铂族金属的相互分离--中国电子废料网_电子垃圾的世界_百度空间

①锇、钌与其他铂族金属的分离 由于锇、钌在火法或湿法的富集提取过程中容易造成分散和损失,因此应尽早与其他铂族金属分离并回收。
    分离锇、钌最经济有效的方法是氧化蒸馏,即用一种强氧化剂使锇、钌氧化成四氧化物并使之挥发,分别用碱液和盐酸吸收。
    经过富集提取后的富铂族金属物料,如果不含硫或含少量硫,物料的性质又适合于氧化蒸馏(未受300℃以上火法处理)时应考虑优先分离回收锇、钌。当然,是否进行氧化蒸馏分离锇、钌,还应考虑经济因素。
    常用的氧化蒸馏分离锇、钌的方法有以下几种。
    通氯加碱蒸馏法氯气通入碱液(NaOH)后生成的强氧化剂次氯酸钠,使锇、钌氧化成四氧化物挥发。蒸馏可在搪玻璃的机械搅拌反应器中进行。物料用水浆化后加入反应器并加热至近沸,然后定期加入浓度20%的NaOH并不断通入氯气,保持溶液的pH值为6~8,锇、钌的四氧化物一起挥发,分别用盐酸吸收钌,氢氧化钠溶液吸收锇。蒸馏过程一般延续6~8h。此法的优点是比较经济,操作也较简单。缺点是由于贱金属及某些铂族金属及某些铂族金属离子在碱液中生成的沉淀包裹被蒸馏物料的表面,从而使锇、钌的蒸馏效率有所降低。另外,其他贵金属在蒸馏过程中基本不溶解,需经另一过程溶解后才能分离提取。
    硫酸一溴酸钠法该法根据实际操作过程特征又可分为“水解蒸馏”和“浓缩蒸馏”。“水解蒸馏”是将溶液先中和,水解,使锇、钌生成氢氧化物;蒸馏时将水解沉淀浆化,然后放人反应器内,同时加入溴酸钠溶液,升高温度到40~50℃时,加入6mol/L硫酸,再升温至95—100℃,此时锇、钌即生成四氧化物挥发,挥发物分别用氢氧化钠和盐酸吸收。“浓缩蒸馏”则首先将溶液浓缩,然后将浓缩液转入蒸馏器加入等体积的6mol/L硫酸,升温到95~100℃,缓慢加入溴酸钠溶液,直至锇、钉蒸馏完毕。两者相比,“水解蒸馏”可以保证锇、钌有较高的回收率,但操作过程长,水解产物过滤分离较难。浓缩蒸馏则操作简单,但蒸馏效果不够稳定。
     调整pH值加溴酸钠法此法的优点是不加硫酸,蒸馏后的氯配合物可接着进行其他贵金属元素的分离。但对锇的蒸馏效果很pH仅适用5-1钌的溶液。蒸馏前将溶液浓缩赶酸加水稀释,使pH值为0.5~1.0,然后装入蒸馏器中加热至近沸,再加入澳酸钠溶液和氢氧化钠溶液,使pH值升高。当大量的四氧化钌馏出时,停止加入{bfb}钠,继续加入溴酸钠直至钌蒸馏完毕。钌的馏出率几乎达到{bfb}.
    硫酸加氯酸钠法 氯酸钠在硫酸的作用下产生初生态氧和初生态氯,不仅使铂族金属氧化溶解,而且能把锇、钌氧化成四氧化物挥发出来。蒸馏时,将铂族金属精矿用1. 5mol/L硫酸浆化并加入反应器中,加热至近沸后,缓慢加入氯酸钠溶液,几小时后,锇、钌氧化物便先后挥发出来,继续加入氯酸钠溶液,直至锇、钌xx挥发。蒸馏过程一般延续8~12ho蒸馏完毕,断开吸收系统与蒸馏器的连接导管,将蒸馏器的排气管与排风系统相连,然后向蒸馏器内通入氯气,使其他铂族金属和金xx溶解,以便进一步处理,99%提取这些物质。此法的优点是锇、钌的蒸馏效率高,均可达99%,且可同时使其他贵金属(除银外)转入溶液。
    过氧化钠熔融后用硫酸加溴酸钠法当固体物料中的锇、钌不能直接用上述方法蒸馏时,可采用此法。例如分离其他铂族金属以后的含锇、钌的不溶残渣,含锇、钌的金属废料、废件等。操作时,将物料与3倍量的Na2 o2混合,装入底部垫有Na2 02的铁坩埚,表面再覆盖一层Na2 02,装料坩埚在700℃加热,待xx熔化后,取出坩埚并冷却。冷凝后的熔块用水浸取,得到的浆料即可加入蒸馏器进行蒸馏分离回收锇和钌。
   ②金与铂族金属的分离在含铂族金属的物料中,通常总含有金,而金由于极易还原,即使是很弱的还原剂都能使之从溶液中还原析出。甚至当溶液的酸度降低,容器的内壁不干净或将溶液陈放,都有金自溶液中还原析出。因此,在铂族金属相互分离之前,总是先分离金。下面介绍可供选择应用于生产的一些方法。
    还原沉淀法 可供选择应用生产的还原剂有FeSO4、SO2、H2C2O4.NaNO2、H2O2、Na2 SO3等。用FeSO4还原时,虽然可以达到满意的分金效果,但是使贵金属溶液中带进了Fe3+ (Fe2+),影响铂族金属相互间的分离。当溶液中仅含金、铂、钯时,可以考虑采用,因为FeSO4易获得,比较经济,而且Fe3+( Fe2+)的存在,不影响铂与钯的分离。用H2 C2 O4作还原剂分离金,也是一个效果很好的方法。但溶液要求控制一定的酸度,且有过量H2 C2 O4留于沉金母液,影响铂族金属分离,因而多用于粗金的提纯。亚硝酸钠还原法,其实质是金被还原析出时,铂族金属生成稳定的亚硝基配合物留在溶液中而实现金与铂族金属的分离。当溶液中有铜、铁、镍等贱金属离子存在时,可水解生成氢氧化物沉淀和还原析出的金混在一起,固液分离后,滤饼需进一步用酸处理将贱金属氢氧化物溶解。当溶液中含有钯、锇、钌时不宜采用此法,因为钯有可能生成氢氧化物沉淀造成分散,而锇和钌的亚硝基配合物在转变为氯配合物时,会造成氧化挥发损失。SO2还原分离金,是一个经济、简便、效果好的方法,而且不影响分金后铂族金属的相互分离。其反应式如下。
    2 HAuCl4 +3SO2 +6H2O=====2Au+ +3H2 SO4 +8HC1
    还原过程主要控制溶液中金的浓度、酸度、温度和SO,通入的速率。金的浓度在10~90g/L时,还原效率均大于99%。用SO2( H2SO3)还原分离金时,溶液中的Pt(Ⅳ)、Pd(Ⅳ)、Ir(Ⅳ)被还原为Pt(Ⅱ)、Pd(Ⅱ)、Ir(Ⅱ)。用过氧化氢还原分离金时,其反应式为
    2AuCI3+3H2O=====2Au↓+6HCl+3O2
    还原时需加入碱中和反应生成的酸。此法需要过量很多的H2O2。
    溶剂萃取法有多种萃取剂可用来萃取金,实现与铂族金属的分离。例如:醋酸乙酯、乙醚、异丙醚、异戊醇、醋酸异戊酯、甲基异丁基酮、磷酸三丁酯、二丁基卡必醇、酰胺N503等。但仪二丁基卡必醇(DBC)和甲基异丁基酮(MIBK)得到工业应用。醋酸异戊酯萃取金时,有机相:水相=1:1,三级逆流萃取,用水四级逆流反萃,相比为1:1,金的萃取率及反萃率均可达99. 9%,而铂族金属几乎xx不被萃取。用甲基异丁基酮萃取金时,相比为1:1,十二级逆流萃取,萃取原液的酸度4.5~Smol/L HC1时,金的萃取率可达99.o%~99.9%,铂、钯、铑、铱不被萃取。用磷酸三丁酯( TBP)萃取金的效率可达99. 99%,铂、钯不被萃取。用酰胺N503萃取分离金时,有机相:水相一1:2,反萃剂为醋酸钠,有机相;水相=3:1,经三级萃取和反萃,金的萃取率和反萃率均在99%以上。反萃液经草酸还原可得到纯度99. 99%的海绵金。目前应用于生产的萃取剂是二丁基卡必醇,它具有挥发率低(沸点254.6℃),闪点高(约118℃)以及在水中溶解度低(0.3%)的优点。国际镍公司在英国伦敦的阿克统精炼厂最早使用,其生产装置于1971年10月投产,我国的工业化装置于1982年建成投产。
    ③铂与钯、铑、铱的分离生产中主要采用沉淀法、水解法和萃取法使铂与其他铂族金属分离。但萃取法分离铂一般在分离钯以后进行。
    氯化铵沉淀法此法是铂生产中的传统方法。钯和铱在溶液煮沸或加入弱还原剂(如氢醌、抗坏血酸、食糖等)时,保持低价,不被氯化铵沉淀而留在溶液中。操作时,将溶液煮沸,然后直接加入固体氯化铵并不断搅拌,这时生成蛋黄色的氯铂酸铵(NH4)2PtCl6沉淀,直至加氯化铵不产生沉淀为止。经冷却并过滤,得到的氯铂酸铵沉淀用5% NH4CI溶液洗涤。实践表明,溶液中铂的浓度在50 g/L以上时,回收率可达99%以上。氯铂酸铵沉淀中夹带的少量钯、铑、铱,可以在铂精炼的废液中回收。
    水解法这是分离铂的有效方法之一。铂族金属的氯配合物溶液,用碱中和至pH值为4~8时,除铂以外的铂族金属均形成含水氧化物沉淀,过滤后即与留在溶液中的铂分离。分离时要向含铂的氯配合物溶液加入NaCI并蒸至近干,使铂族金属转变为钠盐,中和时不能用NH4OH,它会使铂部分呈铵盐沉淀,同时应加入氧化剂(如溴酸钠).使钯、铑、铱保持高价状态而水解,生成过滤性能较好的水解沉淀。水解法也是铂精炼的重要方法。但当溶液中含有较多量的其他铂族金属、金或贱金属时不宜采用,因为水解将生成大量的氢氧化物沉淀,使固液分离困难,铂的分离效率降低。
溶剂萃取法用于萃取铂的含磷萃取剂有磷酸三丁酯( TBP)、三正辛基氧化膦(TOPO)、三烷基氧化膦(TAPO)、烷基磷酸二烷基酯( P218)等。胺类萃取剂主要有叔胺(N235)、三正辛胺(TOA)、胺衍生物(N503、Al01)。伯胺、仲胺及季铵盐虽然对铂有很强的萃取能力,但反萃较困难,实践意义不大。含硫萃取剂有二辛基亚砜(DEHSO)、石油亚砜(PSO)等。
    ④钯与其他铂族金属的分离 实现钯与铂族金属的分离,除萃取法外,还有下述方法。
    黄药沉淀法 黄药(黄原酸盐)是选矿过程中广泛应用的捕收剂,价格低廉。乙基黄药(乙基黄原酸钠)与钯离子作用生成乙黄原酸钯Pd( C2H5Ocss)2沉淀,其溶度积为3×10-43。金也生成AuC2H5Ocss沉淀,其溶度积为6×10-30。铂、铑、铱因乙黄原酸盐的溶度积很大而不被沉淀。所以,在用黄药沉淀铂前,应先用其他方法分离金,或者用黄药使金、钯与其他铂族金属分离后再进行金、钯分离。黄药沉淀分离钯(金)的条件为:溶液pH值为0. 5~1.5,室温;黄药用量为理论量的1.1—1.3倍;反应时间为30~60min。操作时首先用NaOH溶液调整溶液的pH值至0.5—1.5,然后按要求的用量加入乙基黄药并充分搅拌,到预定的反应时间后,即可过滤得到钯(金)的沉淀,钯的沉淀率可达99. 9%,金的沉淀率大于99%,铑、铱、铜、镍、铁的沉淀率小于1%,铂的沉淀率在2%~12%波动。此法的优点是操作简便、过程迅速、成本低廉,钯(金)的分离彻底。缺点是有令人不快的气味,且铂的沉淀率较高。
    无水二氯化钯法氯亚钯酸溶液蒸干时,按下式分解。H2PDCL4→PDCL2+2HCL
    生成的不溶于浓硝酸的二氯化钯可与其他溶于浓硝酸的铂族金属分离。分离时将含钯的氯配合物(酸)溶液小心地浓缩并蒸至近干,然后按蒸干后的体积加十倍量的浓硝酸煮沸,使钯以外的其他铂族金属氯化物充分溶解,待硝酸分解的黄烟减退后即可将其冷却并过滤。滤出的PdCI2用冷浓硝酸洗涤,洗至滤液为硝酸本色,洗液与滤液合并回收其他铂族金属。此法钯的分离效率可达99. 5%以上。缺点是生产周期较长,劳动条件较差,分离钯后的溶液需要处理转变为氯配合物后,才能进行下一步的作业。
    氨水络合法 它是粗钯精制获得纯钯的方法,也可应用来分离钯(在钯的精炼中介绍)。但是,此法要求溶液中的铂含量不能太高。否则,将使铂的分离回收过程复杂化。另外,此法对铑的回收也很不理想。
    硫化钠沉淀法 沉淀在室温下进行,所用Na2s与Pd的摩尔比接近1:1。硫化钠的加入量、加入速度及加入方式,对沉淀过程有很大影响。若缓慢地往铂族金属氯配合物溶液中加入规定量的0.2mol/L的Na2s溶液,能迅速地将溶液中的钯定量地沉淀,并可明显地观察到反应终点。溶液中的金也被迅速地定量沉淀。钯和金的硫化物用HCI-I-H2O2溶解,金则还原析出,经过滤即与铂分离。硫化钠沉淀法能使钯与铑、铱分离得很好。但有较大量的铂共沉淀,不但影响铂的回收,而且影响钯精制,使钯的纯度很难达到99. 9%以上。
    溶剂萃取法用于从铂族金属溶液中选择萃取钯的萃取剂主要有含硫萃取剂,如二正辛基硫醚(DOs)、二正已基硫醚(日本商品牌号SFI-6)、二异戊基硫醚(我国代号S-201)、二异辛基硫醚、亚砜、石油亚砜等。水浸出,这时铑以硫酸盐的形态进入溶液,而铱大部分留在浸出的残渣中。此法时间冗长,需要反复多次熔融,浸出,才能使铑、铱较好地分离。
     水浸出,这时铑以硫酸盐的形态进入溶液,而铱大部分留在浸出的残渣中。此法时间冗长,需要反复多次熔融,浸出,才能使铑、铱较好地分离。
    还原及沉淀法某些金属的低价盐(亚钛盐、亚铬盐)、锑粉、铜粉等,能把铑还原成金属,铱还原到三价而实现铑、铱分离。但是,这些还原剂使产品铑不纯并使铱的分离复杂化。过氧硫脲(NH2)2CS02也是一种可用于铑铱分离的还原剂。但是当体系中有一定量的铜存在时,铑沉淀不xx,且产生大量胶体,妨碍铑、铱的分离。亚硫酸铵沉淀法分离铑、铱的实质是氯铑酸同亚硫酸铵发生如下反应。
    H3[RhCl6]+3(NH4)2SO3========(NH4)3Rh(SO3)3+ 3HCI+3NH4CL
    反应产物不溶于水,铱虽然发生类似反应,但它的相应配合物可溶,从而可使之与铑分离。亚硫酸铵沉淀法对于含铱较高的溶液,铑铱分离效果较差,故此法多用于铑的提纯。
    除此以外,萃取法也可用于铑铱的分离。
    ⑥铜粉置换法分步分离金、铂、钯、铑、铱铜粉置换法曾是定量分离铑铱的分析方法之一。该法是用新还原出来的铜粉在91—93℃将溶液中的铑几乎定量地还原成金属铑,而铱仅还原到三价。根据铜置换贵金属的顺序(Au>Pd>Pt>Rh>Ir).设计了先用铜粉置换Au、Pd、Pt,然后置换铑,使铱留在溶液中的分步置换分离方法。试验和生产的结果表明,一级铜置换Au、Pd、Pt的置换率大于99. 5%,85%以上的铑和95%以上的铱留在溶液中;二级铜置换铑的置换率大于94%,一级置换时残留的微量金铂钯全被置换进入粗铑,而96%以上的铱留在溶液中,再用沉淀法或萃取法回收。一级置换得到的金铂钯溶解后用沉淀法分别分离金、铂、钯。二级置换得到的铑精矿和从置换液中得到的铱精矿可分别送去精炼制取纯金属.




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