CN113020615A - 一种用三氯化铑制备高纯铑粉的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用三氯化铑制备高纯铑粉的方法,包括:利用第一酸性溶液将固体三氯化铑粉溶解,获得氯铑酸溶液;通过离子交换树脂去除所述氯铑酸溶液中的阳离子杂质,得到纯净铑溶液;在所述纯净铑溶液中加入第一碱性溶液生成氢氧化铑沉淀后,加去离子水洗涤,将PH值调整至目标值,获得氢氧化铑;采用加压氢还原法分离所述氢氧化铑,得到铑还原粉;将所述铑还原粉放入通氢气炉,保温还原烧结,得到烧结后的铑粉;利用第二酸性溶液、第二碱性溶液以及去离子水对所述铑粉进行洗涤后,进行真空干燥,获得纯铑粉。本发明所提供的方法,提高了铑粉的制备效率以及精炼得到铑粉的纯度。
Description
技术领域
本发明涉及材料制备领域,特别是涉及一种用三氯化铑制备高纯铑粉的方法。
背景技术
铑是一种银白色的过渡金属、铂系贵金属之一,质硬而脆,具有较强的反射能力,加热状态下特别柔软。铑的化学稳定性好、抗氧化性强,在空气中能长期保持金属光泽。含铑的贵金属合金具有更优越的理化特性,并被广泛应用于工业、电子信息、航天、军工等领域。例如,生产硝酸用Rh、Pt催化网;用于汽车尾气的Rh、Pt、Pd净化催化剂等。贵金属工业应用领域的拓展使其被许多国家列为战略物资。
因含铑合金/铑系化合物稳定性较强,相比较其他铂系金属回收难度大,回收得到铑粉纯度较低。
中国专利ZL200910073730.3公开了一种通过铂铑离子交换树脂去其中除贱金属的方法。中国专利CN101275184B、CN100410395C公开了一种铑的回收方法。这几种方法均为向六铑氯酸铵水溶液中添加甲酸,以铑黑的形式还原回收铑,并将铑黑在氢气氛中700~900℃烧结,得到海绵铑。上述精炼铑的工艺流程长,且在加入沉降剂的过程容易导致其他铂系金属的沉降,故而对原料液中杂质种类及含量要求较高。
综上所述可以看出,如何提高铑粉的制备效率与纯度是目前有待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用三氯化铑制备高纯铑粉的方法,以解决现有精炼铑的工艺流程长且精炼得到的铑粉纯度较低的问题。
为解决上述技术问题,本发明提供一种用三氯化铑制备高纯铑粉的方法,包括:利用第一酸性溶液将固体三氯化铑粉溶解,获得氯铑酸溶液;通过离子交换树脂去除所述氯铑酸溶液中的阳离子杂质,得到纯净铑溶液;在所述纯净铑溶液中加入第一碱性溶液生成氢氧化铑沉淀后,加去离子水洗涤,将PH值调整至目标值,获得氢氧化铑;采用加压氢还原法分离所述氢氧化铑,得到铑还原粉;将所述铑还原粉放入通氢气炉,保温还原烧结,得到烧结后的铑粉;利用第二酸性溶液、第二碱性溶液以及去离子水对所述铑粉进行洗涤后,进行真空干燥,获得纯铑粉。
优选地,所述第一酸性溶液为盐酸、硝酸和硫酸中的一种,其浓度为30-80g/L。
优选地,所述第一酸性溶液为盐酸、硝酸和硝酸中至少两种酸性溶液的混合溶液。
优选地,所述离子交换树脂为强酸型阳离子交换树脂。
优选地,所述在所述纯净铑溶液中加入第一碱性溶液生成氢氧化铑沉淀后,加去离子水洗涤,将PH值调整至目标值,获得氢氧化铑包括:
在所述纯净铑溶液中加入氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾中至少一种碱性溶液生成氢氧化铑沉淀后,加去离子水洗涤,将PH值调整至目标值,获得氢氧化铑;
其中,所述目标值的取值范围为8至12。
优选地,所述采用加压氢还原法分离所述氢氧化铑,得到铑还原粉包括:
将所述氢氧化铑置于高压反应釜中加热至预设温度值后,通入氢气保持氢气分压还原,使所述氢氧化铑固液分离;
利用去离子水对固液分离得到的固体充分洗涤后,进行真空干燥,得到铑还原粉;
其中,所述预设温度值的取值范围为120-250℃,氢气分压范围为0.2-2.0MPa,还原时长为1-8h。
优选地,所述采用加压氢还原法分离所述氢氧化铑,得到铑还原粉包括:
将所述氢氧化铑置于高压反应釜中加热至180℃,通入氢气保持分压2MPa还原5h,使所述氢氧化铑固液分离;
利用去离子水对固液分离得到的固体充分洗涤后,在120℃温度下进行真空干燥,得到铑还原粉。
优选地,所述将所述铑还原粉放入通氢气炉,保温还原烧结,得到烧结后的铑粉;
将所述铑还原粉放入通氢气炉,加热至950℃,通入氢气保持分压2MPa还原2h,通入氮气保持分压2MPa置换2h,放凉取出,得到烧结后的铑粉。
优选地,所述利用第二酸性溶液、第二碱性溶液以及去离子水对所述铑粉进行洗涤后,进行真空干燥,获得纯铑粉包括:
利用盐酸、硝酸、硫酸中至少一种酸性溶液对烧结后的铑粉洗涤后,利用氢氧化钠、氢氧化钾中至少一种碱性溶液对所述铑粉进行洗涤;
利用碱性溶液对所述铑粉洗涤后,利用去离子水对所述铑粉进行充分洗涤;
对洗涤后的铑粉进行真空干燥,获得纯铑粉;
其中,对洗涤后的铑粉真空干燥的温度取值范围为100-250℃,真空干燥时长为8-30h。
优选地,所述利用第二酸性溶液、第二碱性溶液以及去离子水对所述铑粉进行洗涤后,进行真空干燥,获得纯铑粉包括:
利用双氧水与盐酸混合得到的酸性溶液对烧结后的铑粉煮沸洗涤1h,利用浓度为20%氢氧化钠对所述铑粉煮沸洗涤1h,利用去离子水对所述铑粉煮沸洗涤1h,对洗涤后的铑粉进行真空干燥,获得纯铑粉。
在所述纯净铑溶液中加入第一碱性溶液生成氢氧化铑沉淀后,加去离子水洗涤,将PH值调整至目标值,获得氢氧化铑;采用加压氢还原法分离所述氢氧化铑,得到铑还原粉;将所述铑还原粉放入通氢气炉,保温还原烧结,得到烧结后的铑粉;利用第二酸性溶液、第二碱性溶液以及去离子水对所述铑粉进行洗涤后,进行真空干燥,获得纯铑粉。
本发明所提供的用三氯化铑制备高纯铑粉的方法,利用酸性溶液将三氯化铑固体溶解,得到氯铑酸溶液。通过离子交换树脂去除所述氯铑酸溶液中的阳离子杂质,得到纯净铑溶液。在所述纯净铑溶液中加碱生产氢氧化铑沉淀后,加去离子水洗涤,并调整PH值,获得氢氧化铑。对所述氢氧化铑采用加压氢还原,通过调整氢气压力与温度,获得铑还原粉;再用烧结通氢,酸、碱洗涤后,用去离子树充分洗涤,真空干燥,得到纯铑粉。本发明所提供的方法,不会引入新的杂质,提高了生产效率;且精炼得到的纯铑粉杂质含量小于100ppm,直收率99%以上,符合铑粉的生产要求。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的用三氯化铑制备高纯铑粉的方法的第一种具体实施例的流程图;
图2为本发明所提供的用三氯化铑制备高纯铑粉的方法的第二种具体实施例的流程图;
图3为本发明所提供的用三氯化铑制备高纯铑粉的方法的第三种具体实施例的流程图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种用三氯化铑制备高纯铑粉的方法,提高了高纯铑粉的制备效率以及提炼出铑粉的纯度。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参考图1,图1为本发明所提供的用三氯化铑制备高纯铑粉的方法的第一种具体实施例的流程图;具体操作步骤如下:
步骤S101:利用第一酸性溶液将固体三氯化铑粉溶解,获得氯铑酸溶液;
在本实施例中,所述第一酸性溶液可以为盐酸、硝酸和硫酸中的一种,其浓度为30-80g/L;所述第一酸性溶液也可以为盐酸、硝酸和硝酸中至少两种酸性溶液的混合溶液。
步骤S102:通过离子交换树脂去除所述氯铑酸溶液中的阳离子杂质,得到纯净铑溶液;
所述离子交换树脂为强酸型阳离子交换树脂。
步骤S103:在所述纯净铑溶液中加入第一碱性溶液生成氢氧化铑沉淀后,加去离子水洗涤,将PH值调整至目标值,获得氢氧化铑;
所述第一碱性溶液可以为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾中一种或者几种。
在所述纯净铑溶液中加入碱性溶液生成沉淀后,加去离子水洗涤,调整PH值,PH值的调整范围为8至12。
步骤S104:采用加压氢还原法分离所述氢氧化铑,得到铑还原粉;
采用加压氢还原法分离所述氢氧化铑时,将所述氢氧化铑置于高压反应釜中加热至120-250℃后,通入氢气保持氢气分压还原,使所述氢氧化铑固液分离,其中,氢气分压范围为0.2-2.0MPa,还原时长为1-8h。所述氢氧化铑固液分离后,利用去离子水对其充分洗涤,真空干燥,从而得到所述铑还原粉。
步骤S105:将所述铑还原粉放入通氢气炉,保温还原烧结,得到烧结后的铑粉;
步骤S106:利用第二酸性溶液、第二碱性溶液以及去离子水对所述铑粉进行洗涤后,进行真空干燥,获得纯铑粉。
在本实施例中,所述第二酸性溶液为盐酸、硝酸、硫酸中一种或几种。所述第二碱性溶液为氢氧化钠、氢氧化钾中一种或几种。
本实施例所提供高纯铑的方法,工艺简单且不会引入新的杂质,提高了生产效率;所得铑粉杂质含量低,直收率99%以上,符合铑粉的生产要求。
基于上述实施例,在本实施例中,所述第一酸性溶液可以为硝酸与盐酸的混合溶液,混合比例为3:1。所述第一碱性溶液为氢氧化钠。所述第二酸性溶液为双氧水与盐酸的混合溶液,混合比例为3:1。第二碱性溶液为氢氧化钠。
请参考图2,图2为本发明所提供的用三氯化铑制备高纯铑粉的方法的第二种具体实施例的流程图;具体操作步骤如下:
步骤S201:将10g三氯化铑固体溶解于500ml的硝酸与盐酸的混合溶液中,获得氯铑酸溶液,其中,硝酸与盐酸的比例为3:1;
步骤S202:利用强酸型阳离子交换树脂除去所述氯铑酸溶液中的阳离子杂质,得到纯净铑溶液;
步骤S203:在所述纯净铑溶液中加入氢氧化钠至不再生产氢氧化铑沉淀,加去离子水洗涤至PH值为9,获得氢氧化铑;
步骤S204:将所述氢氧化铑置于高压反应釜中加热至180℃,通入氢气保持分压2MPa还原5h,使所述氢氧化铑固液分离,利用去离子水对固液分离得到的固体充分洗涤后,在120℃温度下进行真空干燥,得到铑还原粉;
需要说明的是,基于本实施例,在本发明的其他实施例中,也可将所述氢氧化铑置于高压反应釜中加热至150℃,通入氢气保持分压2MPa还原10h,使所述氢氧化铑固液分离。或将所述氢氧化铑置于高压反应釜中加热至250℃,通入氢气保持分压0.5MPa还原8h,使所述氢氧化铑固液分离。
在本发明的其他实施例中,也可不改变加氢还原的操作温度,改变氢气分压与还原时间,例如:将所述氢氧化铑置于高压反应釜中加热至180℃,通入氢气保持分压0.8MPa还原3h,使所述氢氧化铑固液分离;在150℃温度下进行真空干燥,得到铑还原粉。
步骤S205:将所述铑还原粉放入通氢气炉,加热至950℃,通入氢气保持分压2MPa还原2h,通入氮气保持分压2MPa置换2h,放凉取出,得到烧结后的铑粉;
步骤S206:利用双氧水与盐酸的混合溶液对所述铑粉煮沸洗涤1h,利用浓度为20%氢氧化钠对所述铑粉煮沸洗涤1h,利用去离子水对所述铑粉煮沸洗涤1h,对洗涤后的铑粉进行真空干燥,获得纯铑粉,其中,双氧水与盐酸的比例为3:1。
基于上述实施例中,在本实施例中,使用盐酸对三氯化銠固体进行溶解。请参考图3,图3为本发明所提供的用三氯化铑制备高纯铑粉的方法的第三种具体实施例的流程图;具体操作步骤如下:
步骤S301:将10g三氯化铑固体溶解于45g/L的盐酸中,获得氯铑酸溶液;
需要说明的是,在本发明的其他实施例中,也可用其他浓度的盐酸对所述三氯化铑固体进行溶解,如75g/L,其浓度范围为30-80g/L。
步骤S302:利用阳离子交换树脂除去所述氯铑酸溶液中的阳离子杂质,得到纯净铑溶液;
步骤S303:在所述纯净铑溶液中加入氢氧化钠至不再生产氢氧化铑沉淀,加去离子水洗涤至PH值为10,获得氢氧化铑;
步骤S304:将所述氢氧化铑置于高压反应釜中加热至180℃,通入氢气保持分压1.5MPa还原7.5h,使所述氢氧化铑固液分离,利用去离子水对固液分离得到的固体充分洗涤后,在120℃温度下进行真空干燥,得到铑还原粉;
在步骤304中,若氢气分压为1.3MPa,可增加还原时长至8.5h。
步骤S305:将所述铑还原粉放入通氢气炉,加热至950℃,通入氢气保持分压1.5MPa还原3h,通入氮气保持分压2MPa置换2h,放凉取出,得到烧结后的铑粉;
步骤S306:利用双氧水与盐酸的混合溶液对所述铑粉煮沸洗涤1h,利用浓度为20%氢氧化钠对所述铑粉煮沸洗涤1h,利用去离子水对所述铑粉煮沸洗涤1h,对洗涤后的铑粉进行真空干燥,获得纯铑粉。
在本实施例中,双氧水与盐酸的比例可为1:1,也可为1:2。
以上对本发明所提供的一种用三氯化铑制备高纯铑粉的方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种用三氯化铑制备高纯铑粉的方法,其特征在于,包括:
利用第一酸性溶液将固体三氯化铑粉溶解,获得氯铑酸溶液;
通过离子交换树脂去除所述氯铑酸溶液中的阳离子杂质,得到纯净铑溶液;
在所述纯净铑溶液中加入第一碱性溶液生成氢氧化铑沉淀后,加去离子水洗涤,将PH值调整至目标值,获得氢氧化铑;
采用加压氢还原法分离所述氢氧化铑,得到铑还原粉;
将所述铑还原粉放入通氢气炉,保温还原烧结,得到烧结后的铑粉;
利用第二酸性溶液、第二碱性溶液以及去离子水对所述铑粉进行洗涤后,进行真空干燥,获得纯铑粉。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一酸性溶液为盐酸、硝酸和硫酸中的一种,其浓度为30-80g/L。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一酸性溶液为盐酸、硝酸和硝酸中至少两种酸性溶液的混合溶液。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述离子交换树脂为强酸型阳离子交换树脂。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述在所述纯净铑溶液中加入第一碱性溶液生成氢氧化铑沉淀后,加去离子水洗涤,将PH值调整至目标值,获得氢氧化铑包括:
在所述纯净铑溶液中加入氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾中至少一种碱性溶液生成氢氧化铑沉淀后,加去离子水洗涤,将PH值调整至目标值,获得氢氧化铑;
其中,所述目标值的取值范围为8至12。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述采用加压氢还原法分离所述氢氧化铑,得到铑还原粉包括:
将所述氢氧化铑置于高压反应釜中加热至预设温度值后,通入氢气保持氢气分压还原,使所述氢氧化铑固液分离;
利用去离子水对固液分离得到的固体充分洗涤后,进行真空干燥,得到铑还原粉;
其中,所述预设温度值的取值范围为120-250℃,氢气分压范围为0.2-2.0MPa,还原时长为1-8h。
7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,所述采用加压氢还原法分离所述氢氧化铑,得到铑还原粉包括:
将所述氢氧化铑置于高压反应釜中加热至180℃,通入氢气保持分压2MPa还原5h,使所述氢氧化铑固液分离;
利用去离子水对固液分离得到的固体充分洗涤后,在120℃温度下进行真空干燥,得到铑还原粉。
8.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述将所述铑还原粉放入通氢气炉,保温还原烧结,得到烧结后的铑粉;
将所述铑还原粉放入通氢气炉,加热至950℃,通入氢气保持分压2MPa还原2h,通入氮气保持分压2MPa置换2h,放凉取出,得到烧结后的铑粉。
9.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述利用第二酸性溶液、第二碱性溶液以及去离子水对所述铑粉进行洗涤后,进行真空干燥,获得纯铑粉包括:
利用盐酸、硝酸、硫酸中至少一种酸性溶液对烧结后的铑粉洗涤后,利用氢氧化钠、氢氧化钾中至少一种碱性溶液对所述铑粉进行洗涤;
利用碱性溶液对所述铑粉洗涤后,利用去离子水对所述铑粉进行充分洗涤;
对洗涤后的铑粉进行真空干燥,获得纯铑粉;
其中,对洗涤后的铑粉真空干燥的温度取值范围为100-250℃,真空干燥时长为8-30h。
10.如权利要求9所述的方法,其特征在于,所述利用第二酸性溶液、第二碱性溶液以及去离子水对所述铑粉进行洗涤后,进行真空干燥,获得纯铑粉包括:
利用双氧水与盐酸混合得到的酸性溶液对烧结后的铑粉煮沸洗涤1h,利用浓度为20%氢氧化钠对所述铑粉煮沸洗涤1h,利用去离子水对所述铑粉煮沸洗涤1h,对洗涤后的铑粉进行真空干燥,获得纯铑粉。
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