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铂族金属冶金学 

  • 【作 者】: 刘时杰
  • 【出 版 社】: 中南大学出版社
  • 【出版时间】: 2013-06-01
  • 【ISBN】: 978-7-5487-0871-1
  • 【字 数】: 678(千字)                 【页 码】: 539(页)
  • 【定 价】: ¥150(元)                 【开 本】: 16开
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内容简介

铂族金属包括铂、 钯、 铑、 铱、 锇、 钌6种金属, 属稀有贵金属。因探明的矿产资源稀少并集中在少数国家且矿石中含量很低, 所以金属价格十分昂贵, 国家储备和民间收藏具有金融功能。因具有许多独特和优良的性质,在现代工业及高新科技领域有广泛、 不能被其他金属或材料取代的特殊应用, 被誉为“第一高技术金属”。本书共12章。其中3章介绍铂族金属的性质、 资源及应用等基本知识。其余9章结合重有色金属冶金、 无机化学、 有机化学等交叉学科知识, 系统全面地介绍了从矿产资源及二次资源中富集提取铂族金属, 贵贱金属分离, 贵金属相互分离、 精炼及再生循环利用等方面的冶金专业知识和最新的技术发展信息, 以及相应的劳动安全和环境保护知识。

本书可供从事该科技领域的科技人员和管理人员参考, 也可供高校相关专业的师生作教学参考书。

目 录

第1章名副其实的现代工业维生素1
1.1金属中的贵族1
1.2世界矿产资源分布极不均衡3
1.3“第一高技术金属”6
1.4矿产资源冶金技术的特点及原则9
1.5二次资源提取冶金的战略地位13
1.6中国在该科技领域已跻身于世界先进行列16
参考文献17
第2章物化性质、化合物及生化性质18
2.1铂族元素的原子结构及特点18
2.2物理性质19
2.3主要化学性质20
2.4无机化合物22
2.5无机配合物29
2.6氰化物37
2.7有机配合物37
2.8铂族金属的生化性质40
参考文献46
第3章铂族金属矿产资源和二次资源47
3.1矿产资源48
3.2铂族金属二次资源75
3.3核裂变乏燃料中的铂族金属81
参考文献83
[HK][GK0!6] 第4章铂矿资源的选矿-熔炼富集85
4.1选冶富集工艺的原则框架流程85
4.2共生矿的浮选87
4.3原生铂矿的选矿102
4.4砂铂矿的重选122
4.5尼尔森(Knelson)离心选矿机重选126
4.6浮选精矿的造锍熔炼富集128
4.7南非原生铂矿浮选精矿的火法熔炼137
4.8金川共生矿浮选精矿的火法冶炼139
4.9金宝山铂钯矿浮选精矿的火法熔炼富集142
4.10云南元谋低品位铂矿石熔炼钙镁磷肥富集143
参考文献145
第5章分离贵贱金属及提取铂族金属精矿148
5.1分层熔炼149
5.2氧压硫酸浸出151
5.3自变介质性质氧压浸出156
5.4金属化铜镍高锍的常压-加压浸出158
5.5铂族金属在加压浸出过程中的行为163
5.6高锍细磨-浮选-磁选分离165
5.7金川铜镍合金二次硫化167
5.8选择性氯化浸出富集贵金属168
5.9火法氯化分离贵贱金属186
5.10电解190
5.11羰基法精炼镍及富集铂族金属198
5.12硫酸浸煮及焙烧202
5.13元素硫的分离205
参考文献208
第6章铂族矿产物料的湿法冶金及生态环保211
6.1高品位浮选精矿直接浸出提取贵金属212
6.2SO2-4-Cl-介质氧压浸出含铂族矿物原料214
6.3金宝山浮选精矿高压酸浸-高压氰化226
6.4金宝山浮选精矿的氯化浸出234
6.5金宝山浮选精矿熔炼低锍-湿法浸出236
6.6工艺比较及特点247
6.7湿法冶金的环境污染隐患249
参考文献254
第7章铂族金属的选择性沉淀分离技术257
7.1传统的选择性沉淀分离工艺257
7.2优先蒸馏锇钌-选择性沉淀分离工艺264
7.3俄罗斯的分离精炼工艺267
7.4砂铂精矿的铂、锇、铱分离271
7.5选择性沉淀分离工艺的评价275
参考文献276
第8章铂族金属的溶解和低浓度溶液的二次富集277
8.1氯化溶解278
8.2预处理活化281
8.3高压氯化溶解纯铑粉291
8.4电化溶解293
8.5微波加热技术的应用295
8.6低浓度贵金属溶液、 废液的二次富集296
参考文献316
第9章铂族金属的液-液溶剂萃取分离31
9.1溶剂萃取分离贵金属的理化基础320
9.2萃取分离金330
9.3萃取分离钯341
9.4萃取铂351
9.5共萃铂钯355
9.6萃取铱356
9.7萃取铑362
9.8吡啶衍生物萃取钌365
9.9贱金属的萃取分离366
9.10国外研究的全萃取分离工艺流程368
9.11中国矿产资源的全萃取分离工艺371
9.12二次资源的萃取分离工艺379
9.13液-液盐析萃取381
9.14液膜分离383
9.15液-液萃取技术的展望384
9.16液-液萃取技术中的生态环境问题385
参考文献388
第10章离子交换及固-液萃取393
10.1普通离子交换树脂394
10.2萃淋树脂吸附-淋洗分离贵金属404
10.3固-液萃取409
参考文献421
第11章二次资源的再生循环复用424
11.1二次资源再生回收的原则工艺425
11.2从汽车尾气净化废催化剂中回收铂、钯、铑426
11.3从电子废料中回收贵金属443
11.4从各类载体废催化剂及其他废渣中回收铂、钯444
11.5从碳载体废催化剂中回收铂、钯451
11.6从玻纤工业废耐火砖及玻璃碴中回收铂铑454
11.7从硝酸工业氨氧化塔炉灰、 酸泥、 锈垢中回收铂、铑、钯456
11.8从有机催化剂中回收铑458
11.9含铂、银废渣再生回收461
11.10从靶材废料中回收铂族金属462
11.11从各种含钌废料中回收钌464
11.12从生产双氧水的阳极泥中回收铂465
11.13从含有机物的废料中回收钯466
11.14从燃料电池催化剂中回收铂466
11.15从钛阳极上剥离涂镀的铂族金属467
11.16铂族金属合金废料的再生回收468
11.17废电镀液的回收476
11.18从核废料中回收钌、铑、钯477
参考文献480
第12章纯金属及化合物产品制备490
12.1金精炼490
12.2银精炼493
12.3铂精炼497
12.4钯精炼501
12.5铑精炼504
12.6铱精炼510
12.7锇精炼513
12.8钌精炼515
12.9纳米贵金属材料517
12.10贵金属精炼过程中的劳动安全和环境保护521
参考文献531

前言/作者简介

作者简介

刘时杰, 研究员, 研究生及博士后流动站进站课题研究指导教师。1961年毕业于昆明工学院(昆明理工大学)冶金系, 在昆明贵金属研究所连续工作50年。一直从事从我国贵金属矿产资源、 有色金属冶炼厂含贵金属中间产品及二次资源中提取贵金属的新技术、 新工艺研究开发。先后承担国家“六五”至“九五”各个五年计划的重点科技(攻关) 任务。解决了我国铂族金属冶金工程中许多重大科学技术问题, 是该科技领域的创业者和学术、 技术带头人之一, 并为其发展和创新, 为我国第一个 “矿产铂族金属提炼中心”及“金川镍都”建设做出了突出贡献。获国家级科技进步奖特等奖、 一等奖和部省级奖等十余次。独立编著或参编学术专著十部。1987年云南省人民政府授予“云南省首批有突出贡献的优秀专业技术人才称号”(一等奖)。1991年起享受国务院政府特殊津贴。 2010年生平及业绩入编中国科协主编的《中国科学技术专家传略》-工程技术编-有色冶金卷3。

曾任原中国有色金属工业系统科技成果奖励评审委员、 “跨世纪人才”及高级工程师和教授级高级工程师职称评审委员、 云南省有色金属学会理事、 云南省学位委员会硕士学位授权点及省教委高校重点学科评议组组员, 国际贵金属学会(IPMI)会员、 中国有色金属学会贵金属学术委员会委员、 云南省专家协会会员、 国家“九五”科技攻关项目首席专家。

前言

铂族金属, 即铂(Pt)、 钯(Pd)、 锇(Os)、 铱(Ir)、 钌(Ru)、 铑(Rh) 6种金属, 是一组具有复杂共生组合特点的天然元素, 与金、 银一起统称为贵金属。因储量及产量比金、 银少得多, 又被称为“稀有贵金属”。

铂族金属具有许多独特、 优越的物理化学性质, 不仅能作为金融财富储备, 而且作为一种战略资源, 在现代工业、 军工及高新技术产业中有重要而不能被其他金属或材料取代的特殊应用, 先后被誉为“现代工业维生素”和“第一高技术金属”。

自20世纪60年代开始, 中国勘查和开发了铂族金属资源, 自力更生创建和发展了从矿产资源和二次资源中提取铂族金属的科技和产业, 积累了丰富的科技知识, 目前整体科技水平已跻身于世界先进行列。这些成就凝聚了两代人的心血, 是该领域专家、 广大冶金科技工作者辛勤劳动的结晶。作者从1961年参与该科技领域的创业开始, 连续学习及实践了50多年。在矿产资源综合利用及二次资源再生回收冶金工艺技术研究等方面, 主持并与团队共同完成了国家“六五”至“九五”各个五年计划的重点科技(攻关)任务, 同时指导硕士、 博士研究生论文及博士后流动站进站课题研究, 形成了多项研究成果, 其中多数实现了产业化应用, 先后获十多项国家及部、 省级科技进步奖励。作者曾独著或参编了多部专著, 发表了多篇论文。为了系统、 全面地向读者介绍铂族金属冶金学的基础理论和技术知识, 本书在编写时参考了近十年来国内外专家的三百多篇科技论文、 专利, 尽力体现面向21世纪的时代要求。

全书共分12章。第1章是概述性的科普知识。第2章介绍的物理化学性质方面的知识是冶金学的基础。第3章介绍的共生矿产资源和二次资源是冶金学的对象, 都是必须学习和掌握的基础知识。第4章选矿-熔炼富集和第5章贵贱金属分离提取铂族金属精矿, 是从铂族、 镍、 铜共生矿资源中富集提取铂族金属的基本过程, 从一个侧面看属于铂族金属冶金的知识范畴; 从另一个侧面看属于镍、 铜冶金的知识范畴, 即镍铜硫化矿选矿及火法熔炼技术, 是富集铂族金属的载体技术, 再从镍、 铜选冶中间产品中提取出铂族金属精矿。这个过程充分体现了铂族金属冶金和重有色金属冶金两个学科领域的交叉和融合。其余7章从各个侧面融合其他相关学科知识, 全面介绍富集、 分离、 精炼铂族金属的专业理论和技术工艺, 包括铂族金属的溶解及低浓度溶液的二次富集, 传统的选择性沉淀分离, 高效的溶剂萃取分离及固-液萃取分离, 二次资源再生回收, 纯金属或纯功能化合物制备, 及相应的劳动安全和冶金环保等内容。

在我国社会经济和科技发展的进程中, 不同的阶段有不同的侧重点。20世纪中后期, 从矿产资源中提取铂族金属, 解决有无问题, 满足国民经济建设急需, 是该科技领域发展的重点。进入21世纪后, 面临中国铂族金属矿产资源贫乏但已成为铂族金属使用大国的客观形势, 及顺应绿色、循环经济及可持续发展的时代要求, 二次资源再生回收已上升为保障供需的战略地位。因此铂族金属冶金科技工作者的工作重心已发生转变, 将矿产资源提取冶金的理论和成熟的工艺技术移植应用于二次资源再生循环利用拓展产业规模, 在实际应用中不断完善和发展, 已成为该科技领域的重点。作者在各章内容安排方面尽力体现这一特点。

50年来作者在铂族金属提取冶金发展和创新过程中, 在资源综合利用、 科技攻关研究和产业化实施中, 先后得到了昆明贵金属研究所、 贵研铂业公司赵怀志、 何纯孝、 朱绍武、 汪云曙、 普乐、 钱琳、 侯树谦、 陈家林、 胡昌义、 云锡集团公司高文翔总经理、研究设计院王炜院长等各届、 各级领导的支持和鼓励。同时得到数十位同行以及其他科研、 设计和生产单位很多人的支持和帮助。本书编写过程中, 金川集团公司原副经理何焕华教授, 北京恩菲工程技术有限公司赵玉福教授, 昆明贵金属研究所及贵研铂业的王永录教授、 董海刚博士、 李勇博士、 范兴祥博士、 汪云华博士、 韩守礼教授、 吴晓峰高工、 陈伏生高工, 分别提供了信息、 资料。一些领导和专家从不同角度提出了宝贵的修改意见。作者一并向他们致以诚挚的感谢。作者铭记我的夫人袁素焕几十年来在生活及工作各方面给予的全力支持和帮助。

该书可作为大专院校贵金属冶金专业的教科书, 也能作为矿冶院校地质矿产、 重有色金属冶金专业教学的参考书。由于内容涉及的学科范围广,作者的知识结构和水平有限, 书中错误与疏漏在所难免, 热情欢迎阅读本书的专家和读者批评指正。

序/读者评论

当今有色金属已成为决定一个国家经济、 科学技术、 国防建设等发展的重要物质基础, 是提升国家综合实力和保障国家安全的关键性战略资源。作为有色金属生产第一大国, 我国在有色金属研究领域, 特别是在复杂低品位有色金属资源的开发与利用上取得了长足进展。

我国有色金属工业近30年来发展迅速, 产量连年来居世界首位, 有色金属科技在国民经济建设和现代化国防建设中发挥着越来越重要的作用。与此同时, 有色金属资源短缺与国民经济发展需求之间的矛盾也日益突出, 对国外资源的依赖程度逐年增加, 严重影响我国国民经济的健康发展。

随着经济的发展, 已探明的优质矿产资源接近枯竭, 不仅使我国面临有色金属材料总量供应严重短缺的危机, 而且因为“难探、 难采、 难选、 难冶”的复杂低品位矿石资源或二次资源逐步成为主体原料后, 对传统的地质、 采矿、 选矿、 冶金、 材料、 加工、 环境等科学技术提出了巨大挑战。资源的低质化将会使我国有色金属工业及相关产业面临生存竞争的危机。我国有色金属工业的发展迫切需要适应我国资源特点的新理论、 新技术。系统完整、 水平领先和相互融合的有色金属科技图书的出版, 对于提高我国有色金属工业的自主创新能力, 促进高效、 低耗、 无污染、 综合利用有色金属资源的新理论与新技术的应用, 确保我国有色金属产业的可持续发展, 具有重大的推动作用。

作为国家出版基金资助的国家重大出版项目, 《有色金属理论与技术前沿丛书》计划出版100种图书, 涵盖材料、 冶金、 矿业、 地学和机电等学科。丛书的作者荟萃了有色金属研究领域的院士、 国家重大科研计划项目的首席科学家、 长江学者特聘教授、 国家杰出青年科学基金获得者、 全国优秀博士论文奖获得者、 国家重大人才计划入选者、 有色金属大型研究院所及骨干企业的顶尖专家。

国家出版基金由国家设立, 用于鼓励和支持优秀公益性出版项目, 代表我国学术出版的最高水平。 《有色金属理论与技术前沿丛书》瞄准有色金属研究发展前沿, 把握国内外有色金属学科的最新动态, 全面、 及时、 准确地反映有色金属科学与工程技术方面的新理论、 新技术和新应用, 发掘与采集极富价值的研究成果, 具有很高的学术价值。

中南大学出版社长期倾力服务有色金属的图书出版, 在《有色金属理论与技术前沿丛书》的策划与出版过程中做了大量极富成效的工作, 大力推动了我国有色金属行业优秀科技著作的出版, 对高等院校、 研究院所及大中型企业的有色金属学科人才培养具有直接而重大的促进作用。

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