不同贱金属合金化活化溶解铑的工艺研究

摘要：开展了铝、锌、锡合金化活化溶解铑的研究，分别考察了铑与活化剂质量比、活化温度、活化时间对铑溶解率的影响。结果表明，在铑/铝质量：1:10，活化温度1200℃，活化时间为80min的条件下，铑的溶解率98.9%；在铑/锌质量比1:10，活化温度750℃，活化时间30min的条件下，铑的溶解率99%以上；在铑/锡质量比1:12，活化温度1100℃，活化时间40min的条件下，铑的溶解率97.7%。

关键词：有色金属冶金；铑；合金化熔炼；活化；溶解

铑化学性质十分稳定，具有良好的耐酸碱腐蚀性和高温抗氧化性，广泛应用于日常生活，农业，传统工业，高新技术，军工航天，医药卫生，环境保护等各个领域。铑的高效快速溶解是铂族金属冶金科技发展中的重要前沿技术和公认的难题。铑的分离、提纯精炼、化合物制备过程，都需先将铑进行溶解使其转入溶液，并以配合物状态存在，然后进行分离、提纯以及铑化合物、有机化合物的合成制备。根据物料中铑的含量、存在状态、活性的差异，溶解方法大致可以分为水溶液化学溶解法、中温氯化法、KHSO4熔融法、过氧化钡熔融法、金属合金化活化法、锍捕集-铝热活化法、电化学溶解法等。本文采用合金化活化法，研究铝、锌、锡3种贱金属活化剂对铑溶解效果的影响。

1实验部分

1.1实验原料

为了更准确地研究合金化活化后铑的溶解规律，本实验所选用纯度(质量分数)为99.95%的铑粉为研究对象。铝、锌、锡均为工业纯(99.5%)。盐酸、硝酸均为分析纯试剂。

1.2实验原理及方法

1)基本原理。合金化活化溶解首先是将贱金属活化剂与铑在高温熔融状态下形成合金，再用稀盐酸将合金中的贱金属浸出得到的具有高度分散性的活性铑，再用王水加热溶解活性铑，实现铑的溶解。主要发生以下反应(Me代表贱金属)：

2)实验方法。以铝、锌、锡作为金属活化剂，分别将铑粉按一定比例与金属活化剂混合置于氧化铝坩埚内于一定温度下在电阻炉中加热熔融，搅拌，形成合金，冷却后，用6mol/L稀盐酸将合金中贱金属浸出，过滤，得到活性铑，再将活性铑采用王水溶解(液固比为4，90℃)完全，得到铑溶液，过滤，量取溶液体积，分析溶液中铑含量，计算铑溶解率。实验流程如图1。按流程操作，分别研究铑/贱金属质量比、活化温度、活化时间对铑溶解率的影响。

2结果与讨论

2.1铝合金化活化溶解铑的研究

2.1.1铑/铝质量比对铑溶解率的影响

在活化温度为1300℃、活化时间为2h的条件下，研究不同铑/铝质量比对铑溶解率的影响，结果如图2所示。

由图2可见，随着铑/铝质量比的降低，即铝的用量增加，铑的溶解率逐渐升高。铑/铝质量比为1:2时，铑溶解率不到5%。当铑/铝质量比为1:10倍时，铑溶解率接近99%。进一步增加铝的用量，铑的溶解率变化不明显。铝的用量增加，铑与熔融铝反应充分，易形成合金，铑的溶解率提高。因此，确定适宜的铑/铝质量比为1:10。

2.1.2活化温度对铑溶解率的影响

在铑/铝质量比1:10、活化时间2h的条件下，考察活化温度对铑溶解率的影响，结果见图3。

从图3可看出，随着活化温度升高，铑的溶解率迅速提高。当活化温度低于900℃时，铑的溶解率不到20%；当温度达到1200℃时铑溶解率为99%；继续提高活化温度，铑的溶解率提高幅度不大。因此，确定适宜的活化温度为1200℃。

2.1.3活化时间对铑溶解率的影响

在铑/铝质量比1:10，活化温度1200℃的条件下，考察了活化时间对铑溶解率的影响，结果如图4所示。当活化时间为20min时，铑的溶解率仅为15%左右。当活化时间延长至80min时，铑的溶解率达到98.9%。继续延长活化时间，铑的溶解率变化不大。因此，确定适宜的活化时间为80min。

2.2锌合金化活化溶解铑的研究

2.2.1铑/锌质量比对铑溶解率的影响

在活化温度700℃，活化时间1.5h的条件下，研究铑/锌质量比对铑溶解率的影响，结果见图5。当锌粉用量为铑粉用量的4倍时即铑/锌质量比为1:4时，铑的溶解率为13%；当锌粉用量在铑粉用量的5~9倍，铑溶解效率快速上升。当锌粉用量为铑粉质量的10倍时，活性铑在王水中的溶解率接近90%。继续提高锌粉用量，铑溶解率趋于平缓。因此，确定适宜的铑/锌质量比为1:10。

2.2.2活化温度对铑溶解率的影响

在铑/锌配比1:10，活化时间1.5h的条件下，考察了活化温度对铑溶解率的影响，结果见如图6。当活化温度为600℃时，铑的活化溶解率小于10%；当温度达到750℃，活化效果最佳，铑的溶解率达到98.86%；当温度达到800℃时，铑的溶解率急剧下降到45.20%。这是由于锌的熔沸点较低，在高温下易氧化挥发，导致活化效果差、铑的溶解率下降。因此，适宜的活化温度选择750℃。

2.2.3活化时间对铑溶解率的影响

在铑锌配比1:10，活化温度750℃的条件下，活化时间对铑溶解率的影响如图7所示。

由图7可以看出，随着活化时间的延长，铑的溶解率逐渐提高。当活化时间为15min时，铑的溶解率仅为15.12%；当活化时间为30min时，铑的溶解率达到99.86%。当活化时间超过60min时，铑的活化溶解率从30min时的99.86%降低到94.37%，因长时间在高温下被氧化成为氧化锌挥发，导致铑的溶解率降低。因此，确定活化时间为30min。

2.3锡合金化活化溶解铑的研究

2.3.1铑/锡质量比对铑溶解率的影响

在活化温度1200℃，活化时间40min的条件下，研究铑/锡质量比对铑溶解率的影响，结果见图8。随着锡的用量增加，铑的溶解率提高。当锡的用量为铑重量的3倍时，即铑/锡质量比为1:3时，铑的溶解率为26.38%；当铑/锡质量比为1:6时，铑的溶解率达到87.94%。当铑/锡质量比为1:12时，铑的溶解率为95.84%；进一步增加锡的用量，铑溶解率趋于平缓。因此，确定适宜的铑/锡质量比为1:12。

2.3.2活化温度对铑溶解率的影响

在铑/锡质量比1:12，活化时间40min的条件下，活化温度对铑溶解率的影响如图9所示。当温度为600℃时，铑的活化溶解率约为16%。当活化温度为1100℃，铑的解率为98.89%，随着活化温度继续升高，铑的活化溶解率趋于平缓。因此，确定适宜的活化温度为1100℃。

2.3.3活化时间对铑溶解率的影响

在铑/锡配质量比1:12，活化温度1100℃的条件下，活化时间对铑溶解率的影响如图10所示。当活化时间为10min时，铑的溶解率约为35%；在10~30min之间，铑的活化溶解率直线上升。当活化时间为30min时，铑的溶解率约为95%；当活化时间延长到40min时，铑的溶解率上升缓慢，铑的溶解率为97.72%；继续延长活化时间，铑的溶解率变化不大。因此，确定适宜的活化时间为40min。

3结 论

以铝、锌、锡作为活化剂，与铑粉混合进行合金化熔炼，酸溶去除贱金属后得到易溶的活性铑粉，实现铑的溶解。结果表明，3种贱金属活化溶解铑的适宜条件为：

  铝合金化：铑铝质量比1:10，活化温度1200℃，活化时间为80min，铑的溶解率可达到98.9%。

  锌合金化：铑锌质量比1:10，活化温度750℃，活化时间为30min，铑的溶解率99.8%以上。

  锡合金化：铑锡质量比1:12，活化温度1100℃，活化时间为40min，铑的溶解率可达到97.7%。

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