銥系鈦陽(yáng)極板涂層中貴金屬銥回收工藝優(yōu)化研究\t

摘要：在介紹銥系鈦陽(yáng)極板的基礎(chǔ)上，分析銥系鈦陽(yáng)極板涂層中貴金屬銥的回收工藝。從物料的烘干溫度、造渣劑的選擇、造渣劑的用量、捕集劑的選擇及捕集劑的用量5個(gè)方面，對(duì)回收工藝進(jìn)行優(yōu)化處理，確定工藝的最優(yōu)條件。最終熔煉玻璃體中貴金屬銥的含量為17.2 mg/kg，銥粉的純度為99.95%，回收率為99.2%。

關(guān)鍵詞：銥；造渣劑；捕集劑

中圖分類號(hào)：TG174.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2025）02-00-03

Research on Optimization of Precious Metal Iridium Recovery Process in Iridium Based Titanium Anode Plate Coating

CAI Wanyu， WANG Yan， DU Bing， DU Jishan， DANG Xiaohui， DONG Yongyong

（Shanxi Ruike New Material Co.， Ltd.， Baoji 721013， China）

Abstract： On the basis of introducing iridium based titanium anode plates， analyze the recovery process of precious metal iridium in the coating of iridium based titanium anode plates. Optimize the recycling process from five aspects： drying temperature of materials， selection of trapping agent， dosage of slagging agent， selection of capturing agent， and dosage of capturing agent， and determine the optimal conditions for the process. The content of precious metal iridium in the final melted glass body is 17.2 mg/kg， the purity of iridium powder is 99.95%， and the recovery rate is 99.2%.

Keywords： iridium; flux; trapping agent

銥系鈦陽(yáng)極具有電催化活性高、耐腐蝕、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛用于電滲析、環(huán)保、陰極保護(hù)等領(lǐng)域[1-3]。但銥系鈦陽(yáng)極在電解運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，涂層剝落、氧化物飽和、涂層存在裂縫等造成使用壽命有限。當(dāng)電壓升高，實(shí)際上沒(méi)有電流通過(guò)時(shí)，銥系鈦陽(yáng)極便失去了作用。銥系鈦陽(yáng)極中的貴金屬銥比較穩(wěn)定，在陽(yáng)極失效后仍能保持原來(lái)的形態(tài)，因此回收貴金屬銥具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。基于此，介紹銥系鈦陽(yáng)極板涂層中貴金屬銥的回收工藝。

1 工藝流程

本工藝采用了“火法-濕法”相結(jié)合的工藝，工藝流程如圖1所示。

第一步，烘料。將銥系鈦陽(yáng)極板涂層粉末放入焚燒爐中進(jìn)行烘干處理，至原料質(zhì)量恒定，其中溫度為700 ℃。

第二步，混合。烘干原料與相應(yīng)的造渣劑、捕集劑放入混料機(jī)中混合2 h，裝入對(duì)應(yīng)的容器中備用。

第三步，熔煉富集。將混合好的物料投入提前預(yù)熱好的中頻爐中進(jìn)行熔煉。其中，熔煉爐功率控制在80～120 W，熔煉溫度控制在2 000 ℃左右，熔煉過(guò)程中通入恒定流速的氣體。物料完全熔化后保溫0.5 h再倒入模具中。

第四步，分離。模具自然冷卻后將其中的物料取出。其中，上層為不含貴金屬銥的玻璃體，下層為富集得到的貴金屬銥的金屬扣。

第五步，將金屬扣緩慢投入鹽酸和水的混合溶液中攪拌升溫進(jìn)行除鹽，直至溶液中無(wú)氣泡產(chǎn)生。將除完鹽的混合液進(jìn)行過(guò)濾，收集最終的濾餅備用。

第六步，王水溶解。將濾餅緩慢投入王水溶液中攪拌升溫進(jìn)行溶解，待濾餅完全溶解后進(jìn)行過(guò)濾，收集濾液備用。

第七步，氯化銨沉淀。濾液加熱升溫沸騰后加入氯化銨使金屬銥完全沉淀，用飽和氯化銨溶液進(jìn)行洗滌，直至洗滌液顏色為無(wú)色，收集最終沉淀。

第八步，氣體還原。將沉淀在高溫下煅燒6 h后，通惰性氣體趕走空氣。在真空條件下用氫氣還原2 h，最終降至室溫即可得到銥粉。將銥粉在王水中洗滌1 h，再用純水洗滌至溶液為中性，最后烘干可以得到純凈的銥粉。

2 工藝條件的優(yōu)化方案

2.1 烘干溫度的選擇

由于涂層粉末中含有的水分及有機(jī)物等雜質(zhì)會(huì)影響后期物料配比及熔煉，因此烘干溫度會(huì)直接影響貴金屬的回收效果。稱取定量的粉末，分別置于不同溫度下觀察物料失重率，烘干溫度與物料失重率的關(guān)系如圖2所示。

從圖2可以看出，隨著烘干溫度的升高，物料的失重率逐漸增大。溫度到600 ℃之后物料的失重率趨于平穩(wěn)，說(shuō)明在600 ℃之后大量的水分及有機(jī)物均已除去。考慮到生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，物料的烘干溫度選擇在600 ℃。

2.2 造渣劑的選擇及用量

選擇滑石、石灰、石灰石、鐵礦及硼砂作為造渣劑的輔料，其中硼砂主要用于降低爐渣溫度，用量控制在原料質(zhì)量的50%。通過(guò)改變不同輔料的含量，分析測(cè)定玻璃體中的貴金屬含量。造渣劑配方與玻璃體中貴金屬含量的關(guān)系如表1所示。

從表1可以看出，采用配方7時(shí)，玻璃體中貴金屬含量只有20.2 mg/kg。故造渣劑的配方采用配方7，且與物料的配比為1∶1。

2.3 捕集劑的選擇及用量

鉑族金屬捕集劑包括鉛捕集劑、鐵鎳銅捕集劑、锍捕集劑及錫鋁等?？紤]到用鉛捕集后期難處理且污染環(huán)境，用锍的捕集能力不如金屬，故采用鐵鎳銅作為捕集劑。加入銅還可以降低合金熔點(diǎn)，更有利于回收。通過(guò)選取不同含量的捕集劑，測(cè)定玻璃體中的貴金屬含量。其中，捕集劑含量用捕集劑占原料的百分比表示，如表2所示。

從表2可以看出，隨著捕集劑含量的增加，玻璃體中貴金屬銥的含量逐漸降低，說(shuō)明合金扣中貴金屬銥的回收率逐漸增大。當(dāng)物料與捕集劑配比超過(guò)1∶1～1∶1.1，玻璃體中貴金屬銥的含量趨于平穩(wěn)，說(shuō)明捕集劑加入量太多無(wú)法產(chǎn)生有效的捕集效果且會(huì)浪費(fèi)捕集劑。故捕集劑的加入量控制在100%～110%。通過(guò)在600 ℃烘干處理、造渣劑用量選用1∶1、用鐵鎳銅作捕集劑且用量選用1∶1.1的方式進(jìn)行熔煉處理，玻璃體中貴金屬銥的含量為17.2 mg/kg。

收集的金屬扣送至精煉工段進(jìn)行處理。將金屬扣緩慢投入鹽酸和水的混合溶液中攪拌升溫進(jìn)行除鹽，直至溶液中無(wú)氣泡產(chǎn)生，其中除鹽溫度控制在60～65 ℃。將除完鹽的混合液進(jìn)行過(guò)濾，收集最終的濾餅備用。將濾餅緩慢投入王水溶液中進(jìn)行溶解，待濾餅完全溶解后進(jìn)行過(guò)濾，收集濾液備用。其中，溶解溫度為80 ℃。濾液加熱升溫沸騰后加入氯化銨使金屬銥完全沉淀，過(guò)濾后用飽和氯化銨溶液進(jìn)行洗滌，直至洗滌液顏色為無(wú)色，收集最終沉淀。在高溫下將沉淀煅燒6 h后，通惰性氣體趕走空氣。在真空條件下用氫氣還原2 h，最終降至室溫即可得到銥粉。將銥粉在王水中洗滌1 h，再用純水洗滌至溶液為中性，最后烘干可以得到純凈的銥粉。經(jīng)質(zhì)檢部分析，銥粉的純度為99.95%，回收率為99.2%。

3 結(jié)論

通過(guò)在600 ℃烘干處理、造渣劑用量選用1∶1、用鐵鎳銅作捕集劑且用量選用1∶1.1的方式進(jìn)行熔煉處理，貴金屬銥的富集效率高。將回收的金屬扣經(jīng)精煉工段處理后，貴金屬銥的回收率高且純度高，同時(shí)降低了能源及資源的浪費(fèi)，間接降低了企業(yè)的運(yùn)行成本。

參考文獻(xiàn)

1 車蔭昌，楊 懷，梁連科.冶金熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)[M].西安：西安建筑科技大學(xué)，1989.

2 黎鼎鑫，王永錄.貴金屬提取與精煉[M].長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社，2003.

3 余建民.貴金屬分離與精煉工藝學(xué)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2016.

收稿日期：2024-12-16

基金項(xiàng)目：陜西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“銥系鈦陽(yáng)極板涂層中貴金屬回收技術(shù)研究”（2023-YBGY-056）。

作者簡(jiǎn)介：蔡萬(wàn)煜（1972—），男，遼寧大連人，工程師。研究方向：貴金屬催化劑的產(chǎn)品開發(fā)、制備、檢測(cè)、應(yīng)用及再生技術(shù)開發(fā)等。

通信作者：王彥（1986—），男，山西晉中人，碩士，高級(jí)工程師。研究方向：貴金屬回收與資源化再利用。