鉑族金屬的回收技術(shù)

會計學(xué)1鉑族金屬的回收技術(shù)

鉑族金屬，又稱鉑族元素。包括鉑（Pt）、鈀（Pd）、鋨（Os）、銥（Ir）、釕（Ru）、銠（Rh）六種金屬元素，在元素周期表中屬第5,6周期。鉑族金屬以其特別可貴的性能和資源珍稀而著稱；與金、銀合稱“貴金屬”。但其發(fā)現(xiàn)與利用相對于金、銀來說要晚得多。金、銀飾品在人類紀(jì)元之前的墓葬中就有發(fā)現(xiàn)，而人類對鉑族金屬的了解和利用，不過兩百多年的歷史。其中鉑發(fā)現(xiàn)最早，1735年由尤爾洛發(fā)現(xiàn)，其余幾種元素都遲至19世紀(jì)才陸續(xù)有所了解，如鈀是1803年由沃拉斯頓發(fā)現(xiàn)，釕是1845年科勞斯（K.Claus）發(fā)現(xiàn)。雖然發(fā)現(xiàn)晚，但很快了解到它們有一些可貴的功能，因而被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)和尖端技術(shù)中。因此被稱為“現(xiàn)代貴金屬”。第1頁/共17頁YourTopicGoesHere

據(jù)報道，從公元前4000年到19世紀(jì)末，全球累計產(chǎn)金2.9萬t，19世紀(jì)世界平均年產(chǎn)金123t；到1973～1980年，世界平均年產(chǎn)金量達1375t。鉑族金屬的世界產(chǎn)量從1969年開始超過100t，80年代末便翻了一番，達到200t，90年代初年產(chǎn)近300t。從這些數(shù)據(jù)不難體會出“貴金屬”與“現(xiàn)代貴金屬”深層的涵義：二者都是珍稀而貴重，而鉑族元素雖然絕對數(shù)量比不上金、銀，但其發(fā)展的速度深刻體現(xiàn)出“現(xiàn)代”的涵義。第2頁/共17頁YourTopicGoesHere鉑族金屬既具有相似的物理化學(xué)性質(zhì)，又有各自的特性。它們的共同特性是：除了鋨和釕為鋼灰色外，鉑族金屬其余均為銀白色；熔點高、強度大、電熱性穩(wěn)定、抗電火花蝕耗性高、抗腐蝕性優(yōu)良、高溫抗氧化性能強、催化活性良好。各自的特性又決定了不同的用途。例如鉑還有良好的塑性和穩(wěn)定的電阻與電阻溫度系數(shù)，可鍛造成鉑絲、鉑箔等；它不與氧直接化合，不被酸、堿侵蝕，只溶于熱的王水中；鈀可溶于濃硝酸，室溫下能吸收其體積350～850倍的氫氣。銠和銥不溶于王水，能與熔融氫氧化鈉和過氧化鈉反應(yīng)，生成溶解于酸的化合物；鋨與釕不溶于王水，卻易氧化成四氧化物。第3頁/共17頁YourTopicGoesHere鉑族金屬是典型的貴金屬，其化學(xué)穩(wěn)定性特別高，具有很好的抗腐蝕和抗氧化能力。它們能抵抗普通酸和化學(xué)試劑的腐蝕，鉑不與普通酸作用，但能緩慢地溶解于王水中生成氯鉑酸（H2PtCl6）。鈀在鉑族中較為活潑，對酸的抗蝕能力稍差，能很快溶于硝酸。銥、銠、釕能抗單一的酸和化學(xué)試劑侵蝕，甚至王水也很難溶解它們。第4頁/共17頁YourTopicGoesHere鉑和銠的抗氧化性很好，在空氣中能長期保持光澤，不被氧化。在高溫下鉑和銠與氧氣作用生成揮發(fā)性的氧化物，增加它的蒸發(fā)速度。粉末狀的銥在空氣或氧氣中于600℃時氧化，生成一層氧化銥（IrO2）薄膜。這種氧化物在高于1100℃時分解，使金屬恢復(fù)原有光澤。銥是惟一可以在氧化性氣氛中使用到2300℃而不嚴(yán)重損失的金屬。釕、鋨容易被氧化，在室溫下，鋨的表面就生成藍色的氧化膜（OsO2）。四氧化鋨（OsO4）和四氧化釕（RuO4）都是揮發(fā)性的有毒化合物，能刺激粘膜，侵害皮膚。第5頁/共17頁YourTopicGoesHere鉑具有優(yōu)良的熱電穩(wěn)定性、和高溫抗氧化性和高溫抗腐蝕性。鈀能吸收比其體積大2800倍的氫，且氫可以在鈀中自由通行。銥和銠能抗多種氧化劑的侵蝕，有很好的機械性能。釕能與氨結(jié)合，但不起化學(xué)反應(yīng)，類似某些細菌所特有的性能。鋨很脆和很硬，體積彈性模量最大。鋨、釕都易氧化，其氧化物有刺激性，毒性大等等。第6頁/共17頁YourTopicGoesHere鉑族金屬稀有而貴重，歷來重視回收。廢催化劑、廢電器元件、含鉑的殘破器皿、廢電鍍液、珠寶裝飾品廠的廢料等都可從中回收鉑族金屬。這些廢料含鉑量高時可直接分離提純；含量低時，須先行富集。液體廢料可以加廉價金屬進行置換，或加硫化物使其沉出；也可用電解沉積或離子交換法富集。固體廢料可用銅或鉛熔煉捕集回收。下面例舉幾種我國主要的回收利用技術(shù)。第7頁/共17頁YourTopicGoesHere[1]硝酸工廠中回收鉑的方法硝酸生產(chǎn)所用鉑、鈀、銠三元合金催化劑網(wǎng)，生產(chǎn)中耗損的貴金屬大部沉積在氧化爐灰中。昆明貴金屬研究所和太原化肥廠合作研究，工藝流程如下：爐灰→鐵捕集還原熔煉→氧化熔煉→酸浸→渣煅燒→濕法提純→鉑鈀銠三元合金粉。Pt、Pb、Rh直收率83%，總收率98%，產(chǎn)品純度99.9%。舊鉑網(wǎng)回收工藝簡單，廢網(wǎng)經(jīng)溶解、提純、還原后再配料拉絲織網(wǎng)，其回收率>99%。第8頁/共17頁YourTopicGoesHere[2]玻纖工業(yè)鉑的回收昆明貴金屬研究所提出，將Pt、Rh、Au合金廢料用王水深解，趕硝轉(zhuǎn)鈉鹽，過氧化氫還原分離金，離子交換除雜質(zhì)，水合肼還原得純Pt、Rh。鉑銠產(chǎn)品純度99%，回收率99%。物質(zhì)再生利用研究所提出用“白云石一純堿混合燒結(jié)法”從廢耐火磚，玻璃渣中回收鉑銠的工藝。廢耐火磚經(jīng)球磨、溶融、水碎、酸溶、過濾、濾渣用王水溶解，趕硝，離子交換；水合肼還原，獲鉑銠產(chǎn)品。鉑銠總收率>99%，產(chǎn)品純度99.95%。該所結(jié)合多年生產(chǎn)實踐提出選冶聯(lián)合法回收廢耐火磚中鉑銠，降低了成本，縮短了工藝，收到較好的效果。第9頁/共17頁YourTopicGoesHere[3]從廢催化劑中回收鉑、鈀其一，溶解貴金屬法，昆明貴金屬研究所與上海石化總廠采用高溫焙燒、鹽酸加氧化浸出，鋅粉置換，鹽酸加氧化劑溶解，固體氯化銨沉鉑，鍛燒得純鉑，產(chǎn)品鉑純度99.9%，回收率97.8%。已申請中國專利。其二，物資再生利用研究所與核工業(yè)部五所合作采用“全熔法”浸出，離子交換吸附鉑（或鈀），鉑的回收率>98%。鈀的收率>97%。產(chǎn)品純度均>99。95%。已申請中國專利，并在數(shù)家工廠使用。其三，物資再生利用研究所與揚子石化公司合作研究從廢鈀碳催化劑中回收鈀。廢催化劑經(jīng)燒碳，氯化浸出，氨絡(luò)合，酸化提純，最后水合肼還原獲純度>99.95%海綿鈀，絡(luò)合渣等廢液中少量鈀經(jīng)樹脂吸附回收。鈀回收率>98%。已申請中國專利。第10頁/共17頁YourTopicGoesHere[4]廢鉑、錸催化劑回收其一，物資再生利用研究所與長嶺煉油廠合作，采取“全溶法”浸出，離子交換吸附鉑錸，沉淀劑分離鉑錸的方法。鉑回收率>98%，錸收率>93%，鉑錸產(chǎn)品純度均>99.95%，尾液硫酸鋁可做為生產(chǎn)催化劑載體原料。其二，清華大學(xué)與北京稀貴金屬提煉廠合作。用萃取法回收廢催化劑中的鉑錸。廢催化劑用40%硫酸溶解，溶解液中用40%二異辛基亞砜萃取錸，反萃液生產(chǎn)錸酸鉀，硫酸不溶渣灼燒除碳，酸溶浸鉑，浸鉑液經(jīng)40%二異辛基亞砜萃取鉑，反萃液還原沉鉑。鉑的萃取率>99%，反萃率>99%，鉑直收率>97%，產(chǎn)品鉑純度99.9%；錸的萃取率>99%，反認率>99%。第11頁/共17頁YourTopicGoesHere[5]鉑銠合金分離提純昆明貴金屬研究所提出：鉑銠合金用鋁合金“碎化，稀鹽酸浸出鋁，得到細鉑銠粉，鹽酸加氧化劑溶解，溶液用三烷基氧化膦萃取分離鉑銠，離子交換提純銠。銠純度99.99%，銠回收率92~94%。已申請中國專利。其二，成都208廠從日本引進一套鉑銠分離設(shè)備，鉑收率98.5%，銠收率95%，鉑銠產(chǎn)品純度均>99.95。第12頁/共17頁YourTopicGoesHere[6]從鋨銥合金廢料提純鋨原中國物資再生利用總公司華東分公司采用通氧燃燒分離鋨銥，堿液吸收氧化鋨，硫化鈉沉淀，除硫得粗鋨，再氧化，鹽酸液吸收，氯化銨沉淀，氫還原，制取純鋨粉，鋨回收率>98%。此方法適用于含鋨3%~8%的廢料。第13頁/共17頁YourTopicGoesHere[7]筆尖磨削廢料中釕的回收華東分公司提出用浮選法回收含釕0.4%~1%的筆尖磨削廢料。油酸鈉為浮選劑，2#油為起泡劑，酸性介質(zhì)。所得精礦含釕>5%，尾礦含釕<0.2%，釕回收率>90%。第14頁/共17頁YourTopicGoesHere[8]從廢催化劑渣中回收鈀和銅其一，物資再生利用研究所用Hcl-H2O2二段逆流