канаде, странах Южной Африки.

Ежегодная мировая добыча осмия составляет немногим более 60 кг. Мировой спрос на осмий ограничивается примерно 150 кг в год, а цены на него характеризуются устойчивой стабильностью: на протяжении нескольких лет они находятся на уровне примерно 400 долл. за унц.

Производство осмия основано на процессе выделения и разделения платиновых металлов, приводящий к разделению этих металлов и получению осмия. Другой способ выделения осмия их обогащенного сырья — прокаливание концентрата платиновых металлов на воздухе при температурах порядка 800-900°C.

Естественно, что добывают осмий совместно с платиной, но аффинаж осмия существенно отличается от способов выделения других платиновых металлов. Все их, кроме рутения, осаждают из растворов, осмий же получают отгонкой его относительно летучей четырехокиси.

Но прежде чем отгонять OsO4, нужно отделить от платины осмистый иридий, а затем разделить иридий и осмий.

Когда платину растворяют в царской водке, минералы группы осмистого иридия остаются в осадке: даже этот из всех растворителей растворитель не может одолеть эти устойчивейшие природные сплавы. Чтобы перевести их в раствор, осадок сплавляют с восьмикратным количеством цинка – этот сплав сравнительно просто превратить в порошок. Порошок спекают с перекисью бария BaO₃, а затем полученную массу обрабатывают смесью азотной и соляной кислот непосредственно в перегонном аппарате – для отгонки OsO₄.

Ее улавливают щелочным раствором и получают соль состава Na₂OsO₄. Раствор этой соли обрабатывают гипосульфитом, после чего осмий осаждают хлористым аммонием в виде соли Фреми [OsO₂(NH3)₄]Cl₂. Осадок промывают, фильтруют, а затем прокаливают в восстановительном пламени. Так получают пока еще недостаточно чистый губчатый осмий.

Затем его очищают, обрабатывая кислотами (HF и HCl), и довосстанавливают в электропечи в струе водорода. После охлаждения получают металл чистотой до 99,9% O3.

Na₂[OsO₂(OH)₄] + 3H₂ = 2NaOH + Os + 4H₂O.

Такова классическая схема получения осмия – металла, который применяют пока крайне ограниченно, металла очень дорогого, но достаточно полезного.

Осмий — компонент сверхтвердых и износостойких сплавов с иридием (детали особо точных приборов, прецизионно малые контакты), с иридием и рутением (перья для авторучек), с вольфрамом и молибденом (катоды термоионных диодов), компонент композиционного материала (электрические контакты). OsO₄ используется для окраски биологических препаратов.

Возможное вредное действие на окружающую среду при добыче и производстве осмия заключается вследствие летучести осмиевой кислоты, которая обладает токсическим действием.

При взаимодействии с азотной кислотой или смесью соляной и азотной кислот образует окись 0s0₄, которая при температурах выше 50 °С полностью улетучивается при растворении. Потеря осмия по описанному выше механизму происходит как при растворении металлического осмия, так и сплавов на различной основе, содержащих осмий, а также при растворении руд, концентратов, содержащих осмий.

4. Для известных загрязнителей окружающей среды на основе изучаемого элемента, по справочникам приведите санитарно-гигиеническую характеристику (ПДК в различных средах)

Если разделить все абиогенные элементы на три группы, то осмий можно классифицировать как агрессивный элемент, к высоким концентрациям которого во внешней среде организмы не в состоянии были приспособиться на протяжении жизни ограниченного числа поколений. Осмий – это элемент поздней вулканической деятельности. В связи с тем, что не нашел места в метаболизме организмов, вреден в малых дозах.

Тетраоксид осмия (Ангидрид осмиевой кислоты) O₄Os также окаызвает вредное воздействие на окружающую среду.