一种硝酸铑溶液的高效合成方法技术

本发明专利技术公开了一种硝酸铑溶液的高效合成方法，基本原理是三步合成法，第一步将铑粉溶解得到氯铑酸溶液，第二步将氯铑酸转化成氢氧化铑沉淀，第三步将氢氧化铑沉淀溶解在硝酸中，即可获得硝酸铑溶液。与现有技术相比，本发明专利技术通过特殊的预研磨技术，保证了铑粉与过氧化钡的充分混合，因此实现了仅用铑粉重量3～3.5倍的过氧化钡即可近乎完全将铑粉转化成可溶性氧化物，转化率达到了99.7%以上，同时结合高效的固液分离技术，保证了氯铑酸溶液中的杂质含量足够低。

A high efficient synthesis method of rhodium nitrate solution

The invention discloses a high efficient synthesis method of rhodium nitrate solution. The basic principle is three step synthesis method. The first step is to dissolve rhodium rhodium solution in the first step, convert rhodium acid into rhodium precipitation in the second step and precipitate rhodium in the third step and dissolve rhodium in nitric acid, then rhodium nitrate solution can be obtained. Compared with the existing technology, the invention ensures the full mixing of rhodium powder and barium peroxide through special pre grinding technology, so that rhodium powder can be converted to soluble oxide by 3 to 3.5 times the weight of rhodium powder only, the conversion rate is up to 99.7%, and the high efficiency solid liquid separation technique is combined. It ensures that the impurity content in the chlorine rhodium acid solution is low enough.

【技术实现步骤摘要】
一种硝酸铑溶液的高效合成方法
本专利技术涉及硝酸铑溶液的制备方法，具体为将铑粉先转化成氢氧化铑后再合成硝酸铑溶液的制备方法。
技术介绍
铑是一种重要的铂族贵金属，在很多关键领域有不可替代的作用。铑催化剂广泛用于汽车工业催化剂中，它与铂和钯组成“三效催化剂”，用于汽车尾气高效处理中。同时，铑催化剂也是重要的化工产品（如醋酸）的合成催化剂。近年来，铑催化剂的市场需求量巨大，直接带动了用于铑催化剂合成的前体物质硝酸铑溶液的需求量，面对巨大的市场需求量，提高硝酸铑溶液的生产效率成为必然之举。硝酸铑溶液是一种深棕红色的液体，可作为前体物质用于铑催化剂的生产。为了保证铑催化剂在使用过程中的高活性，通常要求催化剂中的钠含量和氯含量极低，这就对前体物质硝酸铑溶液中的钠含量和氯含量提出了较高要求。因此，如何能够在保证生产效率的同时杂质离子含量也满足使用要求，是在硝酸铑溶液的合成方法设计中必须迎接的挑战。现有技术中，由铑粉合成硝酸铑溶液最常用的整体思路是，先将铑粉溶解，然后将溶解得到的铑盐转化成氢氧化铑，最后用硝酸将氢氧化铑溶解，即可得到硝酸铑溶液。铑粉溶解方法常见的有加压溶解法、中温氯化法、电化学溶解法、贵金属置换溶解法等，每种方法都有各自明显的不足。加压溶解法需要高温高压的苛刻条件，不太适用于大规模生产；中温氯化法使用氯气作为反应物，这对于生产设备和尾气处理设备均提出了较高的要求，存在环境污染的隐患；电化学溶解法的耗能较大，生产效率较低；贵金属置换溶解法需要消耗贵金属金，不利于生产成本的控制。除此之外，过氧化钡熔融法也可以实现对铑粉的溶解，这种方法在很多方面克服了常见方法的不足，比如其反应条件相对容易控制，可以用于大规模生产，同时不存在气体污染，而且生产效率高。然而该方法仍然存在明显的不足，比如需要使用大大过量的过氧化钡作为反应物才能保证较高的溶解效率，同时该方法会引入大量的钡离子杂质，给铑的分离提纯带来困难，在硫酸根离子沉淀除钡的过程中，沉淀会夹带吸附部分的铑盐，从而降低了铑的回收率，因此该方法目前仅被少数厂家使用。由铑盐转化成氢氧化铑的过程通常的方法就是向铑盐中加入氢氧化钠或者氢氧化钾，反应后会产生鹅黄色的氢氧化铑沉淀。如果将氢氧化钠作为沉淀剂，那么由此获得的氢氧化铑沉淀中会包夹较多的钠离子，大批量生产时很难通过常规的过滤洗涤的方式将钠离子含量降低至合理范围以下，那么过量的钠离子则会直接进入硝酸铑溶液中，使得硝酸铑溶液的钠含量超标，从而影响后期铑催化剂的使用，避免以上问题的方法就是使用氢氧化钾作为沉淀剂。另一方面，使用强碱进行反应的过程中，极易出现因强碱加入过程局部碱浓度过高或者加入的碱过量而导致的氢氧化铑反溶的现象，即生成的氢氧化铑沉淀溶解在过量的强碱溶液中，从而导致氢氧化铑的收率降低，从而降低了硝酸铑生产过程的效率。鉴于现有技术存在的问题，设计一种简便、快速、成本低、铑损失少、杂质含量低的硝酸铑溶液合成方法是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对现有硝酸铑溶液合成技术中工艺复杂条件苛刻、效率低、成本高、铑损失、杂质含量高的问题，提供一种简便、快速、成本低、铑损失少、杂质含量低的由铑粉制备硝酸铑溶液的方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种硝酸铑溶液的高效合成方法，步骤为a），溶解铑粉获得氯铑酸溶液：a1），预处理铑粉：取一定量的铑粉，另按照铑粉重量3～3.5倍的重量取过氧化钡粉末，共同球磨以实现铑粉和过氧化钡的充分混匀；a2），焙烧铑粉：将混匀后的铑粉和过氧化钡的混合物转移至刚玉坩埚中，在马弗炉中于800℃～900℃下焙烧2～5小时；a3），盐酸溶解：将焙烧后的固体混合物转移至单层玻璃反应釜中，加水润湿打散固体之后，按照每克铑粉加入6～10mL浓盐酸进行反应，同时开始加热溶液，在溶液处于微沸的状态下经过2～5h的搅拌溶解之后，固体即全部溶解，得到含有大量氯化钡的氯铑酸溶液；a4），硫酸沉淀钡离子：根据加入的过氧化钡的量，计算出氯铑酸溶液中钡离子的量，然后按照化学反应计量比选取稍过量的浓硫酸，在单层玻璃反应釜中，搅拌氯铑酸溶液的同时逐滴加入浓硫酸，滴加完成后将固液混合物转移至烧杯中；a5），过滤洗涤硫酸钡：首先用布氏漏斗将含有大量硫酸钡沉淀的固液混合物过滤，滤除绝大部分的硫酸钡，得到残留少量硫酸钡沉淀的氯铑酸溶液，然后用去离子水洗涤过滤得到的硫酸钡沉淀，直至洗液呈现无色，所有洗液均合并至残留少量硫酸钡的氯铑酸滤液中，最后用G5砂芯漏斗将氯铑酸滤液再次过滤，除去其中残留的少量硫酸钡，最终即可得到不含有硫酸钡沉淀的氯铑酸溶液；b），氯铑酸转化成氢氧化铑沉淀：b1），调节溶液pH值：将氯铑酸溶液转移至单层玻璃反应釜中，向其中逐渐滴加预先配置好的浓氢氧化钾溶液，通过在线pH监测仪测定滴加过程的pH变化，待最终的pH达到8～10之后，即可停止滴加，得到含有氢氧化铑的固液混合物；滴加完成的溶液放置过夜，最终鹅黄色的氢氧化铑完全沉淀，上清液为无色透明的液体；该过程反应的终点由反应后的pH值来确定，当pH值在8～10之间时，可以避免氢氧化铑在强碱溶液中的反溶现象，从而实现氢氧化铑的完全沉淀。控制氯铑酸与合适量的氢氧化钾溶液进行滴加反应，反应后的pH值达到8～10范围内，可实现氢氧化铑的完全沉淀；b2），过滤洗涤氢氧化铑：将含有氢氧化铑的固液混合物加热90℃约2h，使氢氧化铑沉淀颗粒长大，从而便于过滤，再用G3砂芯漏斗过滤大颗粒的氢氧化铑固体，用去离子水洗涤氢氧化铑固体5～10次，以尽量除尽氢氧化铑固体中包夹的氯离子；c），硝酸溶解氢氧化铑获得硝酸铑溶液：加硝酸溶解氢氧化铑：刚过滤洗涤获得的氢氧化铑不烘干，直接加入硝酸溶解，边滴加边搅拌至氢氧化铑完全溶解，得到硝酸铑溶液，氢氧化铑转化成硝酸铑的比例可达到100%。所述的一种硝酸铑溶液的高效合成方法，其步骤a1）中铑粉和过氧化钡粉末共同放入玛瑙球磨罐中，连续球磨9～18小时。所述的一种硝酸铑溶液的高效合成方法，其步骤b1）中氢氧化钾溶液的浓度为10%～20%。所述的一种硝酸铑溶液的高效合成方法，其步骤b1）中氢氧化钾溶液的总共滴加时间为2～5小时。所述的一种硝酸铑溶液的高效合成方法，其步骤c）中硝酸加入的比例为每克铑加入2～5毫升浓硝酸。本专利技术的有益效果是：以过氧化钡氧化法处理铑粉，通过对铑粉和过氧化钡的球磨预处理，实现了经过处理的铑粉可以近乎100%地转化成氯铑酸；除钡处理后的氯铑酸与氢氧化钾溶液反应获得可溶于硝酸的氢氧化铑沉淀，该过程反应的终点由反应后的pH值来确定，当pH值在8～10之间时，可以避免氢氧化铑在强碱溶液中的反溶现象，从而实现氢氧化铑的完全沉淀；利用以上两大特有技术大大提高了由铑粉合成硝酸铑溶液的效率，铑粉转化率大于99.7%。总的来说，本专利技术所介绍的硝酸铑溶液合成方法具有简便、快速、成本低、铑损失少、杂质含量低的特点，有利于硝酸铑溶液的大规模的生产。具体实施方式本专利技术采用的基本原理是三步合成法，第一步将铑粉溶解得到氯铑酸溶液，第二步将氯铑酸转化成氢氧化铑沉淀，第三步将氢氧化铑沉淀溶解在硝酸中，即可获得硝酸铑溶液。本
技术实现思路
主要集中在前两步反应中。第一步，溶解铑粉获得氯铑酸溶液，具体如下：预处理铑粉：取一定量的铑粉，另按照铑粉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硝酸铑溶液的高效合成方法，其特征在于：步骤为a），溶解铑粉获得氯铑酸溶液：a1），预处理铑粉：取一定量的铑粉，另按照铑粉重量3～3.5倍的重量取过氧化钡粉末，共同球磨以实现铑粉和过氧化钡的充分混匀；a2），焙烧铑粉：将混匀后的铑粉和过氧化钡转移至刚玉坩埚中，在马弗炉中于800℃～900℃下焙烧2～5小时；a3），盐酸溶解：将焙烧后的固体混合物转移至单层玻璃反应釜中，加水润湿打散固体之后，按照每克铑粉加入6～10毫升浓盐酸进行反应，同时开始加热溶液，在溶液处于微沸的状态下经过2～5小时的搅拌溶解之后，得到含有大量氯化钡的氯铑酸溶液；a4），硫酸沉淀钡离子：计算出氯铑酸溶液中钡离子的量，按照化学反应计量比选取稍过量的浓硫酸，在单层玻璃反应釜中，搅拌氯铑酸溶液的同时逐滴加入浓硫酸，滴加完成后将固液混合物转移至烧杯中；a5），过滤洗涤硫酸钡：首先用布氏漏斗将含有硫酸钡沉淀的固液混合物过滤，滤除绝大部分的硫酸钡，得到残留少量硫酸钡沉淀的氯铑酸溶液，然后用去离子水洗涤过滤得到的硫酸钡沉淀，直至洗液呈现无色，所有洗液均合并至残留少量硫酸钡的氯铑酸滤液中，最后用G5砂芯漏斗将氯铑酸滤液再次过滤，除去其中残留的少量硫酸钡，最终即可得到不含有硫酸钡沉淀的氯铑酸溶液；b），氯铑酸转化成氢氧化铑沉淀：b1），调节溶液pH值：将氯铑酸溶液转移至单层玻璃反应釜中，向其中逐渐滴加浓氢氧化钾溶液，通过在线pH监测仪测定滴加过程的pH变化，待最终的pH达到8～10之后，停止滴加，得到含有氢氧化铑的固液混合物；b2），过滤洗涤氢氧化铑：将含有氢氧化铑的固液混合物加热90℃约2小时，使氢氧化铑沉淀颗粒长大，再用G3砂芯漏斗过滤大颗粒的氢氧化铑固体，用去离子水洗涤氢氧化铑固体5～10次，以尽量除尽氢氧化铑固体中包夹的氯离子；c），硝酸溶解氢氧化铑获得硝酸铑溶液：加硝酸溶解氢氧化铑：刚过滤洗涤获得的氢氧化铑不烘干，直接加入硝酸溶解，边滴加边搅拌至氢氧化铑完全溶解，得到硝酸铑溶液。...

【技术特征摘要】
1.一种硝酸铑溶液的高效合成方法，其特征在于：步骤为a），溶解铑粉获得氯铑酸溶液：a1），预处理铑粉：取一定量的铑粉，另按照铑粉重量3～3.5倍的重量取过氧化钡粉末，共同球磨以实现铑粉和过氧化钡的充分混匀；a2），焙烧铑粉：将混匀后的铑粉和过氧化钡转移至刚玉坩埚中，在马弗炉中于800℃～900℃下焙烧2～5小时；a3），盐酸溶解：将焙烧后的固体混合物转移至单层玻璃反应釜中，加水润湿打散固体之后，按照每克铑粉加入6～10毫升浓盐酸进行反应，同时开始加热溶液，在溶液处于微沸的状态下经过2～5小时的搅拌溶解之后，得到含有大量氯化钡的氯铑酸溶液；a4），硫酸沉淀钡离子：计算出氯铑酸溶液中钡离子的量，按照化学反应计量比选取稍过量的浓硫酸，在单层玻璃反应釜中，搅拌氯铑酸溶液的同时逐滴加入浓硫酸，滴加完成后将固液混合物转移至烧杯中；a5），过滤洗涤硫酸钡：首先用布氏漏斗将含有硫酸钡沉淀的固液混合物过滤，滤除绝大部分的硫酸钡，得到残留少量硫酸钡沉淀的氯铑酸溶液，然后用去离子水洗涤过滤得到的硫酸钡沉淀，直至洗液呈现无色，所有洗液均合并至残留少量硫酸钡的氯铑酸滤液中，最后用G5砂芯漏斗将氯铑酸滤液再次过滤，除去其中残留的少量硫酸钡，最终即可得到不含有硫酸钡沉淀的氯铑酸溶液；b），氯铑酸转化成氢氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭伟，冉龙国，刘显杰，彭戴，张辛潔，
申请(专利权)人：中船重工黄冈贵金属有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42