铂族
我们的编辑将审阅你所提交的内容,并决定是否修改文章。
铂族,六种金属,按递增顺序排列原子量,钌(俄文)铑(Rh),钯(Pd),锇(操作系统),铱(Ir),铂(Pt)。这些元素都是银白色的,除了锇是蓝白色的。这些物质的化学行为金属是矛盾的,因为他们是高度抵抗攻击的大多数化学试剂,作为催化剂,易于加速或控制许多氧化,还原,和的速率加氢反应。
钌和锇结晶为六角形紧密堆积体系,其余为面心立方结构。这反映在钌和锇的硬度更大。
历史
虽然含铂金工件已经追溯到700年了公元前,这个的存在金属与其说是故意的,不如说是偶然的。16世纪耶稣会士提到了与冲积金矿有关的灰色致密鹅卵石。这些鹅卵石不能单独融化,但会融化合金掺假黄金,使金条变脆,无法提炼。这些鹅卵石被称为铂金德尔平托即来自Chocó地区圣胡安河的一条支流平托河的银色物质颗粒哥伦比亚。
可塑的铂金是由法国物理学家首先生产出来的,它只有经过提纯才能得到基本的纯金属P.F.沙巴诺于1789年;它被制作成一个呈献给教皇的圣杯庇护六世。发现钯是1802年由英国化学家威廉·渥拉斯顿他以小行星帕拉斯(Pallas)命名。沃拉斯顿随后宣称在铂矿石中发现了另一种元素;他称之为铑因为它的盐呈玫瑰色。的发现铱(以虹膜命名,虹膜是彩虹女神,因为它的盐的颜色多样化)和锇(来自希腊语“气味”,因为它有类似氯的气味挥发性是由英国化学家提出的史密森坦南特在1803年。法国化学家希波吕特-维克多·科莱特-德斯科蒂尔斯,Antoine-François福克罗伊,和Nicolas-Louis Vauquelin几乎同时发现了这两种金属。钌是最后一个被分离和识别的元素,它的名字是基于拉丁化的单词俄罗斯俄国化学家卡尔·卡尔洛维奇·克劳斯在1844年。
不像黄金而且银通过简单的火炼,可以很容易地以相对纯净的状态分离出铂金属,但铂金属的分离和鉴定需要复杂的水化学处理。由于这些技术直到19世纪初才出现,因此鉴别和分离铂集团滞后比白银和黄金落后几千年。此外,这些金属的高熔点限制了它们的应用,直到英国、法国、德国和俄罗斯的研究人员发明了将铂固化并加工成有用形式的方法。将铂金制成高级珠宝大约始于1900年,但是,尽管这种应用直到今天仍然很重要,但它很快就被工业用途所取代。钯成为一种非常理想的材料,用于电话和其他有线通信系统的继电器接触点,它提供了长寿命和高水平的可靠性,而铂,由于其抗火花侵蚀,被纳入火花塞用于作战飞机二战期间。
战后分子转化技术在精制中的推广石油创造了巨大的需求催化铂金属的性质。这一需求在20世纪70年代增长得更多,当时汽车排放标准被取消了美国而其他国家率先将铂金属用于废气的催化转化。
矿石
除了小型冲积矿床的铂、钯和铱锇矿(铱和锇的一种合金),实际上不存在主要金属来自铂族的矿石。铂矿物通常含量很高传播在硫化矿石,尤其是镍矿物硫镍铁矿(镍、铁)9年代8。最常见的铂族矿物包括月桂石、ru2;irarsite (Ir,俄文,Rh, Pt)的屁股;铱锇矿(Ir Os);硫砷铂矿(PtS);吹牛大王(Pt,Pd)S。
世界上最大的矿藏是黄金灌木丛生地区复杂的南非。其他主要的矿藏包括萨德伯里存款的安大略加拿大和俄罗斯西伯利亚的Norilsk-Talnakh矿床。在美国,最大的存款是美元静复杂在蒙大拿州,但这远远小于上面提到的矿床。世界上最大的铂生产国是南非、俄罗斯、津巴布韦和加拿大。
采矿与选矿
南非和加拿大的主要矿藏是利用通过地下采矿。几乎所有铂族金属都可以回收铜或硫化镍矿物,由浮选分离。精矿的熔炼产生一种亚光,在高压灭菌器中浸出铜和镍硫化物。固体浸出残渣中含有15%至20%的铂族金属。
有时重力分离在浮选前使用;这导致精矿中含有高达50%的铂金属,因此没有必要进行冶炼。
提取和精炼
分离化学铂族金属是最复杂和最具挑战性的金属分离之一。下面对分离铂族金属的程序作简要说明,然后对分析还有废料提炼技术。
个人增溶
分离铂金属的经典程序从如上所述获得的精矿开始。这种浓缩液是用王水这种方法可以溶解铂和钯,并将其他金属以固体形式留在浸出残渣中。铂从溶液中析出氯化铵,得到的粗铂盐通过过滤回收,然后加热分解成粉末状的金属形式。金属在王水中再溶解,然后用氯化铵再沉淀,煅烧成纯金属。铂沉淀时,钯仍在溶液中,现在加入氨,钯就析出了。钯盐经过过滤回收后,再溶解再沉淀形成纯盐,这就是转换变成金属形式,通常是由化学还原而成甲酸。
浸出原精矿后留下的残渣含有铑、铱、钌和锇。这是用熔液处理的钠硫酸氢盐将铑转化为硫酸铑。然后用水浸溶铑,从不溶物中分离出来,用还原法从溶液中析出锌粉。粗金属铑产品经氯和氯处理后转化为可溶性盐氯化钠在高温下,溶于水,用亚硝酸钠沉淀,过滤,再溶解,用氯化铵再沉淀。最后的沉淀物被还原成纯金属粉末。
硫酸铑浸出残渣与碱盐硝酸盐熔合,使钌转化为可溶的钌酸钠。钌酸钠溶液过滤后,用氯气处理,蒸馏出挥发性钌复合四氧化钌。然后用还原剂处理含钌馏分物,使钌沉淀为细金属粉末。锇的回收方法类似,但与钌不同的是,它也可以通过从酸性溶液中蒸馏来回收。
最后的残渣用过氧化钠处理,将铱转化为一种可溶的形式盐酸,可与氯化铵沉淀,煅烧成金属粉末。
同时增溶
所有铂金属的同时增溶可以通过熔合矿物从硫化铜镍矿石中提取的精矿铝金属,溶解铝,用盐酸和氯处理残渣。这溶解了所有铂族金属,随后用溶剂萃取分离。然后用常规技术处理单个金属溶液,以回收纯状态下的各种金属。
整合
无论采用何种化学分离工艺,铂金属都以精细分离的金属粉末形式回收。它们可以通过电子束熔化转化为大块的金属形式。熔点较低的金属钯和铂可以被熔合感应熔炼技术。
精炼的废
目前还没有普遍适用的再加工铂金属的技术废。所选择的方法取决于样品中铂金属的不同比例。例如,铂或铂合金废料,如实验室器皿、玻璃炉内衬和合成纤维制造中使用的喷丝板,可以再溶解在王水中,并通过上述技术从溶液中回收。含钌和铱的合金有时可通过碱性熔合而溶解。一旦金属被溶解,用于回收它的化学过程与上面讨论的类似。
大量的铂、钯和铑废料在汽车中被发现催化转换器。的催化剂是在很高的温度下熔化的铁或铜熔合催化剂基材,将铂族金属溶解在熔融铜或铁中。铜和铜的合金珍贵的金属被浸出溶解铜或铁,留下铂-钯-铑的浓缩物,精炼成纯金属,其化学性质与上述相似。
分析
分析铂族金属的矿石和精矿极为困难,因为任何一种金属的浓度都可能低于百万分之一。初始浓度是用火法测定的。测定珠溶解在王水中,金属分离和浓缩,通常采用溶剂萃取。由于铱、铑或钌的存在,珠子的溶解变得复杂,因此可能需要特殊的增溶技术。用原子吸收光谱或光度法对浓缩溶液进行分析。电弧光谱法有时直接用于火测所得的珠子。