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贵金属分离与精炼工艺学 - 余建民编著

上一篇 / 下一篇 2008-04-06 00:00:02

出版日期:2006年8月
贵金属精炼是贵金属冶金学的一个重要组成部分，它包括贵金属之间的相互分离以及使制取的贵金属达到用户要求纯度的一切技术操作与方法。

贵金属的精炼方法是根据贵金属及其化合物的性质和冶金过程的物理化学原理确定的。但是随着科学技术的发展，在不同时期对金属性质的认识不尽相同，特别是贵金属的应用范围不断扩大，对贵金属纯度和状态的要求亦有所不同，因而，分离和提纯技术也必然不断发展和变化。

1755年，法国人吉统·莫尔沃等制得了可锻性的铂；1790年法国人扎契发明了制取纯铂的方法；1800年英国的沃拉斯顿发明了用氯化铵沉淀精炼铂的经典方法，并于19世纪50年代开始了贵金属精炼的工业化生产。由于贵金属化学性质复杂且相似，因而其精炼工艺具有相当高的技术含量。从19世纪初到20世纪60年代，传统沉淀分离工艺是贵金属精炼工艺的主要方法，世界著名贵金属生产厂，如国际镍公司（Inco）Acton精炼厂、英国Royston的MatheyRusterburg精炼厂、英高克公司的新泽西州精炼厂、俄罗斯等国家的精炼厂均曾经或部分还在使用传统沉淀精炼工艺。但是随着近20年来生命科学和高新技术材料等领域的发展，对贵金属的纯度要求越来越高，对贵金属传统沉淀精炼工艺提出了新的挑战，自从20世纪70年代初，国际镍公司Acton精炼厂将二丁基卡必醇萃取分离金应用于实际工业生产以来，关于应用溶剂萃取分离技术、色谱分离技术、离子交换分离技术、分子识别技术分离精炼贵金属的研究日益活跃，一些研究成果已应用于实际生产中，近一二十年来，国际著名三大贵金属精炼厂，国际镍公司（Inco）Acton精炼厂、英国Royston的MatheyRusterburg精炼厂和南非Lonrho精炼厂，相继以现代溶剂萃取分离精炼技术、离子交换分离精炼技术代替了传统沉淀分离精炼工艺。中国自21世纪初，先后引进并消化吸收了国外的最先进的贵金属精炼新工艺、设备、自动化仪器仪表，极大地提高了我国贵金属精炼工艺和装备的水平，也给我国贵金属精炼工艺的研究与开发带来了较大的机遇和挑战。关于贵金属精炼工艺在最近几年出版的贵金属专著中均有所论述，但均比较零散，不够系统、全面，笔者收集了大量国内外文献资料并结合自己生产实践经验，首次系统、全面总结了贵金属精炼工艺，希望对从事贵金属矿产资源、二次资源提取冶金、分离提纯、回收、分析、设计的研究人员、生产技术人员、高等院校化学冶金专业的师生有所裨益。

在编写过程中得到了许多同事、朋友的帮助和鼓励，家人给予了极大的支持，还得到了湖南省郴州市湘晨高科实业有限公司及其总经理谢成湘先生一如既往的资助。在出版过程中，得到了化学工业出版社的支持与帮助。笔者在此对他们均表示衷心的感谢。

余建民2006年3月于春城昆明 1贵金属元素化学1

11贵金属的电子层结构和氧化态1

12贵金属的主要物理性质2

13贵金属的主要化学性质4

14贵金属重要化合物6

141氧化物6

142氢氧化物8

143硫化物8

144卤化物9

145硝酸盐13

146氰化物13

147硫酸盐13

15贵金属重要配合物14

151金配合物14

152银配合物15

153钯配合物17

154铂配合物18

155铑配合物20

156铱配合物22

157锇配合物23

158钌配合物24

16贵金属在酸性氯化物介质中的主要存在形式25

参考文献26

2贵金属分离方法与工艺27

21贵金属物料的溶解27

211易溶物料的溶解27

212难溶物料的溶解30

213贵金属物料溶解动力学37

22浓硫酸浸煮法分离贱金属40

23蒸馏法选择性分离锇、钌41

231锇、钌的化学性质41

232氯酸钠的性质、制备及有关反应42

233锇、钌的蒸馏方法42

234中国贵金属精矿蒸馏锇、钌的工艺流程45

24蒸残液的预处理48

25置换法49

251铜粉置换法从脱胶液中置换金、钯、铂50

252锌镁粉置换法从一次置换液中置换铑、铱54

253铜粉置换法分离铑、铱55

26还原法56

261还原法分离贵、贱金属56

262选择性还原法分离金56

27沉淀法58

271影响沉淀分离的因素58

272沉淀法分离贵、贱金属59

273选择性沉淀法分离金、钯62

274选择性沉淀钯62

275氯化铵沉淀法分离铂64

276贵金属传统沉淀分离工艺67

28水解法67

281氧化水解法分离铂67

282亚硝酸钠配合水解沉淀法67

29氨水配合法分离钯68

210无水二氯化钯结晶法分离钯68

211萃取法68

2111溶剂萃取分离贵金属概况68

2112贵金属萃取分离工艺70

212离子交换法74

2121离子交换法分离贱金属精炼贵金属74

2122离子交换树脂提取分离贵金属74

213分子识别技术（MRT）分离贵金属78

2131分子识别法（MRT）分离贵金属的原理78

2132分子识别法（MRT）分离贵金属的工艺79

参考文献82

3金的精炼工艺85

31概述85

32金的火法精炼86

321火法氧化精炼法86

322氯化精炼法88

323温和氯化法92

33金的电解精炼92

331金电解精炼原理92

332金电解时杂质行为94

333金电解精炼实践97

34电解精炼制备5N高纯金105

341电解精炼制备高纯金的原理与工艺105

342电解过程中主要现象106

343金电解过程中杂质的行为107

35电解精炼金闭路循环新工艺——J工艺108

351J工艺流程108

352J工艺的构成108

353J工艺的物料平衡110

354J工艺金的质量111

36金的化学精炼111

361硫酸浸煮法111

362硝酸分银法112

363王水分金法112

364草酸还原法113

365SO2还原法118

366H2O2还原法118

367盐酸肼还原法119

368电解造液控制电势还原法120

369还原精炼工艺的发展与电势监控121

3610电势控制法提金在金精炼中的应用122

37Boliden金精炼工艺125

371工艺流程125

372主要工艺技术条件125

373成本分析128

374Boliden工艺特点129

38自动催化还原精炼法130

39氯氨净化法131

310金的萃取法精炼132

3101乙醚（Et2O）萃取精炼高纯金133

3102王水溶解DBC萃取精炼法136

3103南非MinataurTM溶剂萃取法精炼金新工艺139

3104氰化浸出三烷基甲基氯化铵萃取电积法144

3105王水溶解二异辛基硫醚萃取精炼法144

3106混合醇（C7～C10）磷酸三丁酯（TBP）萃取精炼法145

3107电解含金有机萃取相制备高纯金147

311黄金精炼技术展望147

参考文献148

4银的精炼工艺149

41概述149

42银的火法精炼149

421银的火法精炼原理149

422银的火法精炼方法150

43银的电解精炼153

431银电解精炼原理153

432银电解中杂质的行为154

433硝酸银电解液的组成及制备155

434银电解槽157

435银电解精炼实践158

436银电解主要技术经济指标159

437阳极泥及废电解液处理161

44银的化学法精炼167

441氯化银液相化学还原精炼法167

442氯化银高温熔炼还原精炼法175

45银的萃取法精炼176

451二异辛基硫醚（S219）萃取精炼银177

452电解含银萃取有机相制备高纯银178

参考文献179

5钯的精炼工艺180

51概述180

52氯钯酸铵反复沉淀法180

521钯的溶解造液180

522氯化铵反复沉淀法183

53二氯二氨配亚钯法184

531造液184

532除银赶硝184

533氨水配合185

534酸化沉淀186

535煅烧与氢还原186

536水合肼还原187

54钯的萃取精炼工艺191

541二正辛基硫醚（DOS）萃取分离钯192

542二正庚基硫醚（DNHS）萃取分离钯192

543二异戊基硫醚（DIAS或S201）萃取分离钯193

5448羟基喹啉类萃取剂（HQ）萃取分离钯193

55中国钯的精炼工艺194

参考文献195

6铂的精炼工艺196

61概述196

62王水溶解氯化铵反复沉淀法196

621原理196

622作业过程197

63还原溶解氯化铵反复沉淀法199

631方法原理199

632作业过程199

633方法特点200

64铂的氧化水解法201

641铂的造液方法201

642氧化水解法精炼铂的原理202

643铂的水解作业过程203

65载体水解法206

651溶解造液206

652除金207

653除钯207

654载体水解208

66高纯铂的制取208

661载体水解离子交换法208

662氧化载体水解离子交换氨气沉淀法209

67碱溶还原法210

68二氯二氨合铂（Ⅱ）法210

69二亚硝基二氨合铂（Ⅱ）法211

610还原溶解法211

6101方法原理211

6102工艺流程212

6103作业过程212

611电解精炼法214

612铂的萃取精炼工艺214

6121磷酸三丁酯（TBP）萃取精炼铂215

6122三正辛胺（TOA）萃取精炼铂215

6123三烷基胺（N235、7301）萃取精炼铂215

6124氨基羧酸萃取精炼铂216

613中国铂的精炼工艺217

参考文献218

7铑的精炼工艺219

71概述219

72亚硝酸钠配合法219

721铑的造液219

722亚硝酸钠配合220

723硫化沉淀法除杂质221

724用亚硫酸铵精炼除铱222

725氯化铵沉淀222

726铑的还原222

727氢还原223

73氨化法224

731五氨化法224

732三氨化法224

74加压氢还原法224

75铑的萃取精炼工艺225

751离子交换TBP萃取法226

752TRPO萃取离子交换法229

76中国铑的精炼工艺230

761水解230

762TBP萃取除铱230

763离子交换231

764中温氯化231

765氯仿萃取232

766氯铑酸铵煅烧氢还原232

参考文献232

8铱的精炼工艺233

81概述233

82硫化法233

821铱的造液233

822氯铱酸铵沉淀234

823氯铱酸铵的还原234

824硫化铵除杂质234

825氯铱酸铵再沉淀235

826煅烧氢还原235

83亚硝酸钠配合法236

84加压氢还原法237

85萃取法精炼铱237

851三烷基氧化磷（TRPO）萃取精炼法238

852磷酸三丁酯（TBP）萃取精炼法240

853三烷基胺（N235）萃取精炼法241

86中国铱的精炼工艺241

861铑、铱溶液的净化242

862TBP分离铑、铱242

863铱的精炼243

参考文献244

9锇、钌的精炼工艺245

91概述245

92锇的精炼工艺245

921还原沉淀法245

922硫化钠沉淀法246

923二次蒸馏法246

924氢直接还原OsO4或Na2OsO6法247

925中国锇的精炼工艺247

93钌的精炼工艺250

931粗钌的精炼工艺250

932钌吸收液的二次蒸馏法250

933硝酸赶锇二次蒸馏法251

934萃取法精炼钌252

935中国钌的精炼工艺252

参考文献253

10光谱分析用高纯贵金属基体的制备254

101概述254

102金基体的制备255

1021金粉产品标准255

1022光谱分析用高纯金基体的制备255

103钯基体的制备256

1031海绵钯产品标准256

1032光谱分析用高纯钯基体的制备256

1033光谱分析用高纯钯基体国家标准（YS/T 83—1994）257

104铂基体的制备259

1041海绵铂产品标准259

1042光谱分析用高纯铂基体的制备259

1043光谱分析用高纯铂基体国家标准（YS/T 82—1994）261

105铑基体的制备261

1051铑粉产品标准261

1052光谱分析用高纯铑基体的制备262

1053光谱分析用高纯铑基体国家标准（YS/T 85—1994）263

106铱基体的制备264

1061铱粉产品标准264

1062光谱分析用高纯铱基体的制备265

1063光谱分析用高纯铱基体国家标准（YS/T 83—1994）266

107钌基体的制备266

1071钌粉产品标准266

1072光谱分析用高纯钌基体的制备267

参考文献268

附录1通过上海黄金交易所认证可提供标准金锭的企业269

附录2美国材料与试验学会（ASTM）及俄罗斯贵金属产品标准270 本书可供从事贵金属矿产资源及二次资源提取冶金、分离提纯、回收、分析、设计的研究人员和生产技术人员参考；同时也可供高等院校化学冶金专业的师生参阅。本书是中国第一部专门论述贵金属精炼工艺的书籍。全书章节编排逻辑性强、内容丰富、系统，具有理论紧密联系实际、实用性强的特点。书中首先概括介绍了贵金属的主要物理化学性质和贵金属的重要化合物及配合物，以及贵金属分离方法和工艺流程；进而系统全面、深入浅出地对金、银、钯、铂、铑、铱、锇、钌的精炼工艺作了重点介绍；此外还专门介绍了光谱分析用高纯贵金属基体的制备方法。为了方便查阅，附录还列出了上海黄金交易所会员单位名单和美国材料与试验学会（ASTM）及俄罗斯贵金属产品标准。

本书可供从事贵金属矿产资源及二次资源提取冶金、分离提纯、回收、分析、设计的研究人员和生产技术人员参考；同时也可供高等院校化学冶金专业的师生参阅。
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