萃取分离在铂族金属冶金中的应用

1、铂族金属简介铂族金属性质与应用铂族金属冶金溶剂萃取法在铂族金属冶金中的应用新的分离方法与发展目 录1、铂族金属简介 铂（Pt）、钯（Pd）、铑（Rh）、铱（It）、锇（Os）、钌（Ru）、金（Au）、银（Ag）八种金属元素，在地壳中含量稀少，提取困难，但性质优越、应用广泛，价格昂贵，被称为贵金属（PMs）。除了金银外，前六种元素称为“铂族元素”（PGMs），因资源与产量比金银少得多，铂族金属又被称为“稀有贵金属”。1、铂族金属简介贱金属（BMs）贵金属（PMs）所有矿石中，铂与其他铂族金属总是共存的。铂族中，铂、钯的量最大，二者合计约占铂族总量的90%。其他铑、铱、锇、钌合计仅约占铂族总量的1

2、0%。而且铂系元素几乎完全以单质状态存在，高度分散在各种矿石中，并共生在一起。砂铂矿资源日渐减少，且因近代有色金属工业发展，50年代以来铂族金属主要从铜镍硫化共生矿中提取，小部分从炼铜副产品中提取。2、铂族金属性质 铂族金属既具有相似的物理化学性质，又有各自的特性。（1）它们的共同特性是：除了锇和钌为钢灰色外，其余均为银白色；熔点高、强度大、电热性稳定、抗电火花蚀耗性高、抗腐蚀性优良、高温抗氧化性能强、催化活性良好。铂族金属对气体有很强的吸附性。从上到下，密度增加，熔点增高；从左到右，密度降低，熔点降低，机械加工性能改善。（2）各自的特性又决定了不同的用途和不同的分离方法。例如：铂还有良好的塑

3、性和稳定的电阻与电阻温度系数，可锻造成铂丝、铂箔等；它不与氧直接化合，不被酸、碱侵蚀，只溶于热的王水中； 钯可溶于浓硝酸，室温下能吸收其体积350850倍的氢气。 铑和铱不溶于王水，能与熔融氢氧化钠和过氧化钠反应，生成溶解于酸的化合物； 锇与钌不溶于王水，却易氧化成四氧化物。3、铂族金属冶金4、溶剂萃取法在铂族金属冶金中的应用 溶剂萃取原理溶剂萃取原理是利用化合物在两种互不相溶（或微溶）的溶剂中溶解度或分配系数的不同，使化合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中。经过反复多次萃取，将绝大部分的化合物提取出来。 在铂族元素分离富集中，一般选择合适的有机萃取剂把铂族元素萃取在有机层， 而大量基体留在水

4、相中，从而达到分离富集效果。采用的有机萃取剂一般包括中性萃取剂、酸性萃取剂、螫合萃取剂、胺类萃取剂和协同萃取剂。 4、溶剂萃取法在铂族金属冶金中的应用4.1 4.1 金与铂族金属的分离金与铂族金属的分离 金的萃取剂很多，在工业萃取剂中,TBP(磷酸三丁酯)、TOPO(三辛基氧化膦)及TOA(三辛胺)等都能萃取金。但由于大多数易挥发、溶解度大、价格昂贵、有气味等缺点，常用的有二丁基卡必醇和甲基异丁基酮等。a a、二丁基卡必醇（二丁基卡必醇（DBCDBC）萃取）萃取AuClAuCl4 4- - 有机相为100%的DBC，任何酸度下几乎都能定量的萃取金，而不萃取铂族金属。b b、甲基异丁基酮（甲基异

5、丁基酮（MIBKMIBK）萃取）萃取AuClAuCl4 4- - c c、反萃反萃 草酸、抗坏血酸、甲醛、醌、二氧化硫、亚硫酸钠、硫酸亚铁、氯化亚铁等溶液均可作为还原反萃剂。其中草酸还原反萃有选择性好,速度快等优点,故选用草酸溶液为从有机相还原反萃金的反萃剂。4、溶剂萃取法在铂族金属冶金中的应用4.2 4.2 钯的选择性萃取钯的选择性萃取 先选择性萃取把后再萃取铂，从而达到铂把分离的目的。这种工艺流程被广泛采用。选择性萃取钯的萃取剂主要有硫醚类、石油亚砜、羟基肟类、烷基硫化膦。a a、硫醚萃钯硫醚萃钯硫醚可以从含贱金属及其他铂族金属的混合液中高选择性的萃取分离PdCl4-。萃钯的硫醚类萃取剂主

6、要有：二正乙基硫醚、二正辛基硫醚、二异戊基硫醚、儿异辛集硫醚等。b b、石油亚砜石油亚砜萃钯萃钯亚砜是硫醚的氧化物，是一种中性含硫萃取剂。c c、羟基肟类羟基肟类萃钯萃钯5-壬基水杨醛肟（P500）、Lix70、Lix65N、N530等。4、溶剂萃取法在铂族金属冶金中的应用4.3 4.3 铂与钯、铑、铱的分离铂与钯、铑、铱的分离 萃取法分离铂一般在分离钯之后进行，通常用胺类和膦类萃取剂从不含金、钯的料液中萃取铂，使Rh()和Ir()保留在水相中。a a、含磷萃取剂含磷萃取剂：磷酸三丁脂（TBP）、三正辛基氧化磷（TOPO）、三烷基氧化磷、丁基氧化磷、烷基膦酸二烷机脂等。b b、胺类萃取剂胺类萃

7、取剂：叔胺（N235）、三正辛胺（TOA）、胺衍生物（N503、A101）等。c c、其他：、其他：Alamine336的阿拉伯树脂（XAD2）、P-50肟、N530等。4、溶剂萃取法在铂族金属冶金中的应用4.4 4.4 铑铱分离铑铱分离a a、萃取铑阳离子萃取铑阳离子 此类分离方法的基本原理是利用了铑铱氯配离子稳定性的差异。向含Rh、Ir的氯配离子溶液中加入NaOH，使Rh()生成Rh(OH)3沉淀，然后用适量的HCl溶解，则Rh()转化为Rh(H2O)3+6，Ir仍保持为IrCl3-6状态，这时用酸性萃取剂可选择性的萃取铑。此步骤的关键在于保证铱为稳定的配阴离子状态。所以可以选用Rh(H2

8、O)3+6阳离子萃取剂。Rh(H2O)3+6阳离子萃取剂主要有P204、P635、P538、二壬基萘磺酸DNNS、HD、TOPO-TCA、TOPO-苦味酸等。b b、萃取铑阴离子萃取铑阴离子 铑属轻铂族，铱属重铂族，重铂族离子的有效核电荷大于轻铂族，其配体场引起的轨道能级分裂及晶体场稳定化能均大于轻铂族。因此，IrCl3-6的热稳定性和动力学稳定性均高于RhCl3-6。 4、溶剂萃取法在铂族金属冶金中的应用铑阴离子的萃取剂有氨基苯并噻唑类、苯基硫脲类、巯基苯并噻唑类、辛基苯胺、二安替比林甲烷、二壬基甘氨酸(HNG),二正庚基硫醚,有机硫膦化合物三苯基硫膦(TPPS)、三丁基硫膦(TPBPS)、

9、,-三正己基偶膦硫代酰胺THPS等。c、选择性萃取铱选择性萃取铱 RhCl3-6和IrCl3-6两种配离子都是八面体构型，它们的面电荷密度有很大的差异，RhCl3-6高面电荷密度使它有高的水化焓,周围有牢固的水化层，不容易与大体积阳离子缔合，也极不易被萃进有机相中，IrCl3-6的行为却与RhCl3-6相反，容易与大体积的阳离子缔合,能用质子化的萃取剂萃入有机相中。 含磷含氮的萃取剂对铱的萃取有很好的效果，主要包括磷酸三丁酯(TBP)、8-羟基喹啉衍生物、烷基氧化膦、叔胺等。5.新的分离方法与发展 溶剂萃取虽有较高的选择性 , 但污染严重。 离子交换与吸附分离技术由 于分离效率高、设备与操作简单、树脂与吸附剂可再生使用，且环境污染少，是一种“ 绿色提取”技术，因此它是一种应用广泛和重要的分离富集方法，越来越受到人们的重视 。 溶剂萃取技术可以有效地分离富集铂族元素， 但是没有一种萃取体系可以同时分离富集所有铂族元素。 目前，将溶剂萃取技术同离子交换技术结合起来， 克服了溶剂萃取污染严重、离子交换树脂合成困难等缺点， 成为一种