铂钯分离技术研究发展概述

雷 刚，夏兴旺，陈善文

（江西铜业集团公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

1 引言

自铂于1735年由尤尔洛发现以来，钯在19世纪被陆续发现，由于它们各项物化性质与铂极为相似，因而被统称为铂族金属。铂、钯因具有熔点高、稳定性好、抗腐蚀性强以及化学活性优良等特性而被广泛应用于石化、航空、电子、汽车、原子能、医学等多个领域［1］。

从科学的前瞻性和战略性的高度来看，我们要加强技术开发，大力发展铂族金属工业，同时也要注意回收处理铂族金属废料。我国铂族金属矿物稀少，少有的几处铂族金属矿石品位也不高，开发利用成本高；我国绝大部分铂族金属常和有色金属伴生在一起。由于具有较强的化学稳定性和高温抗氧化性，在有色金属的冶炼过程中，铂钯常与金、银、等贵金属一起形成贵金属精矿，再将这些贵金属相分离就可分别获得铂钯产品［2］。贵金属物理、化学性质的相似性导致贵金属分离工艺较为复杂，根据其组成的不同，处理贵金属精矿的方法也有所不同，但总体上都包含有预处理、浸出/熔炼、贵金属分离、铂钯富集等工序，由此得到富含铂钯的精矿，铂钯精矿再经浸出、分离、精制等工序处理后，得到铂钯产品，其中铂钯精矿生产工艺目前已发展得较为成熟，而对于铂钯分离工艺，发展出诸多各具特色的技术和方法，因此，这里就近些年铂钯分离技术研究的发展状况进行概述。

2 铂钯分离的主要方法

2.1 沉淀法和置换法

沉淀法是利用某金属离子生成难溶于水的沉淀来实现与其他金属分离的方法。如抚顺石油三厂采用该技术回收废重整催化剂中的铂，其工艺操作流程为：焙烧—盐酸溶解—铝粉还原—硅藻土吸附—分离含铂硅藻土—王水溶解—浓缩——氯铂酸铵沉淀—煅烧分离。该工艺无新的三废排出，但缺点在于，工序多、生产周期长、单批处理量少等［3］。

2.2 液液萃取分离法

液—液萃取是一种从溶液中分离富集提取有用物质的有效方法， 它是利用溶质在两不相互溶的液相之间的不同分配来达到分离和富集的目的。但目前液液萃取技术尚存在萃取剂选择性和稳定性较差、萃取剂环境友好程度低、工艺流程较复杂等问题，对部分体系的萃取机理缺乏详尽的了解，影响了溶剂萃取工艺在二次资源回收利用中的进一步优化和推广Malik等［4］采用N，N’-二甲基-N，N’-二苯基丙二酰胺（DMDPHTDMA）溶于1，2二氯乙烷作为萃取剂对铂族元素铂、钯以及其他贱金属进行萃取分离。通过向铂族元素溶液中加入盐酸以及SnCl2溶液，可以很容易将Fe（Ⅲ），Cu（Ⅱ），Ni（Ⅱ），Co（Ⅱ），Zn（Ⅱ）和Mn（Ⅱ）分离出原溶液。实验以废弃汽车整流器催化剂为实验对象，将整流器催化剂浸出，取样进行萃取分离。用5M HCl溶液对样品进行加热离心处理，可以得到如表1所示的溶液，再在高温下加入SnCl2溶液，其中Pd会与Sn2+形成Pd3Sn2，而后用DMDPHTDMA对铂进行萃取分离，最后达到铂族元素的相互分离。

表1 经HCl溶液处理后样品中各金属离子浓度

Chwastowska等［5］选用双硫腙将Pt和Pd从含各种金属离子的溶液中分离出。其中也加入一定浓度的SnCl2溶液促进反应的顺利进行。研究表明，矿石中的铂钯尽管以各种化合物的形式存在，但是大部分都可以用王水浸出，最后对铂族元素的离子形态或者络合物形式进行分离。

高云涛等［6］研究了丙醇-（NH4）2SO4-水液-液体系对铂、钯和金氯化亚锡络阴离子的萃取行为及体系在盐酸介质中的分相条件。实验表明在盐酸介质中体系可同时萃取铂、钯和金，对铂、钯和金的萃取率分别是99.14%、99.10%、99.18%，方法可用于从贱金属中分离铂、钯、金。对阳极泥、砂铂矿、废催化剂样品的分离分析结果与其它方法相符。此法与泡沫塑料吸附等方法相似，且更为方便、快速，有较高的应用价值。

石太宏等［7］采用研究相对较少的螯合萃取剂─丁二酮肟-氯仿萃取体系螯合萃取分离Pt（Ⅳ）、Pd（Ⅱ），用NaOH反萃，对丁二酮肟-氯仿体系萃取铂、钯的性能进行了研究。实验考察了萃取的反应温度、混相时间、反应剂用量、相比、酸度、氢氧化钠浓度以及干扰离子对钯的萃取率及反萃率的影响。在反应温度为 70℃、pH=1、相比V（O）/V （A）=1∶1、混相时间为5min的最佳萃取条件下，进行含铂、钯废催化剂浸出液的分离，分离系数为βPd/Pt=12629，其它共存离子 Fe（Ⅲ）、Al（Ⅲ）、Mg（Ⅱ）、Ni（Ⅱ）、Pb（Ⅱ）、Cu（Ⅱ）的萃取率小于1%。

陈柱慧［8］研究了不对称亚砜BSO分离某厂真实料液中的铂钯。通过正交实验法确定理论最佳条 件：c（BSO）=0.3mol/L，c（HCl）=0.1mol/L，t=10min，可有效地分离铂钯，并且一次性的萃取率达到了99.72%，用氯化铵-氨水溶液可有效将其反萃下来。萃钯后调整萃余液的酸度在4.0mol/L，用0.5mol/L的BSO进行铂萃取，再用蒸馏水反萃。

2.3 选择吸附分离

选择吸附分离一般有细菌回收法和离子交换树脂法。细菌回收是利用细菌对特定金属的选择性吸附使其附着在细胞壁上，最后对细菌进行回收，该方法快捷省时。而离子交换树脂是根据贵金属离子会与脂类化合物形成络合阴离子的原理，加以分离，但一般离子交换树脂均存在选择性差的缺陷。

Beata［9］研究了在原子吸收光谱测定前铂钯的分离与富集。实验表明，用于面包发酵的啤酒酵母菌和小绿球藻能在酸性条件（1.6～1.8）下可对铂钯进行选择性吸附。实验还对菌类吸附的最佳条件（pH、藻类数量、温度等）进行了研究当培养体系中加入0.3mol/L硫脲和1mol/L的盐酸，铂和钯的吸收率达到了87.7±3.3%和96.8±1.8%，并且重现性良好。该方法能快速、准确的将铂钯从废水中分离出来。

党明岩等［10］利用含S配位原子的树脂在一定条件下对贵金属有较强的结合能力，对环硫氯丙烷交联壳聚糖树脂对铂的吸附性能作了研究实验，包括吸附动力学及其吸附机理。确定了在吸附过程中氨基和巯基参与了与铂的配位，吸附过程为自发的吸热吸附。

甘树才等［11］研究了DT-1016型阴离子交换树脂对超痕量Pt的吸附性能及条件。在0.025mol/L盐酸介质中，流出速率在0.5～1.0mL/min时，铂的富集效果最佳，吸附率达到99.60%。高瑞英等［12］采用强碱性阴离子交换树脂分离铂，在低酸度条件下，铂的吸附率也在95%以上。

2.4 其他分离方法

除上述提取分离铂族元素的方法外，还有浮选分离、电解和三液相分离等方法。近年来，人们致力于研究一些提取分离铂族元素的新技术，如马万山等［13］在十六烷基三甲基溴化铵-碘化钾-硫酸铵体系浮选分离铂方面作了不少研究。利用在水溶液中铂会与碘化钾、十六烷基三甲基溴化铵形成不溶于水的三元缔合物，而在有少量硫酸铵存在的条件下，此三元缔合物沉淀浮于盐水相上层形成界面清晰的液-固两相。

张邦安［14］利用光催化沉积原理，以TiO2为介质，利用其半导体特性，从处理废弃汽车催化剂的水溶液中还原沉积铂族金属。该工艺铂回收率大于95%，试剂消耗少、能耗低。

Yu 等［15］对 Pd（Ⅱ），Pt（Ⅳ）和 Rh（Ⅲ）在S201（二异戊基硫醚）-EOPO（聚环氧乙烷 - 聚环氧丙烷的无规嵌段共聚物）-Na2SO4-H2O三液相系统中的分离进行了研究。实验结果表明，通过控制三液相系统（TLPS）的相行为，Pd（Ⅱ），Pt（Ⅳ）和Rh（Ⅲ）会选择性富集到S201顶层液相、EOPO中层液相和Na2SO4底层液相中。两亲性的EOPO胶束聚集行为是铂族元素微相分离的主要原因。

3 结语

铂钯的分离提纯技术有化学法、吸附分离法、溶剂萃取法、浮选分离和三液相分离法等，每种技术都有其优缺点，只采用一种技术无法应对复杂的物料 ,需要根据物料的成份和特点，选择适当的工艺。根据对技术的掌握程度和拥有的装备，结合不同技术的特点，采用不同的分离技术，回收铂、钯，以达到生产周期更短、成本更低、回收率更高等要求。同时开发新的分离技术、研究铂钯的萃取吸附规律、掌握其动力学机理以及分离模型也是新时代铂钯分离的重中之重。

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