火法冶金法
原理:通过高温熔炼使贵金属与杂质分离,利用贵金属高熔点(如铂熔点 1768℃、铑熔点 1964℃)和化学稳定性实现富集。
适用废料
高纯度固态废料:如铂铑合金漏板、热电偶丝、珠宝废料。
含贵金属的合金废料:如汽车火花塞(铂铱合金)、玻璃窑炉内衬。
操作步骤
配料与熔炼
将废料与熔剂(如硼砂、碳酸钠)混合,在高温炉(1200-1600℃)中熔融,杂质形成炉渣上浮,贵金属形成合金熔体下沉。
示例:处理三元催化器时,加入铜、镍作为 “捕集剂”,使铂钯铑溶解于捕集剂合金中,与陶瓷载体分离。
分离与精炼
熔体冷却后破碎,通过电解或化学溶解分离捕集剂与贵金属(如用硫酸溶解铜镍,剩余铂钯铑粉末)。
粗金属进一步通过火法精炼(如金的 “灰吹法”)或湿法提纯。
优缺点
优点:处理量大,适合批量回收;对废料预处理要求低。
缺点:能耗高,可能产生有害气体(如熔炼含硫废料时释放 SO₂);铑等高熔点金属需更高温度,工艺复杂。
盐酸 - 氧化剂浸出法原理:以盐酸为介质,加入氧化剂(如 H₂O₂、NaClO、Cl₂等)溶解贵金属,避免王水的强腐蚀性和毒气问题。常用体系:HCl + H₂O₂:温和条件下溶解钯、铂,反应生成氯络合物,如:\(\text{Pd} + 4\text{HCl} + \text{H}_2\text{O}_2 \rightarrow \text{H}_2\text{PdCl}_4 + 2\text{H}_2\text{O}\)HCl + NaClO:用于浸出金和钯,氧化剂成本较低。优点:反应温和,污染较小,适合中小型企业。
沉淀法选择性沉淀:金:向含\(\text{AuCl}_4^-\)的溶液中加入还原剂(如 SO₂、草酸、水合肼),还原析出单质金:\(2\text{HAuCl}_4 + 3\text{SO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{Au} \downarrow + 3\text{H}_2\text{SO}_4 + 8\text{HCl}\)银:加入 NaCl 或 HCl,生成 AgCl 沉淀,再用氨水溶解为\(\text{Ag(NH}_3\text{)}_2^+\),经水合肼还原得银。钯:加入氯化铵生成\(\text{(NH}_4\text{)}_2\text{PdCl}_6\)沉淀,或用甲酸还原为金属钯。
离子交换法通过阳离子或阴离子交换树脂吸附贵金属络离子(如\(\text{AuCl}_4^-\)、\(\text{PtCl}_6^{2-}\)),再用洗脱剂(如 HCl + 硫脲)解吸,得到高纯度贵金属溶液。