火法冶金法
原理:通過(guò)高溫熔煉使貴金屬與雜質(zhì)分離,利用貴金屬高熔點(diǎn)(如鉑熔點(diǎn) 1768℃、銠熔點(diǎn) 1964℃)和化學(xué)穩(wěn)定性實(shí)現(xiàn)富集。
適用廢料
高純度固態(tài)廢料:如鉑銠合金漏板、熱電偶絲、珠寶廢料。
含貴金屬的合金廢料:如汽車火花塞(鉑銥合金)、玻璃窯爐內(nèi)襯。
操作步驟
配料與熔煉
將廢料與熔劑(如硼砂、碳酸鈉)混合,在高溫爐(1200-1600℃)中熔融,雜質(zhì)形成爐渣上浮,貴金屬形成合金熔體下沉。
示例:處理三元催化器時(shí),加入銅、鎳作為 “捕集劑”,使鉑鈀銠溶解于捕集劑合金中,與陶瓷載體分離。
分離與精煉
熔體冷卻后破碎,通過(guò)電解或化學(xué)溶解分離捕集劑與貴金屬(如用硫酸溶解銅鎳,剩余鉑鈀銠粉末)。
粗金屬進(jìn)一步通過(guò)火法精煉(如金的 “灰吹法”)或濕法提純。
優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):處理量大,適合批量回收;對(duì)廢料預(yù)處理要求低。
缺點(diǎn):能耗高,可能產(chǎn)生有害氣體(如熔煉含硫廢料時(shí)釋放 SO?);銠等高熔點(diǎn)金屬需更高溫度,工藝復(fù)雜。
電化學(xué)法
原理:通過(guò)電解反應(yīng)使貴金屬離子在電極上還原析出,或通過(guò)陽(yáng)極溶解廢料中的金屬。
1. 電解精煉法
適用:粗金、粗銀的提純(如火法熔煉后的金銀合金)。
操作:
陽(yáng)極:粗金屬(如含金 90% 的陽(yáng)極板);陰極:純金片。
電解液:含金氰化物或氯金酸鹽溶液。
通電后,陽(yáng)極金溶解為 Au3?,在陰極還原為純金(純度達(dá) 99.99%)。
2. 陽(yáng)極泥處理
適用:銅、鎳電解過(guò)程中產(chǎn)生的陽(yáng)極泥(含金銀鉑鈀)。
步驟:
陽(yáng)極泥經(jīng)酸浸除雜后,通過(guò)火法或濕法提取貴金屬。
例如,銅陽(yáng)極泥提銀時(shí),先氯化浸出銀為 AgCl,再用氨水溶解為 [Ag (NH?)?]?,后用水合肼還原得銀粉。
四、新興綠色技術(shù)
王水浸出法原理:利用王水(濃硝酸 + 濃鹽酸,體積比 1:3)的強(qiáng)氧化性溶解金、鉑、鈀等貴金屬,反應(yīng)生成氯金酸(HAuCl?)、氯鉑酸(H?PtCl?)、氯鈀酸(H?PdCl?)等可溶性絡(luò)合物。反應(yīng)式:金:\(\text{Au} + 4\text{HCl} + \text{HNO}_3 \rightarrow \text{HAuCl}_4 + \text{NO} \uparrow + 2\text{H}_2\text{O}\)鉑:\(3\text{Pt} + 4\text{HNO}_3 + 18\text{HCl} \rightarrow 3\text{H}_2\text{PtCl}_6 + 4\text{NO} \uparrow + 8\text{H}_2\text{O}\)適用場(chǎng)景:高品位貴金屬?gòu)U料(如含金、鉑、鈀的合金或鍍層)。注意事項(xiàng):產(chǎn)生大量有毒氣體(NO、Cl?),需配套尾氣處理裝置。銠不溶于王水,需單獨(dú)處理(見(jiàn)下文 “銠的特殊處理”)。
銠的特殊處理(難點(diǎn))銠的化學(xué)惰性強(qiáng),濕法處理需特殊工藝:熔融活化:廢料與 Na?O?、NaOH 或 KHSO?共熔,將銠氧化為可溶性銠酸鹽(如 NaRhO?),再用酸浸出轉(zhuǎn)化為\(\text{RhCl}_6^{3-}\)。分步沉淀:銠溶液中加入亞硝酸鈉形成穩(wěn)定絡(luò)合物\(\text{Na}_3\text{Rh(NO}_2\text{)}_6\),再通過(guò)銨鹽沉淀或電解提取。