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碳化後的鈀灰加還原劑前要加什麼

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碳化後的鈀灰加還原劑前要加什麼

在加入還原劑之前,通常需要先稀釋鈀灰,以便更好地進行反應。碳化後的鈀灰通常需要加入還原劑,以便在化學反應中還原鈀金屬。在礦物分類中,鉑族元素礦物屬自然鉑亞族,包括銥(Ir)、銠(Rh)、鈀(Pd)和鉑(Pt)的自然元素礦物。它們彼此之間廣泛存在類質同象置換現象,從而形成一系列類質同象混合晶體,由鉑族元素礦物熔鍊的金屬有鈀(Pd)、銠(Rh)、銥(Ir)、鉑(Pt)等。鉑族金屬以其特別可貴的性能和資源珍稀而著稱,與金、銀合稱貴金屬。

在加入還原劑之前,通常需要先稀釋鈀灰,以便更好地進行反應。碳化後的鈀灰通常需要加入還原劑,以便在化學反應中還原鈀金屬。在礦物分類中,鉑族元素礦物屬自然鉑亞族,包括銥(Ir)、銠(Rh)、鈀(Pd)和鉑(Pt)的自然元素礦物。它們彼此之間廣泛存在類質同象置換現象,從而形成一系列類質同象混合晶體,由鉑族元素礦物熔鍊的金屬有鈀(Pd)、銠(Rh)、銥(Ir)、鉑(Pt)等。鉑族金屬以其特別可貴的性能和資源珍稀而著稱,與金、銀合稱貴金屬。

小編還爲您整理了以下內容,可能對您也有幫助:

次亞磷酸鈉作鈀的還原劑使用方法怎樣使用

料電鍍製品具有優良的性能,塑料件電鍍後,既保持了塑料的質量輕、抗蝕性能強、成型容易等特點,

又賦予其金屬的導電性、裝飾性、導磁性、可焊性等,因此塑料電鍍製品應用非常廣泛。近年來,通訊技術快速發展,隨着移動電話的普及,人們對其外殼材料的電

磁屏蔽性能提出了更高的要求。

常規的塑料電鍍銅工藝流程爲:除油→粗化→膠體鈀活化→加速→化學鍍銅→電鍍銅。由於化學鍍銅過程中使用具有致癌的甲醛作還原劑,嚴重威脅操作者的安全。1963年D.A.Radovsky[1]發明了直接電鍍,該技術在20世紀80年代實現工業化,此時的直接電

鍍技術一般用在印刷電路板的孔金屬化工藝中。1996年,Atotech公司發明了Futuron工藝[2],主要用在ABS及其合金材料上,該工藝的流

程爲:除油→粗化→Futuron活化→銅置換錫→電鍍銅。該工藝雖然有其優越性,但也有不可避免的缺點,如容易漏鍍、起鍍慢、價格貴。

MacdermidCo.

公司於1991年發明了Phoenix工藝[3]。它的特點是使用次亞磷酸鈉爲還原劑代替甲醛,先發生化學鍍銅,使塑料表面覆蓋一導電銅層,然後在化學鍍

銅溶液中進行直接電鍍銅。該工藝的特點是:(1)用次亞磷酸鈉做還原劑代替了甲醛;(2)用化學鍍做底層,避免了漏鍍;(3)化學鍍後進行電鍍很容易。但

該工藝只應用在印刷電路板上,如用於香港OPC電路板廠的多層板上,但是沒有將其用在ABS塑料及其合金上。

以次亞磷酸鈉作還原劑化學鍍銅,鍍層厚度一般小於1μm,沉積的銅層對反應不起催化作用。LiJun等[4]在該體系中採用Ni2+離子爲再活化劑得到一定厚度的鍍層,並研究了添加2 2′聯吡啶對鍍層性能的影響。

作者成功地將Phoenix工藝用在ABS塑料直接電鍍上,並採用2 2′聯吡啶爲添加劑進行鍍銅。現在國內大部分工廠在ABS塑料電鍍中採用化學鍍

鎳作爲底層,然後進行電鍍。若採用本工藝(前處理步驟與化學鍍鎳一樣)可以將化學鍍和電鍍改爲同一鍍槽,縮短工序,節省費用。本反應主要分兩步,即化學鍍

銅和電鍍銅(電鍍液與化學鍍液組成相同),化學鍍過程中次亞磷酸鈉主要起還原作用。本文的主要研究內容是次亞磷酸鈉在電鍍銅過程中的作用以及不同溫度下鍍

層中磷含量的確定。

1 實驗

學鍍銅液由以下成分組成:c(CuSO4)=0 04mol/L,c(次亞磷酸鈉)=0 28mol/L,c(檸檬酸鈉)=0

051mol/L,c(硼酸)=0 485mol/L,以及ρ(2 2′聯吡啶)=5mg/L。溶液用去離子水配製,用NaOH調溶液的pH=9 2~9

6。化學鍍銅溫度維持在(70±0

5)℃。電鍍銅液與化學鍍銅液組成相同,電鍍時溫度爲15~70℃。可以在同一鍍槽中電鍍,爲控制溫度,也可在兩個鍍液組成相同而溫度不同的鍍槽中電鍍。

ABS塑料前處理工藝爲:鹼除油→高鉻酸粗化→亞硫酸鈉溶液還原→HCl溶液預浸→膠體鈀活化→NaOH溶液解膠→化學鍍銅。經過化學鍍銅5min後的試片爲工作電極,在電鍍液中做循環伏安測試。

原子力顯微鏡(簡稱AFM,美國MolecularImaging公司的PicoScan/PicoSPM)來觀察鍍銅層的表面形貌;用X射線熒光光譜儀

(簡稱XRF,德國Bruker公司的S4Explorer)來分析鍍層中元素含量;用電化學工作站(CHI660,上海辰華公司)來測量鍍液的循環伏安

(CV)特性。CV測量採用三電極體系,Pt爲對電極,甘汞電極爲參比電極,Pt片、化學鍍銅片分別爲工作電極。

2 結果與討論

2.1 次亞磷酸鈉在15℃的作用

15℃時,次亞磷酸鈉在溶液中不發生化學鍍反應,在銅電極和鉑電極上都不發生電還原反應。爲了研究次亞磷酸鈉的作用,實驗中採用不含銅離子的鍍液。如圖1中曲線1,以Pt爲工作電極,電鍍溶液(pH=9 5)中沒有Cu2+,當-850mV

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?

1中曲線2和3均以化學鍍銅片爲工作電極。曲線3中不含有Cu2+和次亞磷酸鈉,當E<-1100mV時,Cu上開始發生陰極吸氫反應;當E=-

270~-260mV時,有一個小的峯,因爲溶液中不存在銅鹽和次亞磷酸鈉,所以該峯不是還原峯,而是鍍液中某些離子在Cu表面的吸附峯。曲線2中含有次

亞磷酸鈉而沒有Cu2+離子,其陰極吸氫反應的電位值與曲線3相同,由於次亞磷酸鈉的存在,使曲線2的析氫峯比曲線3要高,且在-270~-260mV附

近也有一個吸附峯。

從以上分析得出結論,15℃時,次亞磷酸鈉在鍍液中很穩定,在Pt電極和Cu電極上都不發生化學鍍反應和電還原反應。

2.2 50℃不含銅離子電鍍液中次亞磷酸鈉的作用

以次亞磷酸鈉爲還原劑的化學鍍銅反應一旦開始,在50℃仍然可以進行化學鍍反應。圖2是以化學鍍銅片爲工作電極,50℃不含銅離子的鍍液(pH=9 5)的循環伏安圖。

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負掃過程中,E=-270mV時的Ads峯是吸附峯,與圖1類似。第2個峯(E-Re)在E=-580mV處,爲還原峯,由於溶液中不含銅離子,所以還原峯不是由銅引起的,而是次亞磷酸鈉在銅電極上的電還原峯,其電極反應如下:

?

?

掃過程中,E=-1030mV爲次亞磷酸鈉的化學反應,與負掃過程E=-1080mV的峯一樣。E=-180mV爲Cu-P合金的氧化峯,此時,Cu氧化

爲Cu+,在鹼性條件下生成Cu+ complex(一價銅絡合物,下同),並吸附在銅電極的表面。E=0mV處爲Cu+

complex的氧化峯,在絡合劑的存在下,反應生成Cu2+

complex(二價銅絡合物,下同)。圖3是以化學鍍銅片(5min)爲工作電極,50℃含銅離子不含次亞磷酸鈉的鍍液(pH=9

5)的循環伏安圖。負掃過程中,E=-400~-270mV時的峯是吸附峯(Ads),與圖1、2中類似。第2個峯在E=-830~-780mV處,爲二

價銅絡合物的還原峯(Re);正掃過程中有兩個氧化峯,第1個在E=-190~-160mV處爲Cu氧化爲Cu+

complex,E=0mV附近爲Cu+ complex氧化爲Cu2+ complex的氧化峯,與圖2結果類似。

用什麼物質可以還原氯化鈀中的金屬靶?

樓上說的太麻煩了 用氣體還原不好操作 用金屬還原不好分離

建議:溶解後,加入下列物質中任意一中稍微加熱即可:

次亞磷酸鈉 氯化亞錫 三氯化鈦 硼氫化鈉 等等還原劑

鈀是一種很容易還原的金屬

鈀金溶於什麼藥水? 又怎麼從藥水裏把鈀金提煉出來?

用濃鹽酸和濃硫酸的混合液

2:1

就是王水了

他們的混合液能反應

成一種絡合物

氧化性超強

可以溶解金

再把金弄出來就置換唄

就像鐵可以把硫酸銅裏的銅置換出來一樣

金、鈀溶於王水後,用亞硝酸鈉反應還原提純黃金後的分離液與水合肼還原重金屬,這個過程的反應方程式是怎

首先金、鈀都能溶於王水:

HNO3 + 4HCl + Au ====NO↑ + H[AuCl4] + 2H2O

3Pd + 12HCl + 2HNO3 =====2NO↑ + 3H2[PdCl4] + 4H2O

加入亞鈉作爲還原劑,選擇性還原出金的單質。在這個過程中亞鈉轉爲鈉。

3NO2- + 2AuCl4- + 3H2O ====2Au↓ + 3NO3- + 6H+ +8Cl-

之所以能做到這一點,可能是因爲電對AuCl4- /Au 高達1.0V,而鈀對應電對的電勢我記不清了,不過應該在0.7V左右。

接下來用水合肼這種非常強的還原劑將鈀還原出來:

N2H4 + 2H2[PdCl4] ====2Pd↓ + N2↑ + 8HCl

當然,肼作爲鹼性物質,還會和鹽酸反應成鹽。

歡迎追問!

鈀水用鋅粉沉澱後怎麼提煉出鈀金

要看水中鈀含量,較高且無雜質時,直接由還原劑(如:鹽酸肼,水合肼等)還原成金屬鈀,過濾得到。

若濃度低,就要先富集,現有專門的 鉑鈀銠萃淋樹脂。將低含量的比如一噸水中幾克、十幾克吸附出來,或者是還原提煉後的尾水中微量的鉑鈀銠吸附出來再精煉,專業酸性吸鈀、膠體鈀。

如何提純鈀??

1、二氯二銨配亞鈀法

主要除貴金屬雜質。此法是基於鈀的氯配合物能爲氫氧化銨溶解生成可溶性鹽,而其他金屬雜質則形成氫氧化物或鹼式鹽沉澱而與鈀分離。溶液調整至含鈀5-10g/L加熱至353K,加入NH4OH溶液控制溶液pH8-9,此時溶液中的鈀與NH4OH作用生成可溶性[Pd (NH3)4]Cl2轉入溶液;

其他貴金屬則生成氫氧化物或鹼式鹽沉澱。過濾後雜質留在濾渣中。向室溫的濾液加鹽酸酸化至pH1.5-0.5,沉澱出[Pd(NH3)2] Cl2,過濾出沉澱物[Pd(NH3)2]Cl2又除去一些雜質於濾液中。需要時可反覆進行氨化和酸化作業直至產品量合格。一次氯化和酸化的鈀直收率約99.6%。

2、氯鈀酸銨法

主要用於除銅、鎳、鐵等殘金屬雜質。此法是基於Pd能與NH4CI生成難溶的(NH4)2PdCl6而賤金屬及某些貴金屬的按鹽易溶而與之分離。控制溶液含鈀40-50g/L,通氯氣(或加HNO3或加H2O2)使Pd氧化成Pd;

在加熱下加入過量10%-15%的NH4Cl直至(NH4)2PdCl6深紅色晶體沉澱完全。控制溶液含鈀40-50g/L或更高,然後重複氧化、NH4Cl沉澱及溶解,沉澱操作直至氯鈀酸銨質量合格爲止。該法能有效除去金和殘金屬雜質,但難以除去鉑、銥。

3、聯合法

對於含有大量金屬雜質的物料。宜用前述的氯鈀酸銨法先進行(NH4)2PdCl6沉澱除去殘金屬雜質,沉澱用水加熱溶解,然後加氨水絡合(NH4)2PdCl4溶液。接上前述的二氯二氨配亞鈀法除鉑族金成雜質製得純鈀。此法可省去中間產品的處理過程。根據原料特點和產品質量要求可反覆進行多次操作直至鈀鹽質量合格爲止

此法能從含鈀80%-99%的原料中,最後還原製得99. 99%以上純鈀。重複3次操作的鈀直收率爲97%-98%。

金屬製取

1、煅燒-氫還原

將過濾、洗淨、烘乾後的鈀鹽放在馬弗爐中逐步加熱升溫,在373-473K溫度下蒸發水分後再升溫至633-873K煅燒1-5h,鈀鹽即分解成鈀。生成的鈀隨即被氧化。 實際上得到的是黑色PdO。將煅燒產物放在管狀爐中於773-873K溫度下通氫還原1-3h,降溫至373K後改通惰性氣體(如氮)至室溫,即製得純鈀粉。

2、甲酸還原

將純H2PdCl4溶液調整至弱鹼性,在室溫下邊攪拌邊加入甲酸(還原1g鈀需2-3mL)直至溶液中的鈀全部被還原。經過濾、洗滌、烘乾後獲得的純鈀產品顆粒細、密度小,有時還需再用氫還原以確保其不含氧化物

鈀離子在鹼性條件下加水合肼還原會還原完全嗎?

可以。

Pd還原電位較低,容易被還原,水合肼是一種較強的還原劑,從反應動力學上說,水合肼是能夠把Pd還原的。實際實驗中爲了確保還原完全,可以進行加熱和適當延長反應時間。

被硝酸溶解的鈀怎樣還原

鈀的回收原理和方法 鈀是化學性質最活潑的貴金屬,利用此性質在溼法工藝回收鈀的過程中,可以較爲方便地使鈀與賤金 屬和其他貴金屬分開。溼法工藝回收鈀的基本思路是利用鈀能夠溶解於的特性使鈀與金和鉑等難溶於 的貴金屬分開,然後利用銀能夠在鹽酸或氯化鈉溶液中生成氯化銀沉澱的性質,使銀從含鈀溶液 中分離(簡稱爲分銀)。在分銀後的溶液中加入能夠使鈀離子沉澱的試劑,達到與其他賤金屬分離的目的。 溼法工藝可以得到含量達到99. 99%以上的高純度鈀產品。火法工藝常用於鈀含量較低的廢料中回收鈀,或 者在回收其他貴金屬的火法工藝中富集鈀。火法工藝得到的鈀一般爲粗鈀,通常還必須用溼法工藝進行精 制提純得到高純度海綿鈀或直接加工成鈀的精細化學品。 (1)含鈀廢液中鈀的回收在溼法工藝回收廢家電中的金和銀的造液過程中,鈀很容易與金和銀一起進入溶 液。含鈀廢液中鈀的存在形態主要爲Pd(Ⅳ)和Pd(Ⅱ)氧化態的鈀'其傳統的分離和富集方法是氯鈀酸銨沉澱 法和二氯二氨絡亞鈀法。 氯鈀酸銨沉澱法是利用Pd(Ⅳ)化合物能夠與氯化銨作用生成難溶的(NH4)2PdCl6 沉澱,從而使廢液中的 鈀與廢水中的大部分賤金屬及某些貴金屬分離。由於鈀在氯化物溶液中一般以 Pd(Ⅱ)存在,因此在沉澱前 必須向溶液中加氧化劑,如HNO3、Cl2 或H2O2 等使Pd(Ⅱ)氧化爲Pd(Ⅳ)。氧化劑採用氯氣最方便: H2PdCl4+2NH4Cl+Cl2→(NH4)2PdCl4↓ +2HCl 操作時,控制溶液含鈀40~50g/L,室溫下通入氯氣約5min,然後按理論量和保證溶液中有10%的NH4 Cl 計算加入固體NH4 Cl 量繼續通人氯氣,直至Pd 完全沉澱爲止。沉澱完畢即過濾,並用10% NH4 Cl 溶液(預先通入氯氣飽和)洗滌,即可得到純鈀鹽。如需進一步提純則可將鈀鹽加純水煮沸溶解: (NH4)2PdCl6 +H2O→(NH4)2 PdCl4 +HCl+HC1O (紅色固體) (黑紅色液體) 冷卻後重複進行上述過程,得到較純的氯鈀酸銨經煅燒和氫還原得純海綿鈀。氯鈀酸銨沉澱法能有效地 除去賤金屬和金等雜質,但對其他貴金屬則難於除去,故當貴金屬雜質含量過高時,鈀的純度很難達到99. 9%。 二氯二氨絡亞鈀法是利用Pd(Ⅱ)的氯配合物能與氨水生成可溶性鹽: H2PdCI4 +4NH4OH →Pd(NH3)4 C12 +2HCl+4H2O 而鈀溶液中的其他鉑族元素、金和某些賤金屬雜質,在鹼性氨溶液中都形成氫氧化物沉澱。濾去沉澱得 到的鈀氨配合物溶液用鹽酸中和生成二氯二氨絡亞鈀沉澱: Pd(NH3)4 Cl2 +2HC1→Pd(NH3)2 Cl2↓ +2NH4 Cl 沉澱經過濾和洗滌即獲得純鈀鹽,再經煅燒和氫還原得純海綿鈀。要獲得更高純度的鈀,可用氨水將二 氯二氨絡亞鈀溶解: Pd(NH3)2 Cl2 +2NH4 0H →Pd(NH3)4 Cl2 +2H2O 再用鹽酸中和。反覆溶解、沉澱即可獲得純度在 99. 99%以上的純鈀產品。純的鈀氨絡合溶液還可以直 接用甲酸等還原劑得到海綿狀金屬鈀:Pd(NH3)4 Cl2 +2HCOOH—Pd↓ +2NH3 +CO2 +2NH4 Cl 還原時在室溫下向溶液中徐徐加入甲酸並不斷攪拌,直至溶液中的鈀全部被還原,過濾並用純水洗滌後 經乾燥即可得到海綿鈀。還原lg 鈀約需2~3mL 甲酸。此過程較簡單,金屬回收率較高。但所得海綿鈀顆 粒細,鬆裝密度小,包裝及使用轉移時易飛揚損失。另外,溶液中的銅、鎳等雜質也將被還原,影響鈀的 純度。 (2)從含鈀固體廢料中回收鈀含鈀固體廢料的溼法回收原理與含鈀液體廢料的回收原理相似,將含鈀固體 廢料用王水、等試劑使鈀轉入溶液後,再用上述從廢液中回收鈀的方法進行回收和精製。常用的工藝 有濃分離法、氯化銨分離法和直接氨絡合法等。其中氯化銨分離法用得較多。將含鈀固體廢料用王水 溶解後,混合液用HNO3 氧化。用NH4CL 析出(NH4)2Pdcl6,再利用1%~5%的NH4 Cl 溶液使(NH4)2PdCl6 進入溶液而得到提純,其工藝流程如圖5--10 所示。 從含鈀固體廢料中回收鈀(一) 含鈀固體廢料的溼法同收原理與含鈀液體廢料的同收原理相似,將含鈀同體廢料用王水、等試劑使 鈀轉入溶液後,再用上述廢料中同收鈀的方法進行同收和精製。常用的工藝有濃分離法、氯化銨分離 法和直接氨絡合法等。其中氯化銨分離法用得較多。將含鈀固體廢料用王水溶解後,混合液用HNO3 氧化。 用NH4Cl 析出(NH4)2 PdCl6,再利用1%~5%的NH4Cl 溶液使(NH4)2PdCl6 進行溶液而得到提純,其工 藝流程如圖所示。 含鈀固體廢料→灼燒→用鹽酸酸煮→不溶物→王水溶解,用鹽酸趕硝→過濾 ↓ 濾液 ↓ NH4Cl 沉澱 ↓ 同收其他貴金屬←不溶物←用1%~5%的NH4Cl 溶液溶解 ↓ (NH4)2PdCl6 溶液 ↓ NFl4CI 沉澱 ↓ 海綿鈀←H2 還原←煅燒 廢板卡中鈀的回收 (1)廢板卡回收鈀的工藝流程 將廢板卡置於破碎機中進行破碎,破碎斤的固體體塊料置於高溫焙燒爐中焙燒,除去大部分有機物。焙 燒渣冷卻後球磨至 200 目以下。將粉科置於耐酸反應釜中,分批加入稀,根據反應速度的快慢可以適 當加熱以保證反應以較快的速度平緩地進行。冷卻後過濾,濾液放入塑料槽中等待同收鈀和銀。在此過程 中,鈀、銀、銅、鎳以及其他賤金屬都能夠較好地進入溶液:金和鉑等貴金屆則留在濾渣中,將濾渣洗滌 至無色。洗水併入上述濾液中。從濾渣中再同收金和鉑。發生的主要化學反應如下: 3Pd+8HNO3→3Pd(NO3)2+2NO↑+4H2O 3Ag+4HNO3→3AgNO3+NO↑+2H2O MO+2HNO3→M(NO3)2+H2O(M=Ba、Pd、Mg 等) 3Cu+8HNO3→3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O Ni+4HNC)3→Ni(NO3)2+2NO2↑+2H2O 濾液經過分銀後。可以直接用氨水或氯化銨進行沉鈀並能夠在此過程中直接得到鈀的兩種精細化學品— —二氧化四氨合鈀(Ⅱ)和高純度海綿鈀糟產品.從含鈀廢板卡中直接制各把精細化工藝產品的工藝路線如 圖所示。 廢板卡,預處理 ↓ 取樣分析鈀和雜質金屬含量 ↓ HNO3 酸溶,過濾→濾渣用於回收鉑、銠、金等貴金屬後棄去 ↓ 濾液加鹽酸除銀,加熱趕,過濾→濾渣(AgCl) →回收銀 ↓ 濾液(含H2PdCl4)及濃氨水,調節PH<7.5。過濾→濾液棄去 ↓ 濾渣Pd(NH3)4PdCl4,加濃氨水至PH=8~9,80℃→可直接得到二氯化四氨合鈀(Ⅱ) ↓ Pd(NH3)4Cl2,加鹽酸酸化,PH=1~1.5,過濾→溶液棄去 ↓ 廢渣,Pd(NH3)4Cl2 沉澱→洗滌.烘乾得到二氯化二氨合鈀(II)產品 ↓ 水合肼還原 ↓ 得到海綿鈀產品 (2)浸酸 焙燒渣經過球磨後用浸泡。鈀很容易溶於。溶解時既要考慮浸出速度和浸出率,又要注意經濟 問題。使用25%的在80℃下浸取2h 時,浸出率達到99%。酸溶後過濾,洗淨濾渣。濾液進入下一步 操作。根據物料來源不同,這些濾渣中可能含有鉑、銠和金等其他貴金屬,應注意回收。 (3)除銀、趕硝 濾液在加熱和攪拌條件下滴加酸直至取少量液體檢驗無Ag+爲止。靜置沉降,過濾除去氰化銀沉澱(進一 步同收白銀),將所得濾液加熱煮沸並不時加入少量鹽酸以利於氮氧化物的逸出。趕硝後的溶液應呈透明的 紅棕色。此時濾液的舍鈀成分爲H2PdCL4,同時含有可溶於的賤金屬。 (4)氨水絡合 氨水絡合的目的是爲了除去料液中的金屬雜質和得到合格的二氯化四氮合鈀(Ⅱ)[Pd(NH3)4C12]和二氯 化二氨合鈀(II)[Pd(NH3)3C12]產品.將經過趕硝和過濾後所得的氯亞鈀酸溶液加熱到80~90℃,在不斷攪 拌下滴加氨水。控制溶液的PH值小於7.5,使料液中的鈀變成肉紅色的氯亞鈀酸四氮絡合亞鈀Pd(NH3)�6�1 Pd C14 沉澱下來。用去離子水反覆清洗沉澱,使絕大部分賤金屬留在溶液中經過濾而除去。在過濾所得的沉 澱中繼續加入氨水至 PH=8~9,在不斷攪拌下繼續保溫(80~90℃)1h,使肉紅色沉澱全部溶解。此時溶液 的主成分爲二氯化四氨合鈀(Ⅱ)。過濾,取少量濾液用原子發射光譜測定雜質金屬含量.如果雜質金屬含 量低於。規定值,則將所得的淺Pd(NH 3)4Cl2 濾液濃縮.當液麪出現一層膜時停止加熱。讓其自然冷 卻結晶。將所得淺品體剛去離子水重結晶一次,以除去晶體中存在的遊離氨水。重結晶所得結晶置於 真空烘箱(50℃)乾燥。產品[Pd(NH3)4Cl2】經過化驗合格後包裝入庫.反應方程式如下: 2H2PdCl4+4NH4OH→Pd(NH3)4 Pd Cl↓+4HCl+4H2O Pd(NH3)4�6�1Pd C14+4NHOH→2Pd(NH3)4C12+4H2O 如果上述操作中所得濾液用原子發射光譜測定雜質金屬含量後,結果高於雜質金屬含量的規定值,則在 控制溶液的鈀含量低於80g/L 的條件下,在攪拌下滴加濃鹽酸至溶液PH=1~1.5。此時,溶液中出現大量 絮狀沉澱.繼續攪拌1h 後.靜置沉降、過濾,用去離子反覆清洗沉澱.所得同體即爲二氧化二氨合鈀 (Ⅱ),將其置於真空(50℃)乾燥.所得乾燥後的固體按 Pd(NH3)3C12 化驗。若臺格則包裝入庫,而得到二 氧化二氨合鈀(Ⅱ)產品。 由於二氯化二氨合鈀(II)在水中的溶解度很小,因此可以用水反覆清洗沉澱而得到較高純度的二氯化二氨 合肥(Ⅱ)。實踐表明,經過二氯化二氮合鈀(II)中間產物酸化所得的二氯化二氨合鈀(II)產品的雜質金屬含量 報低,一般可以達到規定標準。 如果所得二氯化二氨合鈀(II)產晶的雜質含量便高.可以採取下列方法提純:將二氯化二氮合鈀(Ⅱ)溶 於氨水,再用鹽酸酸化得到二氯化二氨合鈀(II)沉澱,如果反覆可得到二氯化二氨合鈀(Ⅱ)含量大於 99.9% 的產品。 (5)海綿鈀的製備 將上述二氯化二氨合鈀(II)沉澱用少量去離子水潤溼後,在攪拌下滴加水合肼溶液,加熱至60℃,待混合 物中不再顯示明顯的時,將混合物過濾。所得黑色粉末即爲海綿鈀。純度一般在99.9%以上。 從含鈀固體廢料中回收鈀(二) 電容器中鈀的回收 電容器所含貴金屬種類較多,銀和鈀的含量最高。在電子元器件和廢家電的同收利用 過程中,拆解時通常儘可能地將不同種類的元器件分類放置。從拆解所得電容器中回收鈀和銀的方法較多, 下面介紹一種電容器中同收並精製海綿鈀的溼法工藝。 (1)預處理和浸酸 將廢板卡置於破碎機中進行破碎,破碎後的固體塊料置於高溫焙燒爐中焙燒,除去大部分有機物。焙燒 渣冷卻後球磨至200 目以下。將粉料置於耐酸反應釜中,分批加入稀,根據反應速度的快慢可以適當 加熱以保證反應以較快的速度平緩地進行。冷卻後過濾,濾液放入塑料槽中等待同收鈀和銀。在此過程中, 鈀、銀、銅、鎳以及其他賤金屬都能夠較好地進入溶液:金和鉑等貴金屬則留在濾渣中,將濾渣至少洗水 無色。洗水併入上述濾液中。從濾渣中再回收金和鉑。 (2)氯化鈉分銀 在上述濾液中加入氯化鈉飽和溶液,充分攪拌,取少量上層清液。滴加氯化鈉溶液檢驗分銀的效果。待 溶液中的銀離子全部轉化爲氯化銀沉澱後,靜置沉降,過濾,所得濾液用於進一步提取鈀。濾渣主要爲氯 化銀。將氯化銀固體烘乾,配入幹氯化銀質量爲 60%的工業燒鹼、3%的工業鉀,混合均勻後將混合 物置於石墨坩堝中壓實,用中頻爐或油爐在約1100℃進行熔鍊,得到含量約爲98%的粗銀,再經過電解提 純,可以得到含量在99.99%以上的電解銀。如果採用溼法提純所得白銀。可以在得到溼氯化銀(不需烘乾) 後.直接加入濃氨水。使氯化銀溶解成爲銀氨溶液,過濾後在濾液中真接加入水臺肼、草酸、抗壞血酸等 有機還原劑,在適當的溫度下還原得到銀粉。一般來說,用溼法處理氯化銀沉澱所得銀粉的純度可以達到 99.9%以上。 (3)黃原酸或氨水沉鈀 分銀後的濾液中一般含有大量賤金屬離子(如 Ti3+、Mg2+、Pd2+、Cu2+、Ni2+等),常用以下兩種方法 將溶液中的鈀沉澱下來。 ①在分銀後的溶液中加入一定量的工業硫酸,使溶液中的鉛、鋇等離子首先交成沉澱而除去,將濾液加 熱至沸騰,分批加入少量鹽酸趕硝。趕硝後的溶液中直接加入黃藥溶液沉澱鈀,快速過濾。濾渣爲黃原酸 鈀沉澱.由於黃原酸鈀沉澱的溶度積爲 3×10-43,比一股賤金屬和銀的黃原酸鹽沉澱的溶度積小得多.因 此用黃原酸沉澱鈀的效率很高:鈀沉澱氯可達99%以上,黃原酸沉澱鈀是一種高效的提取鈀的方法。 ②在分銀後的溶液中.直接加入工業氨水,使鈀離子變成肉色的Pd(NH3)3 C12 沉澱,經過靜置和過濾而 與濾液中的絕人部分賤金屬離子分開,將Pd(NH3)3C12 沉澱用鹽酸溶解後,再用氨水沉澱,根據需要可以 反覆多次沉澱和溶解。 黃原酸沉澱鈀的主要反應如下: Pd(NO3)2+2ROCSSNa→(ROCSS)2Pd+2NaNO3 M(NO3)2+2ROCSSNa→(ROCSS)2M+2NaNO3 (M=Ba、Pd、Mg、Cu、Ni 等) (ROCSS)2M+Pd(NO3)2→(ROCSS)2Pd+M(NO3)2 (4)從黃原酸鈀或Pd(NH)3 C12 沉澱中精製鈀 將黃原酸鈀沉澱在600℃下煅燒2h,使黃原酸鈀分解.通氫氣還原得到粗鈀。將Pd(NH3)3Cl2 沉澱用少 量鹽酸溶解後。加入抗壞血酸等有機還原劑。控制還原速度得到顆粒較大的粗鈀。將粗鈀用少量王水或硝 酸溶解後。用水合肼還原可得到含量大於99.95%的海綿鈀產品。 廢鈀-炭催化劑回收鈀的工藝中試研究 韓豔霞 曹紅霞 (開封大學化工學院,河南 開封 475004) 摘要 闡述了利用廢鈀-炭催化劑,經焙燒,水合肼還原,王水溶解,趕硝,調氨,水合肼還原,精製等回收氯化鈀的 中試工藝流程,並確定了王水溶解的最佳條件是:溫度 80~90 ℃,反應時間 8 h,鈀精渣與王水(8.7 kg +37.0 kg 鹽酸)的質量比爲1:8,此反應條件下鈀收率最高,達97%. 關鍵詞 鈀 鈀-炭催化劑 回收 Pilot-scale study on recycling process of palladium chloride using disused Pd-C catalyst Han Yanxia,Cao Hongxia. (Chemical Engineering of Kaifeng University,Kaifeng Henan 475004) Abstract: A recycling process of palladium chloride was expatiated in the paper,in which roasting process,deoxidizing using N2H4.H2O,dissolving with aqua fortis,moving off nitric acid,adjusting ammonia,deoxidizing using N2H4.H2O repeatedly,refining were carried out in turn. And the best dissolution condition with aqua fortis was that,in which the highest yield percentage of 97% was reached,temperature was 80~90 ℃,reaction time was 8 hours, and amount of aqua fortis used was 1:8 (g:g). Keywords: palladium chloride;Pd-C catalyst;recycling 我國製藥工業生產強力黴素的加氫反應使用鈀-碳催化劑.它是以粉末狀藥用活性炭作載體,經與氯化鈀, 鹽酸及還原劑處理後製得的.其含鈀量在 1%~2%(質量分數).加氫反應完成後,催化劑失活,每天需要更換一 次新的催化劑[1].再加上其他產品需要,鈀催化劑的用量很大[2] .目前,國內鈀資源有限,生產數量很少,遠遠不 能滿足需要.大部分仍靠進口.因此,處理廢鈀催化劑以回收貴金屬鈀,對於解決鈀資源短缺具有重要意義 [3-5]. 從廢鈀-炭催化劑中回收鈀的方法有多種:王水回收法;氧化焙燒,鹽酸浸出法;燒鹼浸出法;焚燒爐系統法 等[6-8].本文則優化工藝,就強力黴素生產中產生的廢鈀-炭催化劑回收鈀進行中試研究. 1 廢鈀-炭催化劑回收氯化鈀工藝流程 廢鈀-炭催化劑回收鈀的工藝流程如下:廢鈀-炭催化劑→焙燒→水合肼還原→王水溶解→趕硝→調氨→ 水合肼還原→海綿鈀精製. 1.1 焙 燒 先將失活的鈀-炭催化劑研磨成100 目細粉.用90 ℃熱水浸泡1 h.過濾乾燥去除其中的外表雜質.再將其 置於馬弗爐中於550~600 ℃下焙燒2 h,去除其中的有機雜質. 1.2 水合肼還原 稱取7.5 kg 經培燒後的鈀炭加適量水浸泡,加入300 g 氫氧化鈉後升溫,升溫至80 ℃後,邊攪拌邊緩慢加 入7.5 L水合肼.保溫3 h 後自然冷卻,待溫度降至30 ℃左右時,將上層清液吸出,再加適量純化水混洗鈀精渣, 重複以上操作4~5 次,將鈀精渣洗至接近中性. 1.3 王水溶解 將鈀精渣轉移至硝化釜中,滴加已配好的王水.升溫至80 ℃左右,計時反應3 h. 王水配製方法:①配比1,爲試劑,8.7 kg +37.0 kg 鹽酸;②配比2,爲發煙,6.3 kg +39.0 kg 鹽酸. 鈀的回收率主要取決於王水溶解的操作條件,爲此透過實驗確定適宜的反應溫度,反應時間和王水加入 量. 1.3.1 反應溫度對鈀回收率的影響 在反應時間8 h,鈀精渣與王水(配比1)質量比爲1:8 的條件下,鈀回收率隨反應溫度的變化見圖1.從圖1 可見,反應溫度低於60 ℃時,因反應速度太慢,鈀不能被王水充分溶解,鈀回收率只有86%左右.當反應溫度爲 80~90 ℃時,鈀回收率可提高到97%左右.因此,適宜的反應溫度應爲80~90 ℃. 圖1 反應溫度對鈀回收率的影響 1.3.2 反應時間對鈀回收率的影響 在反應溫度85 ℃,鈀精渣與王水(配比1)質量比爲1:8 的條件下,鈀回收率隨反應時間的變化見圖2. 圖2 反應時間對鈀回收率的影響 由圖2 可見,隨着反應時間增加,鈀回收率增加.超過8 h,反應基本完全,再延長反應時間,不能提高鈀回收 率.因此,適宜反應時間應爲8 h. 1.3.3 王水用量對鈀回收率的影響 在反應溫度85 ℃,反應時間8 h 條件下,王水(配比1)用量對鈀回收率的影響見圖3. 圖3 王水用量對鈀回收率的影響 根據化學計量方程,鈀精渣與王水的理論質量比爲 1:6.但從圖 3 可以看出,此時鈀回收率只有 84%左右. 這是因爲王水用量較少,在反應後期反應速度太慢,鈀不能被完全浸出來.當王水用量過量,鈀精渣與王水的質 量比爲1:8 時,反應才能進行完全,鈀回收率達到較高水平. 透過對反應溫度,反應時間以及王水用量的研究,最終得出王水溶解的最佳條件爲:溫度 80~90 ℃,反應 時間爲8 h,鈀精渣與王水的質量比爲1:8,此反應條件下鈀收率最高,達97%. 1.4 趕 硝 鈀精渣經王水溶解後,每次加入3 L 濃鹽酸趕硝,重複4~5 次以後,以加入濃鹽酸後不再產生紅棕色氣體 爲終點. 趕硝結束,加入10 kg 純化水趕鹽酸,後加入50 kg 純化水,過濾,濾餅用1%(體積分數)左右的鹽酸洗滌2 次 後存放,濾液轉入調氨釜中. 1.5 調 氨 緩慢滴加氨水調pH=8.7~8.8,10 min 後複測pH 不變爲止. 升溫到 80 ℃,保溫 30 min 後趁熱過濾,濾餅用 10 L 純化水洗滌後單獨存放,濾液用濃鹽酸調 pH=1.0~ 1.5(調酸過程中開啟夾層冷水降溫,控制過濾時溫度不超過30 ℃). 攪拌10 min 複測pH 不變,再攪拌30 min 即可過濾. 1.6 水合肼還原 濾餅用30 L 的純化水混合後抽入還原釜中,緩慢滴加 6 L 左右的水合肼(控制滴加速度,避免衝料), 水合肼的用量以釜內物料全部變黑,上清液變清爲準,攪拌30 min 即可過濾,得到海綿鈀. 1.7 海綿鈀精製 將過濾所得海綿鈀投入精鈀硝化釜中,滴加王水(配比2)後,升溫80 ℃,計時1 h後用少量濃鹽酸趕硝,每次 2 L,約4~5 次,加5 kg 純化水趕鹽酸,加水,出料.最終水量以能將物料放下,並將釜和管道清洗乾淨爲宜,儘量 少. 2 結 論 採用本中試工藝從廢鈀-炭催化劑回收鈀.透過對反應溫度,反應時間以及王水用量的研究,最終得出最優 的王水溶解條件爲:溫度80~90 ℃,反應時間8 h,鈀精渣與王水(8.7 kg +37.0 kg 鹽酸)的質量比爲1:8.此 反應條件下收率最高,鈀收率達97%.

任務金礦石中金含量的測定

——泡沫塑料富集原子吸收光度法

任務描述

金在礦石中的含量一般較低,大概以0.xx~x.xxg/t計,在檢測時通常需要先採用富集的方法,火試金以鉛試金爲主,溼法富集有泡沫塑料富集和活性炭富集等方法;然後採用原子吸收分光光度法進行測定。透過本次任務的學習,明白泡沫塑料富集金實驗條件,掌握泡沫塑料富集金的操作方法;能夠正確填寫數據記錄表格,正確填報實驗結果。

任務實施

一、儀器和試劑準備

(1)儀器:原子吸收分光光度計,金空心陰極燈。

(2)泡沫塑料:將100g聚氨酯軟質泡沫塑料(厚度約5mm)浸於400mL三正辛胺乙醇(3%)溶液中,反覆擠壓使之浸泡均勻,然後在70~80℃溫度下烘乾,剪成0.2g左右小塊備用(一週內無變化)。

(3)硫脲-鹽酸混合溶液:含5g/L硫脲的鹽酸(2%)溶液。

(4)金標準溶液:稱取0.1000g純金置於50mL燒杯中,加入10mL王水,在電熱板上加熱溶解完全後,加入5滴氯化鈉(200g/L)溶液,於水浴上蒸乾,加2mL鹽酸蒸發到幹(重複3次),加入10mL鹽酸溫熱溶解後,用水定容至100mL,此貯備液含金1mg/mL。取該溶液配製含金至100μg/mL及10μg/mL的標準溶液[鹽酸(10%)介質]。

二、分析步驟

稱取5~30g試樣於瓷舟中,在550~650℃的高溫爐中焙燒1~2h,中間攪拌2~3次,冷後移入300mL錐形瓶中,加入50mL王水(1+1),在電熱板上加熱近沸約1h(如含銻、鎢時,應加入1~2g酒石酸,含酸溶性硅酸鹽應加入5~10g氟化鈉,煮沸),用水稀釋至100mL,加入約0.2g泡沫塑料(預先用水潤溼),用膠塞塞緊瓶口,在往復式振盪機上振盪30~90min,取出泡沫塑料,用自來水充分洗滌,然後用濾紙吸乾,放入預先加入25mL硫脲-鹽酸混合液的50mL比色管中,在沸水浴中加熱15min,用玻璃棒將泡沫塑料擠壓數次,取出泡沫塑料,將溶液定容到50mL,按儀器的工作條件,用原子吸收光譜法測定。隨同試樣做試劑空白試驗。

工作曲線的繪製:吸取2.50mL、5.00mL、10.00mL、15.00mL、20.00mL含金10μg/mL的金標準溶液於50mL容量瓶中,25mL硫脲溶液(10g/L),以水定容;按試樣相同條件,用原子吸收光譜法測定。

三、分析結果計算

樣品中金的含量按下式計算:

岩石礦物分析

式中:w(Au)爲金的質量分數,μg/g;m1爲從校準曲線上查得試樣溶液中金的質量,μg;m0爲從校準曲線上查得試樣空白中金的質量,μg;m爲稱取試樣的質量,g。

四、質量表格填寫

任務完成後,填寫附錄一質量表格3、4、7。

任務分析

一、方法原理

試樣用王水分解,在約10%(體積分數)王水介質中,金用負載三正辛胺的聚氨酯泡沫塑料來吸附,然後用5g/L硫脲-2%(體積分數)鹽酸溶液加熱解脫被吸附的金,直接用火焰原子吸收光譜法測定。

二、方法優點

聚氨酯泡沫塑料分離富集金,萃取容量大、選擇性好、回收率高(97% 以上)。該法操作簡單快速、穩定性好、易於掌握、成本低,適用於大批量生產樣品的分析。

三、泡沫塑料分離富集方法簡介

泡沫塑料(PF,簡稱泡塑)屬軟塑料,爲甲苯二異氰酸鹽和聚醚或聚酯透過酰胺鍵交聯的共聚物。

泡沫塑料已經廣泛應用於貴金屬的分離和富集。其分離與富集的機理可能包括表面吸附、吸附、萃取、離子交換、陽離子螯合等。泡塑吸附金屬的效能取決於泡塑及金屬配離子的類型、性質和配離子在溶液中的形成環境、擴散速度以及吸附方式。泡塑由於含有聚醚氧結構,適宜接受一價和二價的配陰離子,它的吸附行爲與陰離子交換樹脂的類似,故其吸附具有選擇性。Au、Tl等以離子形式存在時,幾乎不被泡塑吸附,只有成[MeX4]-型配陰離子時才能被吸附。

泡塑主要用於金的吸附分離。不同廠家生產的泡沫塑料的質量、結構和性質有差異,對金的吸附容量也不相同,通常在50~60mg/g之間。泡塑吸附的方式分爲動態吸附和靜態吸附。靜態吸附是將泡塑塊投入含金溶液中振盪吸附金。動態吸附是將泡塑做成泡塑柱,金溶液流入柱中進行吸附。王水濃度在(4+96)~(15+85)範圍內對吸附無明顯影響,當王水濃度低於(2+98)時略有偏低;當王水濃度大於(1+4)時,泡塑發黑。溶液體積在50~200mL對吸附無影響,振盪時間30min可以基本吸附完全。用0.4 g泡塑對20~100μg的金進行吸附,吸附率可達98% 以上。

動態吸附率稍高於靜態吸附。泡塑在王水(1+9 )介質中吸附金,吸附率可達99%以上,其吸附流速可在較大範圍內變化,以小於10mL/min爲宜。

將萃取劑或螯合劑負載在泡塑上製備得到的負載泡塑兼有萃取和泡塑吸附兩種功能,因而對金具有更大的富集能力。負載泡塑的吸附性質取決於負載在泡塑上萃取劑的種類和性質。目前,在金的分析測定中應用最廣泛的載體泡塑有:磷酸三丁酯(TBP)泡塑、三正辛胺泡塑、雙硫腙泡塑、甲基異丁酮泡塑、二正辛基亞碸泡塑、二苯硫脲泡塑、三苯基膦泡塑、酰胺泡塑以及將活性炭和泡沫塑料兩種富集分離方法相結合而製備的充炭泡塑。其中,以二苯硫泡塑、三正辛胺泡塑、二正辛基亞碸泡塑、雙硫腙泡塑富集金的性能較好。

吸附完後,需要對金進行解吸,通常解吸有以下一些方法:

1.灰化灼燒法

將吸附金的泡沫塑料用濾紙包好,置於30mL瓷坩堝中灰化、灼燒。取出冷卻後,加2滴氯化鉀溶液(200g/L)、3mL王水,在水浴上蒸乾。然後再加入10滴濃鹽酸,再次蒸乾以除去。然後用光度法或原子吸收光譜法測定。

2.硫脲解吸法

當吸附金的泡沫塑料浸泡於硫脲熱溶液中,此時硫脲將Au(Ⅲ)還原爲Au(Ⅰ),並形成Au(Ⅰ)硫脲配合物,其反應式爲:

R-AuCl4+3SC(NH2)2+H2O→Au2SC(NH2)2+RCl+2HCl+OC(NH2)2

故金離子即能從泡沫塑料上被洗脫。硫脲解吸金的條件是:酸度以中性溶液或小於0.5mol/L鹽酸溶液爲好。當鹽酸濃度大於0.5mol/L時,容易析出單體硫而使結果偏低,從反應式可以看出,鹽酸的存在顯然對解吸是不利的。在常溫下,硫脲解吸金的能力較低,4 h不能使金解吸完全,而在沸水浴中保溫20min 即可使金解吸完全,回收率可達95% 以上。保溫時間在20~90min不影響結果。硫脲的濃度爲10~50g/L,通常採用20~30g/L。該法操作簡單快速,成本較低。適用於原子吸收光譜直接測定。

3.-氯酸鉀(HNO3-KClO3)分解法

泡沫塑料能夠被氧化性無機酸和氧化劑所分解。採用HNO3、H2SO4-KMnO4、HNO3-H2O2、HNO3-HClO4、HNO3-KClO3等分解泡沫塑料試驗表明,其中以HNO3-KClO3分解效果最佳。在HNO3-KClO3的作用下,泡沫塑料很快變成棕黑色塊狀體,軟化後而溶解,並析出油脂狀物質浮在溶液表面。加熱則發生劇烈的反應而放出大量的NO2氣體。對於0.2~0.3 g泡沫塑料,用量在8mL以上,氯酸鉀在0.05 g以上,足使泡沫塑料分解完全,最後得到清亮的溶液。

4.甲基異丁基酮(MIBK)解吸法

MIBK是金的有效萃取劑。利用MIBK的萃取性能可以將泡沫塑料吸附的金解吸。利用20mL MIBK,劇烈振盪2min,金的回收率可達95%~100%。

四、鉛試金法富集礦石中的金

經典的火法試金-鉛試金法應用於金和銀富集已有悠久歷史,方法也比較完善。20世紀初開始嘗試用經典的鉛試金法來富集樣品中的鉑族金屬。由於鉑族金屬在自然界中比金、銀更爲稀少,故富集效果較差。爲此50年代末期,相繼出現了銅鎳試金法、錫試金法、鎳鋶試金法和銻試金法。火法試金作爲可靠的方法被長期廣泛採用,這是因爲火法試金取樣量大,一般取20~40g,有時多至100g以上,這樣既減少了稱樣誤差,又使結果具有較好的代表性。同時火試金的富集倍數很大(105倍以上),能將幾十克樣品中的貴金屬富集於幾毫克的試金合粒中,而且合粒的成分簡單,便於後續測定。但火試金法也有其缺點:需要龐大的設備;又要求在高溫下進行操作,勞動強度大,在熔鍊過程中產生大量的氧化鉛等蒸汽,污染環境。所以分析工作者多年來一直想找到一種新的方法,取而代之。近年來在這方面已有所進展,有的方法可以與火法媲美,但對不同性質的樣品適應性不如鉛試金。所以鉛試金仍被各實驗室用於例行分析或用以檢查其他方法的分析結果。

鉛試金的整個過程,可以分爲配料、熔鍊、灰吹、分金等幾個步驟。不同種類的樣品,其配料方法和用量比不一樣。根據配料的不同,鉛試金又可分爲麪粉法、鐵釘法、硝石法等。麪粉法以小麥粉作還原劑。鐵釘法以鐵釘爲還原劑,鐵釘還可以作爲脫硫劑,用於含硫高的試樣。硝石法是以鉀作爲氧化劑,用於含大量砷、碲、銻及高硫的試樣分解,此法不易掌握,一般不常用。常用的爲麪粉法,它用麪粉把氧化鉛還原爲鉛,使鉛和貴金屬形成合金,與熔渣分離。

1.配料

在熔鍊前要在試樣中加入一定量的捕集劑、還原劑和助熔劑等。

(1)捕集劑:鉛試金以氧化鉛爲捕集劑。在熔鍊過程中,氧化鉛被還原劑還原爲金屬鉛,它能與試樣中的貴金屬生成合金,一般稱“鉛扣”,與熔渣分離。

對氧化鉛的純度要求不嚴,只要是不含貴金屬的氧化鉛如密陀僧等,就可以採用。

(2)還原劑:加入還原劑是爲了使氧化鉛還原爲鉛。可用炭粉、小麥粉、糖類、酒石酸、鐵釘(鐵粉)、硫化物等,國內多采用小麥粉。

(3)助熔劑:常採用的助熔劑有玻璃粉、碳酸鈉、氧化鈣、硼酸、硼砂、二氧化硅等。根據樣品的成分,加入不同量的這些助熔劑,可降低熔鍊溫度,使熔渣的流動性比較好,鉛扣和熔渣容易分離。

配料是鉛試金的一個關鍵步驟,配料不恰當會使鉛試金失敗。配料是根據試樣的種類,按一定比例稱取捕集劑、還原劑、助熔劑的細粉和試樣混合均勻。各實驗室的配料比例不完全相同,僅略有差異。

試樣和各種試劑應當混合均勻,使熔鍊過程還原出來的金屬鉛珠能均勻地分佈在試樣中,發揮溶解貴金屬的最大效能。混勻的方法有下列四種:

(1)試樣和各種試劑放在試金坩堝中,用金屬匙或刮刀攪拌均勻;

(2)在玻璃紙上來回翻滾混合均勻,連紙一起放入試金坩堝中。把玻璃紙的還原力也計算進去,少加些小麥粉等;

(3)把試樣和各種試劑稱於一個廣口瓶中,加蓋搖勻,然後倒入試金坩堝中;

(4)將試樣和各種試劑稱於重1g,長、寬各30cm的聚乙烯塑料袋中,縛緊袋口,搖動5min,即可混勻。然後連塑料袋放入試金坩堝中。配料時應把塑料袋的還原力計算進去,減少還原劑的用量。

2.熔鍊

將盛有混合料的坩堝放在試金爐中,加熱。於是,氧化鉛還原爲金屬鉛;它捕集試樣中的貴金屬後,凝聚下降到坩堝底部,形成鉛扣。這個過程稱爲熔鍊。熔鍊過程應控制形成的鉛扣的大小和造渣情況,並防止貴金屬揮發損失。

常用的試金爐有柴油爐、焦炭爐和電爐三種,以電爐較爲方便。

試樣和各種試劑的總體積不要超過坩堝容積的四分之三,根據配料多少可以採用不同型號的坩堝。在坩堝中的混合料上面覆蓋一層食鹽或硼玻璃粉,以防止爆濺和貴金屬的揮發,並防止氧化鉛侵蝕坩堝。坩堝放進試金爐後,應慢慢升高溫度,以防水分和二氧化碳等氣體迅速逸出,造成樣品的損失。升溫到600~700℃後,保持30~40min,使加入的還原劑及試樣中的某些還原性組分與氧化鉛作用生成金屬鉛,鉛溶解貴金屬形成合質金。然後升溫至800~900℃,坩堝中的物料開始熔融,漸漸能流動。反應中產生的二氧化碳等氣體逸出時,對熔融物產生攪拌作用,促使鉛更好地起捕集和凝聚作用。鉛合金的密度大於熔渣,逐漸下降到坩堝底部。最後升溫到1100~1200℃,保持10~20min,使熔渣與鉛合金分離完全。取出坩堝,倒入乾燥的鐵鑄型中。當溫度降到700~800℃時,用鐵筷挑起熔渣,觀察造渣情況,以便改進配料比。若造渣酸性過強,則流動性較差,影響鉛的沉降;若鹼性過強,則對坩堝侵蝕嚴重,可能引起坩堝穿孔,造成返工。

熔融體冷卻後,從鐵鑄型中倒出,將鉛扣上面的熔渣棄去,把鉛扣錘打成正方體。所得鉛扣量最好在25~30g之間,以免貴金屬殘存在熔渣中。如鉛扣過大(大於40g)或過小(小於15g),應當返工。鉛扣過大,說明配料時加的還原劑太多;鉛扣太小,說明加入的還原劑太少。所以重做時應當適當地減少或增加還原劑的用量。根據還原劑的還原力,計算出應補加或減少多少還原劑。

還原劑還原力的計算方法:若所用還原劑爲純碳粉,它和氧化鉛在熔鍊過程發生下列反應:

2PbO+C→2Pb+CO2

由反應式可以計算出1 g碳能還原氧化鉛生成34 g鉛。

假設用蔗糖作還原劑,反應如下:

24PbO+C12H22O11→24Pb+12CO2+11H2O

根據反應式可計算出1 g蔗糖能還原氧化鉛生成14.0 g鉛。試金工作者常稱:蔗糖的還原力爲14.0 g;碳的還原力爲34 g;小麥粉的還原力爲10~12 g;粗酒石酸的還原力爲8~12 g等。

試樣的組成是複雜的,有的具有氧化能力,有的具有還原能力。有還原能力的試樣應當少加還原劑;有氧化能力的試樣應當多加還原劑。例如含有硫化物的試樣,應當少加還原劑,因爲硫化物能作用如下:

3PbO+ZnS→ZnO+SO2+3Pb

遇到陌生的樣品,難以確定配料比時,可以透過化驗測定各種元素的含量,或透過物相分析測定出主要礦物組分的含量,也可以進行試樣的氧化力或還原力的試驗,以決定配料的組成和比例。

錘擊鉛扣時,如果發現鉛扣脆而硬,這就表示鉛扣中含有銅、砷或銻等。遇到這種情況,需要少稱樣,改用鉀配料,重新熔鍊。

礦石和團巖礦物的主要造渣成分爲:SiO2、FeO、CaO、MgO、K2O、Na2O、Al2O3、MnO、CuO、PbO等。這些氧化物中,除了很少的氧化物能單獨在試金爐溫度下熔融外,大多數不熔,因而需要加入助熔劑。若爲酸性氧化礦石應當加入鹼性助熔劑;鹼性氧化礦石則應加入酸性助熔劑,硫化物樣品可加鐵釘或鐵粉助熔。

3.灰吹

灰吹的作用是將鉛扣中的鉛與貴金屬分離。鉛在灰吹過程中,被氧化爲氧化鉛,然後被灰皿吸收;而貴金屬不被氧化,呈圓球體留在灰皿上,與鉛分離。

灰皿是由骨灰和水泥加水搗和在壓皿機上壓制而成的。含骨灰多的灰皿吸收氧化鉛的性能較好,但灰皿成型較困難。應由具體試驗確定水泥和骨灰的比例。灰皿爲多孔性、耐高溫、耐腐蝕的淺皿,重約40~50g,使用前,將清潔的灰皿放在1000℃以上的高溫爐中,預熱10~20min,以驅除灰皿中的水分和氣體。加熱後,如發現灰皿有裂縫,應當棄去不用。降溫後,將鉛扣放於灰皿,加熱至675℃,鉛扣熔融顯出銀一樣的光澤。微微開啟爐門(注意:不要大開爐門,以防冷空氣直接吹到灰皿上,使鉛的氧化作用太激烈,發生爆濺現象)。這時鉛被氧化成氧化鉛,氧化鉛逐漸由鉛扣表面脫落下來,被灰皿吸收。銅、鎳等雜質被氧化爲氧化銅和氧化鎳等,對灰皿也有溼潤作用,並滲透到灰皿中。

灰吹溫度不宜太高,應控制在800~850℃,使鉛恰好保持在熔融狀態。若溫度過低,氧化鉛與鉛扣不易分離。氧化鉛將鉛扣包住,可使鉛立即凝固,這種現象叫作“凍結”。凝固後再進行加溫灰吹,會使貴金屬損失加大。合適的溫度能使氧化鉛揮發至灰皿邊沿上,出現羽毛狀的結晶;若羽毛狀氧化鉛結晶出現在灰皿表面上,則說明溫度太低。

微量的雜質如銅、鐵、鋅、鈷、鎳等,部分轉變爲氧化物被灰皿吸收,還有部分揮發掉。鉛也是如此,大部分成爲氧化鉛被灰皿吸收,小部分揮發掉。貴金屬大都不被氧化。例如金、銀、鉑、鈀等,它們的內聚力較強,凝集成球狀,不被灰皿吸收,也不揮發。在鉛扣中的鉛幾乎全部消失後,可以看到球面上覆蓋着一個彩虹鏡面(或稱輝光點)。隨後這個彩虹鏡面消失,圓球變爲銀灰色。將爐門關閉2min,進一步除去微量殘餘的鉛後,再取出灰皿冷卻。若不經過2min的除鉛過程,則在取出灰皿時,因微量的餘鉛激烈氧化發生閃光,會造成貴金屬的損失。

爐溫過高也會造成貴金屬的損失。雖然金、銀、鉑、鈀等揮發甚微,但在高溫下,它們會部分地被氧化而隨氧化鉛滲入灰皿中。灰吹過程溫度愈高,金、銀、鉑、鈀的損失愈大,所以應當嚴格控制溫度在800~850℃。

4.分金與稱量

分金是指將火法試金得到的金屬合粒中的金和銀分離的過程,它適用於金和銀的重量法測定。若所得金銀合粒中只有金和銀,利用銀溶液溶於熱稀而金不溶的特性,將金和銀分開。

分金用的不能含有鹽酸和氯氣等氧化劑。

5.鉛試金中鉑族元素的行爲

鉑族元素在鉛試金中表現的行爲很複雜,如釕與鋨在熔鍊過程及灰吹過程容易被氧化成四氧化物而揮發,所以用鉛試金法測定釕和鋨是困難的。

銥在鉛試金的熔鍊過程中,不與鉛生成合金,而是懸浮在熔融的鉛中。所以當鉛扣與熔渣分離時,銥的損失很嚴重。在灰吹過程中,銠不溶於銀,氧化損失嚴重。因此,銥、銠採用鉛試金分離富集,是不合適的。

鉑、鈀在鉛試金中的行爲與金相似,在熔鍊過程溶於鉛,在灰吹過程溶於銀,在熔鍊和灰吹過程都損失甚微。只有含鎳的樣品使鉑、鈀損失嚴重,可以改用鋶試金及銻試金進行分離和富集。

6.金與銀、鉑、鈀的分離

若試祥中有金、銀、鉑、鈀,則進行鉛試金時,灰吹後得到的合粒爲灰色。含鉑、鈀量較大時,在灰吹過程中,鉛未被完全氧化並被灰皿吸收之前,熔珠可能發生“凝固”,得到的金屬合粒表面粗糙。

金屬合粒中的銀比鉑、鈀多10倍以上時,須用稀分金多次。鉑、鈀可以隨銀完全溶於酸而與金分離。將殘留的金洗滌、烘乾、稱量,得到金的測定結果。

分離金以後的酸性溶液,加熱蒸發除酸,通入硫化氫將銀沉澱。硫化銀可以將鉑、鈀等硫化物一起沉澱下來。將沉澱用薄鉛片包裹起來,再進行灰吹。得到的金屬合粒用濃硫酸加熱處理,銀溶而鉑、鈀不溶,因此得以分離。

也可以用王水溶解上述硫化物。加入氨水,若有不溶殘渣,過濾除去。將濾液蒸乾,加水溶解後,加入飽和氯化鉀酒精溶液,靜置,使鉑形成K2[PtCl6]沉澱,用恆重的玻璃砂芯漏斗過濾。用80% 酒精洗滌後,放在恆溫箱中乾燥,然後稱重。這個方法只適用於含鉑高的樣品。銀、鉑、鈀也可以在同一溶液中用原子吸收分光光度法或發射光譜分析法進行測定。

7.鉛試金中常見礦石配料

鉛試金中常見礦石配料見表7-2。

表7-2 鉛試金中常見礦石配料表

續表

8.提高試金結果準確度的幾項要素

試金分析的全過程有繁雜的手工操作,看起來似乎是個粗糙的過程,但實際上操作中的每一步都必須認真仔細。爲提高分析結果的準確度,除了按操作規程認真操作外,還必須從下述幾個方面着手並盡力實現之,方可達到目的。

(1)灰皿材料及製作。灰皿材料宜使用動物骨灰、水泥或鎂砂。使用500 號水泥加10%~15% 的水壓制成水泥皿,自然乾燥後使用,由於水泥皿的空隙較粗大,灰吹時的貴金屬損失較大,合粒與水泥皿亦易黏結,故分析誤差較大,一般只是在骨灰缺乏時用於廠內部週轉料的分析。使用動物骨灰,最好是牛羊骨燒成骨灰,然後碾成0.175 mm以下,加10%~15% 的水壓制成骨灰皿,自然乾燥3 個月後使用。在灰吹前先將灰皿放入馬弗爐內於900℃左右燒20min以除去可能存在的有機物。

由於在灰吹過程中氧化鉛及賤金屬氧化物除少量進入空氣揮發外,絕大部分要被灰皿吸收。灰皿對金、銀也有一些吸收,即所謂金、銀損失。因此,不言而喻,灰皿製作時的壓力差異必然造成灰皿空隙的差異,從而造成金的灰吹損失的差異,增大了分析誤差。這就要求同一批材料來源的骨灰粉要用相同的壓力加工;在人力加工的條件下,同一盒灰皿要由同一個人加工;在灰皿將要用完的情況下,不要在不同盒的灰皿中挑選,以免造成分析誤差的擴大。更不能將不同來源的骨灰材料灰皿混批使用。

(2)火試金對馬弗爐的通風要求及補償措施。灰吹過程實際上是樣品中的賤金屬和鉛在高溫下的氧化過程,因此要求灰皿中熔融的物料與空氣有均勻的接觸機會,以保證氧化速度的一致,最理想的是鉛扣同時熔化,以同樣的速度灰吹,同時完成即同時達到輝光點。這就要求馬弗爐有合適的進出氣孔道。由於一般使用的馬弗爐不可能是理想的,除在設計製作時應進行改進外,應考慮到爐內不同位置接觸空氣的差異和溫度差異,對不同區域的樣品應使用相應的標準進行補正,其原則是儘量使標準能代表樣品。

實驗指南與安全提示

三正辛胺在酸性溶液中能與某些金屬配陰離子進行交換反應,泡沫塑料對一些有機和無機物質具有吸附性能,因此用負載三正辛胺的泡沫塑料更增強了對[AuCl4]-1的吸附性能,而且經水多次洗滌不被洗掉,對0.5~1000μg的金,吸附回收率爲96%~100%。

本法吸附金的酸度範圍較寬,即0.5~6mol/L鹽酸或5%~30%(體積分數)王水介質都能定量吸附金;但濃度太大時,使金的吸附率下降。

在非純標準的情況下,金的吸附速度隨金品位的降低和試樣數量的增加而降低,如30g含金0.0xg/t的樣品,振盪吸附時間需延長至90min,一般樣品振盪吸附30min即可。

在不加酒石酸和氟化鈉時,可允許20mg銻,10mg鎢,4000mg鐵及小於200mg的可溶性二氧化硅存在。加入1 g酒石酸,可消除300mg銻,100mg鎢的干擾。加入5 g氟化鈉,可允許5000mg鐵存在。可溶性二氧化硅需加入4.2 g氟化鈉,使之生成氟硅酸鈉晶體沉澱而消除干擾。

對含砷量高的試樣,焙燒時應從低溫開始,逐漸升高溫度,至480℃時保持1~2h,使砷揮發,然後再升高溫度繼續焙燒除硫,否則由於形成低沸點的砷-金合金而揮發,造成金的損失,導致測定結果偏低。

除鎢、銻、鐵和酸溶性硅酸鹽影響吸附和測定外,礦石中大量其他共存元素均無干擾。鎢、銻的干擾用加入酒石酸消除,大量鐵和一定量酸溶性硅酸鹽的干擾可加入氟化鈉使之生成氟硅酸鈉(Na2SiF6)晶體沉澱而消除。

金標準溶液的儲存:Au3+濃度爲2.5~25μg/mL 的溶液,盛於玻璃容器中可穩定300 d。金的濃度更低時,可被玻璃器皿吸附。當pH=2 時,吸附金的量最多,玻璃器皿吸附約30%,石英器皿吸附約60%;當pH=2~7 時,濾紙吸附金高達40%,因此,製備金的標準溶液時,不能用濾紙過濾。爲了提高[AuCl4]-的穩定性,有人建議在金的標準溶液中加入NaCl、KCl和鹼土金屬的氯化物。

拓展提高

ICP-MS法測定礦樣中的金

1.方法原理

試樣經800℃灼燒後,王水溶解,以氬等離子體激發,ICP-MS法測定。

2.試劑與設備

(ρ=1.42g/mL)、鹽酸(ρ=1.19g/mL)、鉈標準溶液(1mg/mL):國家標準溶液GSB G62070-90。

鉈內標工作液:移取鉈標準溶液2.5mL於2000mL容量瓶中,加入250mL王水,以水稀釋至刻度,混勻,此標準溶液含鉈0.25μg/mL。

金標準貯備液:稱取1.000 g純金(純度大於99.99%,使用前擦去表面氧化層)於250mL燒杯中,加入100mL水,60mL王水,加熱分解清亮,冷卻,移入1000mL容量瓶中,以水稀釋至刻度,混勻。此標準溶液含金1mg/mL。

金標準工作液:移取金標準貯備液2.50mL於100mL容量瓶中,加入1mL王水,以水稀釋至刻度,混勻。此標準溶液含金25μg/mL。

標準溶液的配製:移取金標準工作液0.00、1.00、2.00、4.00mL於一系列100mL容量瓶中,加入鉈內標工作液 10mL,用水定容,溶液中含金分別爲 0.00,2.50,5.00,10.00μg/L。

氬氣(>99.99%)。

分析天平:感量0.0001 g。

等離子體質譜儀:ELAN9000。

3.分析步驟

按表稱取兩份試樣,置於75mL蒸發皿中,在800℃灼燒2 h。移入500mL燒杯中,加入20mL鹽酸,加熱5min,加入50mL王水,加熱濃縮體積至10~20mL,取下,冷卻,加熱分解清亮,冷卻,移入200mL容量瓶中,以水稀釋至刻度,混勻,按下表分取試液。

表7-3 分取量

移取樣品1.00mL加入已預先加5mL鉈內標的50mL容量瓶中,用水定容,混勻,將標準溶液和試液依次進行ICP-MS測定。測量元素同位素質量數:Au 197,Tl 205。

火法分離富集法

火法試金是鉑族元素分解和富集的最有效方法,它在鉑族元素測定中佔有重要地位。

64.2.1.1 鉛試金法

用於富集鉑、鈀、銠、銥4個非揮發性鉑族元素,一次試金能捕集90%以上。鉛試金熔劑對鉻鐵礦很難分解,夾在鉻鐵礦顆粒中的鉑族元素很難捕集。硫化銅鎳礦中的硫和鎳對鉛試金的干擾也不容忽視。因大量硫在熔鍊過程中形成的冰銅相會捕集部分鉑族元素,故銅鎳礦試樣必須減少還原劑的加入量,利用氧化鉛使硫氧化。如硫含量很高,則可不加還原劑,甚至還要加入鉀以氧化部分硫。鎳可能進入鉛扣,影響灰吹。當鉛扣中鎳在0.03g以上時,生成的氧化鎳會粘在灰皿壁上造成灰吹無法進行。對於鎳含量高的試樣,需在熔劑中加入氧化鉛的用量,過量的氧化鉛使鎳排入熔渣中。過量的氧化鉛質量不應少於鎳質量的100倍。銅量在2g以內對鉛試金的影響可以忽略。

爲了獲得流動性很好的熔渣,加入活性助熔劑(碳酸鈉、硼砂和過量氧化鉛)的總量應達到稱取試樣質量的2.5倍,並加入玻璃粉使熔渣的硅酸度(熔渣中酸性氧化物所含氧原子物質的量與鹼性氧化物所含氧原子物質的量的比值)在1~1.5之間。

鉛試金法可分爲熔鍊和灰吹兩個步驟。熔鍊是將氧化鉛、還原劑和助熔劑與試樣混勻,置於試金坩堝中,在1000~1200℃高溫爐中熔融,試樣分解並逐步形成硅酸鹽相(熔渣),貴金屬化合物和氧化鉛被還原爲金屬而形成金屬相。捕集了鉑族元素的金屬鉛沉到底部。當熔體倒入鐵模中冷卻後可取出已捕集貴金屬的金屬鉛,稱之爲鉛扣。灰吹是將鉛扣放入預熱的骨灰皿中或鎂砂灰皿中,在900℃左右進行氧化熔鍊,使熔融的金屬鉛氧化爲氧化鉛而滲入多孔的灰皿中,最後僅有金屬珠(合粒)留在灰皿內。鉛試金富集即告完成。

當鉛扣中含有毫克量銀時,灰吹得到的是銀(含金)粒,銀對鉑、鈀的灰吹有良好的保護作用,有利於後續的測定。但是銠和銥因不能像鈀和鉑能與銀形成合金,故此時銠、銥在灰吹時損失可達50%。爲了避免銠、銥的損失,可在熔鍊時加入毫克量的鉑,灰吹時形成鉑粒,鉑在灰吹的後期以鉑鉛互化物形成析出,帶下一部分鉑和銥。灰吹結束時,鉑粒中還阻留相當量的鉛,對銠、銥也有保護作用,故加鉑灰吹,銥的損失僅在5%左右,而銠的損失更小。若加入6mg鉑和4mg鈀灰吹,效果更好。

鉛試金法稱取試樣的量可高達100g,故取樣的代表性好,取樣誤差可以不予考慮,富集的效果好,配料比較複雜。

試劑

銀溶液(10g/L),稀介質。

鉑溶液(5mg/mL)稱取2.5g鉑,置於500mL燒杯中,用王水溶解。加1gNaCl,蒸發至近幹,取下,置於水浴上蒸乾,用(1+1)HCl趕3次,取下。加入10mgFeCl3、10mgNiCl2、幾滴HCl和300mL水,煮沸使鹽類溶解。加10mL100g/LNaBr溶液,再煮沸使沉澱凝聚。用Na2CO3溶液調節pH至7,煮沸10min,再用Na2CO3溶液調節pH至8~9,保溫30min。過濾以除去含銠、銥的沉澱,用100g/LNaCl溶液洗滌沉澱2次,用HCl中和濾液,移入500mL容量瓶中,用水稀釋至刻度,搖勻。

分析步驟

(1)配料

以40g試樣計,熔劑的大致組成爲:Na2CO360g;Na2B4O720g;PbO50g,其中35g被還原爲金屬,15g造渣;若含銅、鎳的試樣,則氧化鉛要適當過量,過量氧化鉛應大於銅、鎳質量的200倍;玻璃粉,加入量以調節硅酸度在1~1.5之間;麪粉或硝石,調節還原能力,以產生30gPb爲宜。

(2)熔鍊

將混合均勻的試樣與熔劑置於試金坩堝中。測定鉑、鈀時加入3滴10g/LAgNO3溶液;測定銠、銥則加入1mL5mg/mL鉑溶液。將坩堝置於800℃試金爐中熔融30min,然後升溫至1100℃,保持20min。將熔融體倒入鐵模中,冷卻,取出鉛扣,砸去熔渣。

(3)灰吹

將骨灰皿放入高溫爐中於900℃灼燒30min,取出,放入鉛扣,再置於高溫爐中,關閉爐門,升溫至熔鉛發亮,微啓爐門,在900℃灰吹至盡。取出灰皿,冷卻,將合粒取出。

64.2.1.2 鋶試金法

用鎳的硫化物作爲捕集劑的主要成分,得到的鋶扣能捕集6個鉑族元素,是目前應用較多的一種火法試金。鉑族元素以硫化物的狀態進入鋶扣而與脈石分離。扣中的賤金屬硫化物可被鹽酸分解,而鉑族元素保留在殘渣中。扣中硫化鐵的含量很低的稱硫化鎳扣,呈,堅硬光亮,很容易與熔渣分離,但是必須經過機械破碎才能被鹽酸分解。扣中硫化鐵含量高的稱鎳鐵鋶扣,若扣中硫化鐵的含量小於40%,也易於同熔渣分離;這種扣在空氣中易風化,只要硫化鐵含量大於20%,浸入水中幾小時即可鬆散,無需機械破碎。對於超基性岩和硫化銅鎳礦原礦,含硫化物不多而稱樣量較大,熔鍊成鎳鐵鋶扣是合適的;對於硫化礦精礦,因其含量很高,最好熔鍊爲硫化鎳扣;利用試樣中的硫同氧化鎳反應,而在配方中不另加硫化鐵,若過多的硫化鐵留在熔渣中會引起鉑族元素的損失。

鋶扣破碎後其中的硫化亞鐵、硫化亞鎳可被6mol/LHCl溶解,在溶解過程中會生成絮狀的硫化鎳(β,γ-NiS),它不溶於HCl而溶於熱的FeCl3溶液;但在FeCl3溶液中,鉑族元素硫化物的溶解度增大,尤其是鋨,其損失可達10%,這點尤需引起重視。若在試金熔劑中加入0.2g左右的銻,則鉑族元素的損失小於5%。

鉻鐵礦試樣需先用過氧化鈉和氧化鈣混勻後在850~950℃高溫爐中焙燒2~3h後再進行鋶試金。鋶試金需加入熔劑、還原劑、氧化劑、硫化劑、捕集劑和覆蓋劑等多種試劑。

石英粉和硼砂屬酸性熔劑,前者能與許多金屬氧化物化合生成硅酸鹽,同時能得到流動性好的熔渣。當加入量過多時,會使渣的黏度增加,影響熔渣與試金扣的分離。也可以用玻璃粉代替,但其酸性較弱,1g玻璃粉的作用相當於0.3~0.5g石英粉。硼砂中的B2O3可與金屬氧化物生成硼酸鹽渣,其造渣能力比石英粉強,對試樣的分解能力也比較強,形成的硼酸鹽的熔點也比相應的硅酸鹽低。碳酸鈉既是鹼性熔劑,又是脫硫劑。在試金配料中加入麪粉是作爲還原劑,將金屬氧化物還原爲金屬或合金,藉以捕集貴金屬,同時將高價氧化物還原爲低價,有利於與二氧化硅造渣。硫磺作爲硫化劑在高溫時能與鎳等金屬或金屬氧化物形成硫化物。硫化鎳或鎳鋶(Ni3S2)是貴金屬捕集劑,理論上有96%以上的貴金屬被其捕獲。鎳鋶是硫化劑與鎳的化合物在熔鍊時形成的。必須特別注意,一般的鎳試劑中往往含有較高的鉑族元素,造成相當高的試劑空白,無法用於痕量鉑族元素分析,需要經過較繁瑣的提純才能使用。羰基鎳粉(用羰基法生產的鎳粉)空白很低,可以直接用於鋶試金法分析痕量鉑族元素。

硼砂〔(Na2B4O7·10H2O)100℃烘烤脫水,研碎後備用〕、硼砂-碳酸鈉(1+1)或食鹽,作爲覆蓋劑可起到隔絕金屬的作用,同時防止熔鍊時熔融物的濺失。

熔渣的性質(還原性、硅酸度)對貴金屬捕集的影響不容忽視。良好的熔渣應在爐內能迅速低溫造渣,以有利於貴金屬捕集;熔渣的流動性好;對坩堝內壁腐蝕較輕;熔渣的密度相對較小。熔渣的硅酸度(熔渣中所有酸性氧化物中氧原子物質的量)/(熔渣中所有鹼性氧化物中氧的原子物質的量),以1.5~2爲宜。

配料是試金中的關鍵步驟。不同的試樣,配料有所不同。對於硅酸鹽試樣,需加入較多的碳酸鈉和適量的硼砂;碳酸鹽試樣需加入較多的石英粉和硼砂;含有較多赤鐵礦和磁鐵礦的氧化礦試樣,應適當增加還原劑用量;硫化物試樣有較強的還原性,需要加大碳酸鈉和二氧化硅的量,同時減少或不加硫化劑。如試樣硫含量高時,則少加硫化劑。

常規試樣的鋶試金熔劑配方見表64.1。

表64.1 鋶試金熔劑配比 (mB:g)

分析步驟

稱取10~40g(精確至0.1g)試樣,與試金配料混勻後倒入試金坩堝中,於900℃試劑爐內熔鍊。再升溫至1000℃並保持20~30min,待熔體平靜後出爐,將熔體倒入鐵模中,冷卻後取出鋶扣,剔除熔渣。

將鋶扣置於燒杯中用水浸泡至完全鬆散成粉末,用鹽酸溶解。

64.2.1.3 銻試金法

用銻捕集鉑族元素的火法試金稱之爲銻試金。它能捕集全部貴金屬元素,灰吹時包括鋨在內的鉑族元素均無明顯的損失,這是銻試金的優點;其缺點是捕集貴金屬同時,銅、鎳、鈷、鉍和鉛也同時被捕集,又不能灰吹除去。故應用受到了,僅適用於組成簡單的鉑族元素單礦物或催化劑中鉑族元素的測定。

銻試金的熔鍊條件和鉛試金類似,是用三氧化二銻代替氧化鉛。熔鍊溫度爲900~1000℃,銻試金要求高溫進爐,快速熔鍊。在熔劑中加入一定量的鉀鹼代替部分碳酸鈉,可提高熔渣的流動性。只要熔渣流動性好,其硅酸度在0.8~1.7之間,對銻捕集能力無顯著影響。

銻扣的灰吹在仰放的瓷坩堝蓋上進行。三氧化二銻用揮發除去。鉑族元素以及銅、鎳、鈷等元素以銻化物形式留在合粒中。灰吹溫度在700~950℃對結果沒有影響。鉛、鉍在銻之後被氧化,如果鉛、鉍量多,則它們最終會完全取代銻,鋨則會全部損失;保留鋨的關鍵是有銻。銻扣中有毫克量的銅或金對鉑族元素有保護作用。

合粒中的鉑族元素便於用光譜法測定。

分析步驟

稱取5g以下(精確至0.1g)試樣,與12gNa2CO3、4gK2CO3、4gNa2B4O7、2g玻璃粉、7gSb2O3和2g麪粉成分混勻後倒入50mL坩堝中,加1滴氯化銅溶液(相當於1mgCu),將坩堝置於950℃高溫爐中熔融至熔體平靜,取出,將熔融體倒入鐵模中,冷卻後取出銻扣。

將銻扣放在仰放的瓷坩堝蓋上,於850~900℃高溫爐中灰吹。剩下約1.5mm的亮點取出坩堝蓋,冷卻,剔出合粒。供測定用。