阅读说明：本技术 一种高纯铂的制备方法 (Preparation method of high-purity platinum ) 是由 许良秋 洪金铃 梁昊天 马晓红 于 2019-12-23 设计创作，主要内容包括：本发明属于冶金技术领域,具体涉及一种高纯铂的制备方法。本发明提供了一种高纯铂的制备方法,包括以下步骤：以羟铂酸钠溶液为电解液,粗铂片为阳极,镀铂钛板为阴极,采用交流电解系统进行电解精炼,得到高纯铂。本发明通过电化学氧化溶解粗铂,使粗铂中的Pt、Cu、Ni、Co、Zn、Ag和其他铂族元素转入溶液中,Cu、Ni、Co、Zn、Ag和其他铂族元素形成氢氧化物沉淀进入阳极泥,Pt呈Na<Sub>2</Sub>Pt(OH)<Sub>6</Sub>络合物状态溶于溶液,而后在电解过程中,Pt(OH)<Sub>6</Sub><Sup>2-</Sup>迁移到阴极,电化学还原后呈金属铂形态析出。实验结果表明,由本发明提供的方法得到的高纯铂纯度可达99.99％。(The invention belongs to the technical field of metallurgy, and particularly relates to a preparation method of high-purity platinum. The invention provides a preparation method of high-purity platinum, which comprises the following steps: and (3) carrying out electrolytic refining by using a sodium hydroxyplatinate solution as an electrolyte, a coarse platinum sheet as an anode and a platinized titanium plate as a cathode by using an alternating current electrolytic system to obtain high-purity platinum. The method dissolves the crude platinum through electrochemical oxidation, so that Pt, Cu, Ni, Co, Zn, Ag and other platinum group elements in the crude platinum are transferred into the solution, the Cu, Ni, Co, Zn, Ag and other platinum group elements form hydroxide precipitate and enter anode mud, and Pt is Na 2 Pt(OH) 6 The complex is dissolved in solution and then in the electrolytic process, Pt (OH) 6 2‑ And the platinum is transferred to a cathode and precipitated in the form of metal platinum after electrochemical reduction. The experimental result shows that the purity of the high-purity platinum obtained by the method can reach 99.99％。)

一种高纯铂的制备方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种高纯铂的制备方法。

背景技术

铂族金属位于周期表第VIII族，铂族金属精炼是指除去粗铂族金属物料中的杂质，精制产出纯金属或纯化合物的过程，为铂族金属生产流程的最后阶段，包括铂精炼、铑精炼、铱精炼、钯精炼、锇精炼和钌精炼。铂族金属精炼因其同价态络合物性质相似而十分繁复，且精炼纯度仍较低，分离效果不理想。

铂的化学性质不活泼，在空气和潮湿环境中稳定，低于450℃加热时，表面形成二氧化铂薄膜，高温下能与硫、磷、卤素发生反应；铂不溶于盐酸、硫酸、硝酸和碱溶液，但可溶于王水和熔融的碱；铂的氧化态为+2、+3、+4、+5、+6。目前，铂一直沿用传统的氯铂酸铵反复沉淀法，该精炼方法流程冗长，直收率低，返料多，NO_x和酸雾污染严重；此外，还存在作业条件差、作业人员健康风险高的弊端。

提供一种精炼工艺简单、精炼所得铂纯度高、直收率高的铂精炼方法，具有重要的产业意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高纯铂的制备方法，本发明提供的方法工艺简单，由本发明提供的方法电解精炼得到铂具有纯度高、直收率高的特点，可以满足工业应用需要。

为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种高纯铂的制备方法，包括以下步骤：

以羟铂酸钠溶液为电解液，粗铂片为阳极，镀铂钛板为阴极，采用交流电解系统进行电解精炼，得到高纯铂。

优选的，所述羟铂酸钠溶液由包括以下步骤的方法制备得到：

将氯铂酸溶液和氢氧化钠溶液混合，进行络合反应后过滤，得到羟铂酸钠溶液。

优选的，所述氯铂酸溶液中铂的含量为80～160g/L；所述氢氧化钠溶液的浓度为160～240g/L；所述氯铂酸溶液与氢氧化钠溶液的体积比为1：1。

优选的，所述阳极和阴极的面积比为(0.9～1.2)：1；所述阳极的厚度为2mm；所述阴极的厚度为1mm。

优选的，所述阳极由包括以下步骤的方法制备得到：

将粗铂依次熔化和浇铸后，同事进行退火和轧制，得到阳极。

优选的，所述熔化的温度为1800℃；所述浇铸的温度为2000℃。

优选的，所述退火的温度为900～1100℃，时间为6～10min。

优选的，所述交流电解系统的电源为周期换向整流电源；所述电源的正反向时间比为(8～10)：1。

优选的，所述交流电解系统的槽电压为2.1～3.2V；电流密度为600～900A/m²。

优选的，所述交流电解系统的内槽液温为18～55℃。

本发明提供了一种高纯铂的制备方法，包括以下步骤：以羟铂酸钠溶液为电解液，粗铂片为阳极，镀铂钛板为阴极，采用叠加交流电解进行电解精炼，得到高纯铂。本发明通过电化学氧化溶解粗铂，使粗铂中的Pt、Cu、Ni、Co、Zn、Ag和微量的其他铂族金属元素转入溶液中，Cu、Ni、Co、Zn、Ag和微量铂族金属元素形成氢氧化物沉淀进入阳极泥，Pt呈Na₂Pt(OH)₆络合物状态溶于溶液，而后在电解过程中，Pt(OH)₆ ^2-迁移到阴极，电化学还原后呈金属铂形态析出。

实验结果表明，由本发明提供的方法得到的高纯铂纯度可达99.99％，纯度高，直收率达88％，具有较高的直收率；且本发明提供的方法工艺简单，便于操作和推广，具有极高的产业价值。

具体实施方式

本发明提供了一种高纯铂的制备方法，包括以下步骤：

以羟铂酸钠溶液为电解液，粗铂片为阳极，镀铂钛板为阴极，采用叠加交流电解进行电解精炼，得到高纯铂。

在本发明中，若无特殊限定，所述各组分采用本领域技术人员熟知的市售商品。

本发明以羟铂酸钠溶液为电解液。在本发明中，所述羟铂酸钠溶液优选由包括以下步骤的方法制备得到：

将氯铂酸溶液和氢氧化钠溶液混合，进行络合反应后过滤，得到羟铂酸钠溶液。

在本发明中，所述氯铂酸溶液中铂的含量优选为80～160g/L，更优选为90～150g/L，再优选为100～140g/L。在本发明中，所述氯铂酸溶液的溶质优选为包含结晶水和/或不包含结晶水的氯铂酸。在本发明中，所述氢氧化钠溶液的浓度优选为160～240g/L，更优选为170～230g/L，再优选为180～220g/L。在本发明中，所述氯铂酸溶液与氢氧化钠溶液的体积比优选为1：1。本发明对所述混合的方式没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的混合方式即可。

在本发明中，所述络合反应的反应式为：

H₂PtCl₆+8NaOH＝Na₂Pt(OH)₆+6NaCl+2H₂O。

本发明对所述过滤没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的过滤即可。本发明所述过滤后得到的滤液中含有羟铂酸钠，用于电解精炼；所述过滤后得到的滤渣留存回收铂族金属。

本发明以粗铂片为阳极。在本发明中，所述阳极优选由包括以下步骤的方法制备得到：

将粗铂依次熔化和浇铸后，同时退火和轧制，得到阳极。

本发明优选将粗铂依次熔化和浇铸，得到粗铂锭。在本发明中，所述粗铂优选为PT950和/或PT990。在本发明中，所述熔化的温度优选为1800℃；本发明对所述熔化的时间没有特殊限定，以粗铂能够完全熔化为准。在本发明中，所述浇铸的温度优选为2000℃。在本发明中，所述粗铂锭的形状优选为长条形；本发明对所述长条形的长、宽和厚没有具体限定，以方便后续轧制为准。

得到粗铂锭后，本发明优选将所述粗铂锭同时退火和轧制，得到阳极。在本发明中，所述退火的温度优选为900～1100℃，更优选为950～1050℃，再优选为975～1025℃；时间优选为6～10min，更优选为7～9min，再优选为7.5～8.5min。在本发明中，所述轧制的设备优选为轧片机。本发明对所述轧制没有特殊限定，以将粗铂锭轧制为铂片为准。

在本发明中，所述阳极的厚度优选为2mm。

本发明以镀铂钛板为阴极。在本发明中，所述阴极的厚度优选为1mm。本发明对所述阴极中镀铂的厚度没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的镀铂厚度即可。本发明通过使用镀铂钛板为阴极，可以避免钛板对电解产品的影响。

在本发明中，所述阳极和阴极的面积比优选为(0.9～1.2)：1，更优选为(0.95～1.15)：1。按照厚度×宽度×长度的方式表征，在本发明的实施例中，所述阳极的尺寸优选为2mm×30mm×150mm，所述阴极的尺寸优选为1mm×100mm×150mm。

本发明采用交流电解系统进行电解精炼，得到高纯铂。在本发明中，所述交流电解系统的电源优选为周期换向整流电源；所述电源的正反向时间比优选为(8～10)：1，更优选为(8.5～9.5)：1。本发明对所述交流电解系统的具体结构没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的交流电解系统即可。在本发明中，所述交流电解系统的槽电压优选为2.1～3.2V，更优选为2.3～3.0V，再优选为2.5～2.8V；电流密度优选为600～900A/m²，更优选为650～850A/m²，再优选为700～800A/m²。在本发明中，所述交流电解系统的内槽液温优选为18～55℃，更优选为23～50℃，再优选为28～45℃。按照厚度×宽度×长度的方式表征，在本发明中，所述交流电解系统中电解槽的尺寸优选为200mm×200mm×200mm；所述电解槽的厚度优选为10mm。在本发明中，所述交流电解系统中电解槽的材质优选为聚氯乙烯(PVC)。

在本发明中，所述交流电解系统的阳极发生的反应如下：

Pt-4e＝Pt⁴⁺；

Pt⁴⁺+6OH^-＝Pt(OH)₆ ^2-；

Ag-e＝Ag⁺；

2Ag⁺+2OH^-＝Ag₂O↓+H₂O；

Cu-2e＝Cu²⁺；

Cu²⁺+2OH^-＝Cu(OH)₂↓；

Ni-2e＝Ni²⁺；

Ni²⁺+2OH^-＝Ni(OH)₂↓；

Co-2e＝Co²⁺；

Co²⁺+2OH^-＝Co(OH)₂↓；

Zn-2e＝Zn²⁺；

Zn²⁺+2OH^-＝Zn(OH)₂↓；

Zn(OH)₂+2OH^-＝ZnO₂ ^2-+2H₂O；

Pd-4e＝Pd⁴⁺；

Pd-2e＝Pd²⁺；

Pd⁴⁺+2e＝Pd²⁺；

Pd²⁺+2OH^-＝Pd(OH)₂↓。

在本发明中，所述交流电解系统的阴极发生的反应如下：

Pt(OH)₆ ^2-+4e＝Pt+6OH^-。

为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的高纯铂的制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。显然，所描述的实施例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。

实施例1

实施例1所用试剂均为市售。

将1593g六水合氯铂酸和4L交换水混合得到氯铂酸溶液；将1005g(纯度≥98％)氢氧化钠和4L交换水混合得到氢氧化钠溶液；将所得氯铂酸溶液和氢氧化钠溶液混合，得到羟铂酸钠溶液8.850L；

将PT950首饰料于1800℃下熔化后，于2000℃条件下浇铸得到长条形粗铂锭，在900～1100℃条件下退火的同时用轧片机进行轧制，退火和轧制同时进行，得到厚2mm、长150mm、宽为30mm的粗铂片，粗铂片质量为185g；

以所得粗铂片为阳极，以厚1.mm、长150mm、宽100mm的镀铂钛板为阴极，以所得羟铂酸钠溶液为电解液，以10mm厚PVC板形成的200mm×200mm×200mm槽体为电解槽，采用交流电解系统进行电解精炼，其中，电源为周期换向整流电源，正反向时间比为8：1，槽电压为2.3～2.8V，电流密度为600～900A/m²，内槽液温为35～50℃，电解精炼时间为24h，得到高纯铂

按照GB/T 33909-2017标准，对实施例1粗铂进行成分检测，检测结果见表1，其中，余量为铂；按照GB/T 15072-2008标准，对实施例1所得高纯铂进行成分检测，检测结果见表2，其中，余量为铂。

表1 实施例1粗铂成分检测结果(单位：ω×10^-2)

元素	Au	Ag	Ru	Pd	Rh	Ir
							含量	0.0009	0.52	0.0081	0.0036	0.0001	0.0001
元素	Cu	Pb	Zn	Cd	Se	Te
							含量	2.11	0.0006	0.25	—	—	—
元素	Fe	Co	Ni	Mn	Cr	Sn
							含量	—	0.0008	1.92	—	—	—
元素	Sb	Bi	Al	Ti	Mg	As
							含量	—	—	—	—	—	—

表2 实施例1高纯铂成分检测结果(单位：ω×10^-6)

元素

Au

Ag

Ru

Pd

Rh

Ir

含量

1.9

3.1

0.3

12.2

0.5

0.3

元素

Cu

Pb

Zn

Cd

Se

Te

含量

0.6

0.4

0.2

<0.1

<0.1

<0.1

元素

Fe

Co

Ni

Mn

Cr

Sn

含量

0.6

0.3

1.1

0.2

0.8

0.2

元素

Sb

Bi

Al

Ti

Mg

As

含量

0.1

0.1

<0.1

—

0.3

<0.1

由表1和表2可见，本申请所得高纯铂的铂纯度可达99.99％，铂直收率可达85％。

实施例2

实施例2所用试剂均为市售。

将1593g六水合氯铂酸和4L交换水混合得到氯铂酸溶液；将1005g(纯度≥98％)氢氧化钠和4L交换水混合得到氢氧化钠溶液；将所得氯铂酸溶液和氢氧化钠溶液混合，得到羟铂酸钠溶液8.850L；

将PT990首饰料于1800℃下熔化后，于2000℃条件下浇铸得到长条形粗铂锭，在900～1100℃条件下退火的同时用轧片机进行轧制，退火和轧制同时进行，得到厚2mm、长150mm、宽为30mm的粗铂片，粗铂片质量为191.3g；

以所得粗铂片为阳极，以厚1.mm、长150mm、宽100mm的镀铂钛板为阴极，以所得羟铂酸钠溶液为电解液，以10mm厚PVC板形成的200mm×200mm×200mm槽体为电解槽，采用交流电解系统进行电解精炼，其中，电源为周期换向整流电源，正反向时间比为10：1，槽电压为2.1～3.2V，电流密度为600～900A/m²，内槽液温为35～50℃，电解精炼时间为24h，得到高纯铂

按照GB/T 33909-2017标准，对实施例2粗铂进行成分检测，检测结果见表3，其中，余量为铂；按照GB/T 15072-2008标准，对实施例2所得高纯铂进行成分检测，检测结果见表4，其中，余量为铂。

表3 实施例2粗铂成分检测结果(单位：ω×10^-2)

元素	Au	Ag	Ru	Pd	Rh	Ir
							含量	0.0005	0.038	0.0006	0.0052	0.0001	0.0036
元素	Cu	Pb	Zn	Cd	Se	Te
							含量	0.0006	0.0003	0.0012	—	—	—
元素	Fe	Co	Ni	Mn	Cr	Sn
							含量	—	0.0005	0.285	—	—	—
元素	Sb	Bi	Al	Ti	Mg	As
							含量	—	—	—	—	—	—

表4 实施例2高纯铂成分检测结果(单位：ω×10^-6)

由表3和表4可见，本申请所得高纯铂的铂纯度可达99.99％，铂直收率可达88％。

以上实验结果表明，本发明提供的方法得到的高纯铂纯度可达99.99％，纯度高，直收率达85～88％，具有较高的直收率；且本发明提供的方法工艺简单，便于操作和推广，具有极高的产业价值。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。