一种铂精炼的新工艺探索

李明++马红周++黄国生

摘 要：该文针对传统铂精炼工艺“王水溶解—氯化铵反复沉淀法”存在含氮氧化物尾气难以治理、劳动强度大等不足，探索了一种采用水合肼还原精炼的新型铂精炼方法。该研究者考察了水合肼对粗氯铂酸铵的还原效果，确定了最佳反应条件。在最佳反应条件下，水合肼还原法所得海绵铂合格率为100%，单次提纯直收率为95%左右，三遍提纯直收率为86%左右。

关键词：铂 水合肼 还原精炼 合格率 直收率

中图分类号：TF83 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）12（b）-0076-02

由于铂族金属具有独特的、其他金属不可替代的物理化学性能，已广泛应用于航天、汽车、原子能、信息、环保、能源、化学化工、石化、玻璃纤维、废气净化、新材料、冶金、生物工程、医学医疗等各个领域，在20世纪中期被称为“现代工业维他命”，二十世纪九十年代以来更进一步被赞誊为“笫一重要的高技术金属”，其中铂因其独特的物理化学性质而被广泛应用于汽车、石油化工、电气电子等现代工业中[1]。

铂精炼有多种方法，归纳起来有溴酸钠水解法、氧化载体水解法、碱溶法、氯化羰基铂法、熔盐电解法、氯化铵反复沉淀法等[2]。作为我国矿产铂族金属提炼中心，金川集团股份有限公司贵金属冶炼厂采用的就是王水溶解—氯化铵反复沉淀工艺，该工艺存在含氮氧化物尾气难以治理、劳动强度大等不足。为解决上述问题，开展铂精炼新工艺研究，对于提升金川乃至我国铂精炼工艺水平，降低环境污染都将具有十分重大的意义。

1 铂精炼新工艺研究

1.1 原理

该文通过水合肼还原精炼的方法进行铂的提纯，利用水合肼的还原性将难溶于水的氯铂（Ⅳ）酸铵还原成易溶于水的氯亚铂（Ⅱ）酸铵，再利用氯气的强氧化性质将氯亚铂（Ⅱ）酸铵氧化成氯铂（Ⅳ）酸铵而沉淀下来。通过氧化还原法有效地实现了铂（Ⅱ）与铂（Ⅳ）相互转变，在该过程中实现分离与提纯。

水合肼将氯铂（Ⅳ）酸铵还原为氯亚铂（Ⅱ）酸铵的反应方程式如下：

2NH2NH2+（NH4）2PtCl6→（NH4）2PtCl4+2N2↑+3H2↑+2HCl （1）

氯气将氯亚铂（Ⅱ）酸铵氧化为氯铂（Ⅳ）酸铵的反应方程式如下：

（NH4）2PtCl4+Cl2→（NH4）2PtCl6↓ （2）

由于水合肼属于有机还原剂，在反应过程中不会带入新的金属杂质，对铂的产品质量具有良好的保障；同时还原反应过程放出氮气及氢气，不会对周边环境产生污染，氧化过程使用氯气，也不存在尾气污染难以治理的问题[3]。

1.2 工艺流程

见图1。

1.3 实验原料与工具

实验原料：通过萃取或化学精炼法产出的粗氯铂酸铵，产品纯度95%～98%，水分约20%。

实验试剂：工业水合肼、工业用瓶装氯气、纯水。

实验工具：烧杯、量杯、电热板、温度计、抽滤瓶、定性滤纸、实验用真空泵等。

1.4 实验过程

1.4.1 原料预处理

由于工业原料粗氯铂酸铵中含有大量的水和氯化铵等可溶性的盐，直接在实验中使用不便计算实验收率，因此需要对其进行预处理，以除去其中所含绝大部分的可溶性盐及水份。粗氯铂酸铵的预处理方法如下。

取一定量粗氯铂酸铵，按照固液比1：10加入到含17%氯化铵的水溶液中，不断搅拌并加热至微沸，恒温1 h后冷却过滤，用17%氯化铵溶液洗涤3～4次，再用纯水快速冲洗2次后干燥。

1.4.2 水合肼还原

在2 L的烧杯中加入1000 mL纯水及100 g经预处理的氯铂酸铵，在不断搅拌下置于电热板上加热近沸，按照理论量的105%加入过量水合肼，在此过程中氯铂（Ⅳ）酸铵不断转化为溶解度较大的氯亚铂（Ⅱ）酸铵，氯铂（Ⅳ）酸铵黄色沉淀逐渐消失并连续平稳地放出气泡，溶液最后呈玫瑰红色。待沉淀全部溶解、溶液基本澄清时加入氯化铵固体170 g搅拌溶解，加入氯化铵的目的是为了补充铵根离子，使氧化沉淀过程更加充分。将烧杯置于自来水中冷却至室温后抽滤。

1.4.3 氯气氧化

将上述滤液转入另一干净的2 L烧杯中，升温至90℃后在通风橱中通入氯气，立即产生黄色沉淀，此过程反应平稳。氯铂酸铵析出完全后将烧杯置于电热板上继续加热至微沸（十分钟）进行赶氯。将烧杯置于自来水中冷却至室温后抽滤，滤饼用17%的氯化铵溶液200 mL分四次洗涤，再用50 mL纯水快速冲洗一遍，干燥后得氯铂酸铵。

1.4.4 实验结果

重复1.4.2及1.4.3过程共计三次，得到精炼三次后的氯铂酸铵，将其按照常规方法进行煅烧，最终得到海绵铂产品。四组平行实验得到干燥的氯铂酸铵分别为36.7 g、36.8 g、36.5 g和36.7 g，所得海绵铂产品质量如表1。

由表1分析数据得知，用水合肼还原法精制的氯铂酸铵经煅烧产出的海绵铂产品质量全部达到相关标准的要求，但是此方法单次收率约为71.6%，三遍后氯铂酸铵的平均总直收率约为36.7%。

2 新工艺优化研究

将2 L三口圆底烧瓶放置于2 L带磁力搅拌的电加热套中，分别安装温度计、回流冷凝管及恒压滴液漏斗，在烧瓶中加入100 g经预处理的氯铂酸铵及1000 mL一定浓度的盐酸，搅拌加热至微沸，通过恒压漏斗加入一定量的还原剂溶液。实验结果如表2所示。

对表2采用最小二乘法进行效应检验，检验结果见图2，从计算结果可以得出，所研究的三个因素中，酸度和时间对铂收率的影响显著，液固比对收率的影响较小。

以上可以看出，随着溶液酸度的提高，铂收率在提高，反应时间对铂收率的影响有一个峰值，峰值在2.5 h，再延长时间，铂的收率会降低。

通过研究确定的最佳实验条件如下：

（1）酸度4 mol/L；

（2）反应时间2.5 h；

（3）固液比1：10；

（4）还原剂过量3%。

采用以上条件进行了四组平行实验，得到干燥的氯铂酸铵分别为86.6 g、86.5 g、86.8 g和86.4 g，所得海绵铂产品质量如表3。

通过该方法精制氯铂酸铵的单次平均收率约为95%，纯化三遍氯铂酸铵的平均总直收率约为86%，且产品质量全部达到国标中99.99牌号海绵铂要求。

3 结语

（1）采用水合肼还原的方法进行铂的精炼，三遍提纯后产品的合格率为100%，单次提纯直收率约为95%，三次提纯后直收率约为86%左右，技术指标较好。由于该方法操作周期短，劳动强度小，尾气污染易治理，因此具有较高的工业应用价值。

（2）酸度对反应过程影响较大，酸度较低时或水合肼加入过快时易还原产生铂黑，对产品收率造成较大影响。

（3）该方法固液比较大（1：10），在工业应用时需解决大量废水的达标排放问题，通过探索研究，采用锌粉置换的方式可以使母液中贵金属含量达到0.5 mg/L的水平，可满足工业生产要求，但需要考虑其他方式如母液回用等，降低废水总量及废水处理压力。

参考文献

[1] 陈景，张永俐，刘伟平.中国铂族金属的开发与应用，中国科学技术前沿[M].北京：高等教育出版社，2010.

[2] 彭容秋.有色金属提取冶金手册[M].北京：冶金工业出版社，1992.

[3] 刘时杰.铂族金属矿冶学[M].北京：冶金工业出版社，2001.endprint