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铂、钯、铑、锇、铱、钌性质及工艺 |
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| 矿藏分类中，铂族元素矿藏属天然铂亚族，包含铱、铑、钯和铂的天然元素矿藏。它们彼此之间广泛存在类质同象置换现象，然后构成一系列类质同象混合晶体。一起，其成分中常有铁、铜、镍、银等类质同象混入物，当它们的含量较高时，便构成相应的殓种。铂族元素旷物均为等轴晶系，单晶体很少见，偶而呈立方体或八面体的细微晶粒产出。一般呈不规则粒状、树枝状、葡萄状或块状形状。色彩和条痕为雪白色至钢灰色，金属光泽，不透明，无解理，锯齿状断口，具延展性，为电和热的长导体。由铂族元素矿藏熔炼的金属有钯金、铱金、铂金、铑金、等。 1.钯金：首要由天然钿熔炼而成。色彩雪白色，外观与铂金类似，金属光泽。 硬度4~4.5。相对密度12。熔点为1555℃。化学性质较安稳。因产值 比铂金和黄，故价值低，很少用来制作首饰。 2.铑金：首要由天然铑提炼而成，是一一种稀疏的贵金属。色彩为雪白色， 金属光泽，不透明。硬4~4.5，相对密度12.5。熔点高，为1955℃。 化学性赏安稳。由於铑金耐腐蚀，并且光泽好，因而首要用於电镀 业，将其电镀在其它金属表面，镀层色泽巩固，不易磨损，反光效果好。 3.铱金：首要由天然铱或我铱矿提炼而成。色彩为雪白色，具强金属光泽，硬度7 。相对密 度22.40 ，性脆但在高温下可压成箔片或拉成细丝，熔点高，达2454℃。化学性质 十分安稳，不溶於水。首要用於制作科学仪器、热电偶、电阻绫等。高硬度的铁铱 和铱铂合金，常用来制作笔尖和铂金首饰。 4.铂金：由天然铂、粗铂矿等矿藏熔拣而成。因"铂"由"金"和"白"两字组合，色彩又为雪白 色，故亦称“白金”。色泽雪白，金属光泽，硬度4~4.5, 相对密度为21.45。熔 点高，为1773℃。富延展性，可拉成很细的铂丝，轧成极薄的铂箔。化学性质极稳 定，不溶於强酸强缄，在空气中不氧化。广泛用於珠宝首饰业和化学工业中，用以 制作高档化学器皿、铂金坩锅以及加快化学反响速度的催化剂等。 二、铂金的品种 1.纯铂金：最高成色的铂金。常用於制作订婚戒指，以表明爱情的纯贞和海枯石烂。在国外，许多人以为用黄金镶嵌钻石，或许导致钻石泛黄，然后大大下降钻石的报价。而用铂金镶嵌钻石，能够坚持钻石的纯白色彩，特别是作订婚戒指，用铂金镶嵌钻石，既皎白又晶亮，标志纯真的爱情永久持久。但是，虽然铂金的硬度比黄金高，但镶嵌钻石和珠宝仍感不行，往往需掺入*金，制成*铂合金来镶嵌钻石等。 2.铂铂金：铱与铂组成的合金。色彩亦为雪白色，具强金属光泽。硬度较高。相对密度亦大，化学性定,是极好的铂合金首饰材料。依据铰和铂的含量不同，一般可分为三种：成分相对密度熔山 10%铱-铂合金21.54 1788℃ 15%铱-铂合金2159 1821℃ 5%铱-铂合金21.50 1779℃ 3.K白金：黄金和其它金属熔炼而成的白色合金。由於铂金产出稀疏，报价贵重，加上熔点高，所以一般国家很少用铂金来出产真实的K白金。现在，为了投合广阔顾客对铂金的需求，则选用黄金和钯金或镍 、银、铜、锌等金属熔炼成一种白色的合金，称之为“K白金”。K白金的成色与K黄金相同，捆质量为24，黄金在其间所占质量的份数，则为“K白金*的K数。如18K白金、14K白金，其间黄金的含量别离为75%和58.5%. 三、铂金饰品 人类对铂金的知道和使用远比黄金晚，大约只要2000多年的前史。依据考古材料证明，在公元前七百多年时，古埃及人已能将铂金加工成工艺水平较高的铂金饰品。中美洲的印第安人，远在哥伦布发现新大陆之前，也盛行过铂金饰物。但是，除此之外其它区域的人们对铂金则一窍不通，直到十六世纪初，西班牙殖民帝国逐步构成，大批的西班牙冒险家蜂涌到非洲和美洲去探金寻宝。其时，在厄瓜多尔的河流中淘金时，再三发现有一种白色金属稠浊在黄金中，其实就是宝贵的铂金。但由於其时科学不兴旺，辨认才干低下，面临著银晃晃的铂金，那些殖民统治者却把它称之为“劣等碎银”而弃之。1748年，西班牙闻名科学家安东尼. 洛阿在平托河金矿中发现了雪白色的天然铂，他进行了细心研讨，发现天然铂的化学性质十分安稳，延展性极好，熔点亦高，相对密度极大，与金属银有显着的差异。安东尼是第一位对铂金进行具体研讨的学者。1780年，巴黎一位能工巧匠为法国路易十六国王和王後制作了铂金戒指、胸针和铂金项圈。因而，使路易十六配偶成了国际上有记载以来的第一位具有铂金饰品的人。从此以後，铂金名誉大振，一跃於黄金饰品之上，为皇亲国戚、达官贵人、巨富贾商所宠爱。由於在天然界铂金的储量比黄金稀疏，据不完全统计，国际铂金总储约为1.4万吨(铂族元素矿产资源总储量约为3.1万吨)，虽然有60多个国家都发现并挖掘铂金旷，但其储量却高度集中在南非和前苏联。其间南非(阿扎尼亚)的铂金储量约为1.2万吨，以德兰土瓦铂矿床最闻名，是国际上最大的铂矿床;前苏联的铂金储量为1866 吨，曾在乌拉尔砂铂矿中发现过重达8-9公斤的天然铂，在原生旷中也取得过重427.5克的天然铂。两者的总储量占国际总储量的98%。每年国际铂金的年产值仅85吨，远比黄金少，加上铂金熔点高，提纯熔炼铂金较黄金更为困难，耗动力较高。所以其报价较黄金愈加贵重.铂金色泽浓艳而华贵，标志著纯真与崇高。因而，人们把它作为爱情的信物并制成订婚戒指，以表明爱情纯真、海枯石烂。钻石若镶嵌在雪白色的铂金托上，则晶亮的钻石与光芒的铂金交相辉映，衬托出钻石的皎白无瑕、宝贵无比和雍容华贵。 铂金首饰首要流行在欧美、日本等经济较兴旺的国家和区域。其间以日本人最偏爰铂金首饰，其供应量约占国际铂金首饰的75o%，故"铂国" 之称。 我国铂族元素矿产资源很少，其储量不及国际储量的1%，只能满意需求量的百分之几，首要用於工业。首饰铂金的出产起步较晚，现在只要少数区域的供应商出产类似产品。 四、铂金与类似金属的辨别 铂金以雪白色和条痕，硬度4~ 4.5，相对密度21.45，化学性质安稳，不溶於普通酸类为其判定特征，易与其类似金属辨别。铂金与金属铅和铝以硬度凹凸、相便会变形。因无弹性变形後不能恢复;并且相对密度远比铂金小，铅为11.36，铝为2.7，别离约为铂金的1/2和1/8，只需用手惦试份量就能分辩。 铂金与白银以相对密度巨细、硬度凹凸、化学性质安稳差异之。白银虽为雪白色，但相对密度为10.53，只要铂金的1/2 ;并且硬度低，无弹性，因而用指甲轻划亦可留下痕迹，箔薄片用手轻也易变折，且难於恢复;加上白银的化学性质不安稳，遇硝酸会溶解，并放出气体。而铂金不溶於硝酸，在加热的中才干较快溶解，在常温下其溶解速度极慢，一般肉眼难於发觉。 铂金是很好的催化剂，使用这一特性，可快速判定铂金。常用反响法，具体办法是：取少数待测物粉未，置於盛(H2O2)塑料瓶中，若系铂金则当即翻滚起泡，分化出很多氧气，反响後的铂金仍原封不动一，还可收回(它只起加快分化效果);苦系其它白色金属，如铅、银、铝等则无此反响。 以常用的火法和湿法冶金办法彼此合作的工艺从铂族金属精矿中别离提取各单一粗铂族金属的铂族金属别离办法。 传统办法在20世纪80年代曾经曾是苏联、英国等用以别离铂族金属的首要办法，技能保密近百年，直到60年代才揭露。它出产周期长，工序多，连续操作，在重复熔炼、浸出、沉积进程中，铂族金属彼此别离不完全，很多贵金属积压在中间产品中，涣散丢失大，对环境污染严峻。70年代以来，各国都相继研讨和选用溶剂萃取别离法(见铂族金属萃取别离)，但传统办法还常用于处理成分较为简略的质料。 传统办法的工艺进程杂乱，火法冶金、湿法冶金替换运用。一般先按组粗分，再彼此别离取得单一粗金属或化合物。首要别离过程包含焙烧一浸出，溶解铂、钯、金，别离铅、银，熔融一水浸出铑，熔融一水浸出锇、钌，溶解铱等。 焙烧-浸出是粗分中的一个重要预处理过程，意图有三：1、将贵金属精矿中的贱金属含量降至1%以下，以削减它对后续作业的晦气影响;2、将精矿中的贵金属档次提高到45%以上，以削减后续作业的处理规划和下降试剂耗费;3、使精矿中铑、铱、钌等金属转化为难溶状况，以削减其在溶解铂、钯、金时的共溶涣散。作法同硫酸法富集铂族金属中的硫酸化焙烧。一般用少数浓硫酸搅拌精矿，在空气中于773～823K温度下焙烧2～4h，然后用稀硫酸浸出焙烧猜中的贱金属硫酸盐，使之和铂族金属别离。焙烧进程中会有锇的氧化蒸发丢失。稀硫酸浸出时会有少数钯、铑等溶解丢失在浸出液中，需求时用锌粉置换收回。 溶解铂、钯、金用一份硝酸加三份加温溶解精矿，使金、铂、钯别离生成HAuCl4、H2PtCl6、H2PdCl6等形状溶解入溶液，溶解率在95%以上。过滤后绝大部分铑、铱、钌残留在不溶渣中。进程中很多锇被氧化成蒸发丢失在气相中。含少数贱金属杂质的铂、钯、金溶液先煮沸蒸发掉过量的残酸，并细心操作浓缩至糊状。为完全损坏黄色难溶的铂的亚硝酰合作物(NO2)2PtCl6和残留的硝酸，需屡次参加少数浓重复蒸发至糊状的操作，直到不再有NO2红褐色烟气逸出停止。糊状物用水溶解后即为含金、钯、铂的氯化物溶液。首先用复原剂FeSO4或SO2将溶液中的金复原成金属，从溶液别离出去。FeSO4用量按下式核算： AuCl3+3FeSO4→Au↓+Fe2(SO4)3+FeCl3 复原并过滤出粗金后，溶液中的铂、钯首要使用其生成不同价态铵盐的溶解度不同大而进行粗分。行将溶液浓缩至含铂30～50g/L，参加氯化铵使铂生成溶解度很小的(NH4)2PtCl6沉积，钯生成可溶的(NH4)2PdCl6别离。铂铵盐在含氯化铵17%的溶液中溶解度最小，因而参加的氯化铵量应比生成铂、钯铵盐的化学计量过量。过滤出的粗(NH4)2PtCl6用氯化铵溶液洗刷后送铂精粹。含钯的滤液可甩两种办法处理：1、通入或参加硝酸使可溶性的(NH4)2PdCl6氧化尴尬溶的(NH4)2PdCl6沉积(行将Pd2+氧化为Pd4+);2、加过量将滤液中和至碱性，使钯生成可溶性的无色二氯四钯合作物Pd(NH3)4Cl2。过滤别离贱金属氢氧化物后，含钯滤液用中和至pH0.5，沉积出蛋黄色的二氯二亚钯合作物Pd(NH3)4Cl2。所得的两种粗钯合作物沉积送钯精粹。别离金、铂、钯后的残液尚含少数金和铂族金属，用锌粉置换收回到置换渣中。置换渣可回来溶解。 别离铅、银不溶渣首要含银、铑、铱、钌、二氧化硅、铅和少数其他贵金属。别离铅、银有熔炼贵铅和直接浸出两种办法。 熔炼贵铅一般将富集有金、银和铂族金属的铅羞称为贵铅。不溶渣参加氧化铅或碳酸铅作捕集剂，焦炭为复原剂，硼砂和碳酸钠为助熔剂，在1273～1373K温度下进行复原熔炼产出贵铅。别离炉渣后放出贵铅水淬成粒，用硝酸溶解铅和银。过滤后向溶液中加硫酸沉积出硫酸铅。往分铅后的含银溶液中参加或氯化钠沉积出氯化银。沉积的硫酸铅和碳酸钠溶液煮沸转化为碳酸铅回来熔炼贵铅。硝酸溶铅、银后的残渣若含金、铂、钯较高时，可再次用溶解。不溶渣首要含铑、铱、钌。 直接浸出不溶渣中的银以AgCl存在，可直接用含1～3mol/L的将其浸出为可溶性的银合作物。过滤后的银溶液重新用中和分出氯化银沉积。分银后的渣用醋酸铵浸出铅。过滤后的溶液先煮沸蒸宣布醋酸，再加硫酸使铅生成微溶的硫酸铅沉积。 熔融一水浸出铑首要含铑、铱、钌的渣和两倍于其质量的混合加热至823～873K熔化，熔块用冷水浸出硫酸铑。过滤后的硫酸铑溶液用中和水解出氢氧化铑。过滤后的氢氧化铑加溶解并煮沸使之转化为氯铑酸H3RhCl6所得氯铑酸送铑精粹。 熔融一水浸出钌、锇提铑后的残渣首要含钌、铱和少数锇，参加两倍于其质量的和一倍于其质量的，混合物在873～973K温度下熔融。熔块用水浸出得钌酸钠Na2RuO4和锇酸钠Na2OsO4的混合溶液。过滤后从溶液顶用氧化蒸馏的办法别离收回锇、钉(见锇钌提取别离)。 溶解铱水浸出钉、锇后的残渣首要含铱。铱在熔融时转化为IrO2状况，可直接用溶解取得氯铱酸H2IrCl6溶液。经前述的各种办法别离其他元素后，取得的铱溶液已比较纯，可直接参加氯化铵沉积出带丝光的黑色氯铱酸铵(NH4)2IrCl6。取得的氯铱酸铵送铱精粹。 |
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