鉑族金屬冶金學

內容簡介

鉑族金屬包括鉑、鈀、銠、銥、鋨、釕6種金屬，屬稀有貴金屬。因探明的礦產資源稀少並集中在少數國家且礦石中含量很低，所以金屬價格十分昂貴，國家儲備和民間收藏具有金融功能。因具有許多獨特和優良的性質，在現代工業及高新科技領域有廣泛、不能被其他金屬或材料取代的特殊套用，被譽為“第一高技術金屬”。本書共12章。其中3章介紹鉑族金屬的性質、資源及套用等基本知識。其餘9章結合重有色金屬冶金、無機化學、有機化學等交叉學科知識，系統全面地介紹了從礦產資源及二次資源中富集提艱戀取鉑族金屬，貴賤金屬分離，貴金屬相互分離、精煉及再生循環利用等方面的冶金專業知識和最新的技術發展信息，以及相應的勞動安全和環境保護知識。

本書可供從事該科技領域的科技人員和管理人員參考，也凶體舉可供高校相關專業的師生作教學參考書。

圖書目錄

第1章名副其實的現代工業維生素1

1.1金屬中的貴族1

1.2世界肯擔判礦產資源分布極不均衡3

1.3“第一高技術金屬”6

1.4礦產資源冶金技術的特點及原則9

1.5二次資源提取冶金的戰略地位13

1.6中國在該科技領域已躋身於世界先進行列16

參考文獻17

第2章物化性質、化合物及生化性質18

2.1鉑族元素的原子結構蘭乎腿妹及特點18

2.2物理性質19

2.3主要化學性質20

2.4無機化合物22

2.5無機配合物29

2.6氰化物37

2.7有機配合物37

2.8鉑族金屬的生化性質40

參考文獻46

第3章鉑族金屬礦產資源和二次資源47

3.1礦產資源48

3.2鉑族金屬二次資源75

3.3核裂變乏燃料中的鉑族金屬81

參考文獻83

[HK][GK0！6]第4章鉑礦資乎蘭設源的選礦-熔煉富集85

4.1選冶富集工藝的原則框架流程85

4.2共生礦的浮選87

4.3原生鉑礦的選礦102

4.4砂鉑礦的重選122

4.5尼爾森(Knelson)離心選礦機重選126

4.6浮選精礦的造鋶熔拳捉宙煉富集128

4.7南非原生鉑礦浮選精礦的火法熔煉137

4.8金川共生礦浮選精礦的火法冶煉139

4.9金寶山鉑鈀礦浮選精礦的火法熔煉富集142

4.10雲南元謀低品位鉑礦石熔煉鈣鎂磷肥富集143

參考文獻145

第5章分離貴賤金屬及提取鉑族金屬精礦148

5.1分層熔煉149

5.2氧壓硫酸浸出151

5.3自變介質性質氧壓浸出156

5.4金屬化銅鎳高鋶的常壓-加壓浸出158

5.5鉑族金屬在加壓浸出過程中的行為163

5.6高鋶細磨-浮選-磁選分離165

5.7金川銅鎳合金二次硫化167

5.8選擇性氯化浸出富集貴金屬168

5.9火法氯化分離貴賤金屬186

5.10電解190

5.11羰基法精煉鎳及富集鉑族金屬198

5.12硫酸浸煮及焙燒202

5.13元素硫的分離205

參考文獻208

第6章鉑族礦產物料的濕法冶金及生態環保211

6.1高品位浮選精礦直接浸出提取貴金屬212

6.2SO2-4-Cl－介質氧壓浸出含鉑族礦物原料214

6.3金寶山浮選精礦高壓酸浸－高壓氰化226

6.4金寶山浮選精礦的氯化浸出234

6.5金寶山浮選精礦熔煉低鋶－濕法浸出236

6.6工藝比較及特點247

6.7濕法冶金的環境污染隱患249

參考文獻254

第7章鉑族金屬的選擇性沉澱分離兆訂元習技術257

7.1傳統的選擇性沉澱分離工藝257

7.2優先蒸餾鋨釕-選擇性沉澱分離工藝264

7.3俄羅斯的分離精煉工藝267

7.4砂鉑精礦的鉑、鋨、銥分離271

7.5選擇性沉澱分離工藝的評價275

參考文獻276

第8章鉑族金屬的溶解和低濃度溶液的二次富集277

8.1氯化溶解278

8.2預處理活化281

8.3高壓氯化溶解純銠粉291

8.4電化溶解293

8.5微波加熱技術的套用295

8.6低濃度貴金屬溶液、廢液的二次富集296

參考文獻316

第9章鉑族金屬的液-液溶劑萃取分離31

9.1溶劑萃取分離貴金屬的理化基礎320

9.2萃取分離金330

9.3萃取分離鈀341

9.4萃取鉑351

9.5共萃鉑鈀355

9.6萃取銥356

9.7萃取銠362

9.8吡啶衍生物萃取釕365

9.9賤金屬的萃取分離366

9.10國外研究的全萃取分離工藝流程368

9.11中國礦產資源的全萃取分離工藝371

9.12二次資源的萃取分離工藝379

9.13液-液鹽析萃取381

9.14液膜分離383

9.15液-液萃取技術的展望384

9.16液-液萃取技術中的生態環境問題385

參考文獻388

第10章離子交換及固-液萃取393

10.1普通離子交換樹脂394

10.2萃淋樹脂吸附-淋洗分離貴金屬404

10.3固-液萃取409

參考文獻421

第11章二次資源的再生循環復用424

11.1二次資源再生回收的原則工藝425

11.2從汽車尾氣淨化廢催化劑中回收鉑、鈀、銠426

11.3從電子廢料中回收貴金屬443

11.4從各類載體廢催化劑及其他廢渣中回收鉑、鈀444

11.5從碳載體廢催化劑中回收鉑、鈀451

11.6從玻纖工業廢耐火磚及玻璃碴中回收鉑銠454

11.7從硝酸工業氨氧化塔爐灰、酸泥、銹垢中回收鉑、銠、鈀456

11.8從有機催化劑中回收銠458

11.9含鉑、銀廢渣再生回收461

11.10從靶材廢料中回收鉑族金屬462

11.11從各種含釕廢料中回收釕464

11.12從生產雙氧水的陽極泥中回收鉑465

11.13從含有機物的廢料中回收鈀466

11.14從燃料電池催化劑中回收鉑466

11.15從鈦陽極上剝離塗鍍的鉑族金屬467

11.16鉑族金屬合金廢料的再生回收468

11.17廢電鍍液的回收476

11.18從核廢料中回收釕、銠、鈀477

參考文獻480

第12章純金屬及化合物產品製備490

12.1金精煉490

12.2銀精煉493

12.3鉑精煉497

12.4鈀精煉501

12.5銠精煉504

12.6銥精煉510

12.7鋨精煉513

12.8釕精煉515

12.9納米貴金屬材料517

12.10貴金屬精煉過程中的勞動安全和環境保護521

前言及作者簡介

作者簡介

劉時傑，研究員，研究生及博士後流動站進站課題研究指導教師。1961年畢業於昆明工學院（昆明理工大學）冶金系，在昆明貴金屬研究所連續工作50年。一直從事從我國貴金屬礦產資源、有色金屬冶煉廠含貴金屬中間產品及二次資源中提取貴金屬的新技術、新工藝研究開發。先後承擔國家“六五”至“九五”各個五年計畫的重點科技(攻關) 任務。解決了我國鉑族金屬冶金工程中許多重大科學技術問題，是該科技領域的創業者和學術、技術帶頭人之一，並為其發展和創新，為我國第一個 “礦產鉑族金屬提煉中心”及“金川鎳都”建設做出了突出貢獻。獲國家級科技進步獎特等獎、一等獎和部省級獎等十餘次。獨立編著或參編學術專著十部。1987年雲南省人民政府授予“雲南省首批有突出貢獻的優秀專業技術人才稱號”（一等獎）。1991年起享受國務院政府特殊津貼。 2010年生平及業績入編中國科協主編的《中國科學技術專家傳略》-工程技術編-有色冶金卷3。

曾任原中國有色金屬工業系統科技成果獎勵評審委員、 “跨世紀人才”及高級工程師和教授級高級工程師職稱評審委員、雲南省有色金屬學會理事、雲南省學位委員會碩士學位授權點及省教委高校重點學科評議組組員，國際貴金屬學會(IPMI)會員、中國有色金屬學會貴金屬學術委員會委員、雲南省專家協會會員、國家“九五”科技攻關項目首席專家。

前言

鉑族金屬，即鉑(Pt)、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)、釕(Ru)、銠(Rh) 6種金屬，是一組具有複雜共生組合特點的天然元素，與金、銀一起統稱為貴金屬。因儲量及產量比金、銀少得多，又被稱為“稀有貴金屬”。鉑族金屬具有許多獨特、優越的物理化學性質，不僅能作為金融財富儲備，而且作為一種戰略資源，在現代工業、軍工及高新技術產業中有重要而不能被其他金屬或材料取代的特殊套用，先後被譽為“現代工業維生素”和“第一高技術金屬”。

自20世紀60年代開始，中國勘查和開發了鉑族金屬資源，自力更生創建和發展了從礦產資源和二次資源中提取鉑族金屬的科技和產業，積累了豐富的科技知識，目前整體科技水平已躋身於世界先進行列。這些成就凝聚了兩代人的心血，是該領域專家、廣大冶金科技工作者辛勤勞動的結晶。作者從1961年參與該科技領域的創業開始，連續學習及實踐了50多年。在礦產資源綜合利用及二次資源再生回收冶金工藝技術研究等方面，主持並與團隊共同完成了國家“六五”至“九五”各個五年計畫的重點科技（攻關）任務，同時指導碩士、博士研究生論文及博士後流動站進站課題研究，形成了多項研究成果，其中多數實現了產業化套用，先後獲十多項國家及部、省級科技進步獎勵。作者曾獨著或參編了多部專著，發表了多篇論文。為了系統、全面地向讀者介紹鉑族金屬冶金學的基礎理論和技術知識，本書在編寫時參考了近十年來國內外專家的三百多篇科技論文、專利，盡力體現面向21世紀的時代要求。

全書共分12章。第1章是概述性的科普知識。第2章介紹的物理化學性質方面的知識是冶金學的基礎。第3章介紹的共生礦產資源和二次資源是冶金學的對象，都是必須學習和掌握的基礎知識。第4章選礦-熔煉富集和第5章貴賤金屬分離提取鉑族金屬精礦，是從鉑族、鎳、銅共生礦資源中富集提取鉑族金屬的基本過程，從一個側面看屬於鉑族金屬冶金的知識範疇；從另一個側面看屬於鎳、銅冶金的知識範疇，即鎳銅硫化礦選礦及火法熔煉技術，是富集鉑族金屬的載體技術，再從鎳、銅選冶中間產品中提取出鉑族金屬精礦。這個過程充分體現了鉑族金屬冶金和重有色金屬冶金兩個學科領域的交叉和融合。其餘7章從各個側面融合其他相關學科知識，全面介紹富集、分離、精煉鉑族金屬的專業理論和技術工藝，包括鉑族金屬的溶解及低濃度溶液的二次富集，傳統的選擇性沉澱分離，高效的溶劑萃取分離及固-液萃取分離，二次資源再生回收，純金屬或純功能化合物製備，及相應的勞動安全和冶金環保等內容。

在我國社會經濟和科技發展的進程中，不同的階段有不同的側重點。20世紀中後期，從礦產資源中提取鉑族金屬，解決有無問題，滿足國民經濟建設急需，是該科技領域發展的重點。進入21世紀後，面臨中國鉑族金屬礦產資源貧乏但已成為鉑族金屬使用大國的客觀形勢，及順應綠色、循環經濟及可持續發展的時代要求，二次資源再生回收已上升為保障供需的戰略地位。因此鉑族金屬冶金科技工作者的工作重心已發生轉變，將礦產資源提取冶金的理論和成熟的工藝技術移植套用於二次資源再生循環利用拓展產業規模，在實際套用中不斷完善和發展，已成為該科技領域的重點。作者在各章內容安排方面盡力體現這一特點。

50年來作者在鉑族金屬提取冶金髮展和創新過程中，在資源綜合利用、科技攻關研究和產業化實施中，先後得到了昆明貴金屬研究所、貴研鉑業公司趙懷志、何純孝、朱紹武、汪雲曙、普樂、錢琳、侯樹謙、陳家林、胡昌義、雲錫集團公司高文翔總經理、研究設計院王煒院長等各屆、各級領導的支持和鼓勵。同時得到數十位同行以及其他科研、設計和生產單位很多人的支持和幫助。本書編寫過程中，金川集團公司原副經理何煥華教授，北京恩菲工程技術有限公司趙玉福教授，昆明貴金屬研究所及貴研鉑業的王永錄教授、董海剛博士、李勇博士、范興祥博士、汪雲華博士、韓守禮教授、吳曉峰高工、陳伏生高工，分別提供了信息、資料。一些領導和專家從不同角度提出了寶貴的修改意見。作者一併向他們致以誠摯的感謝。作者銘記我的夫人袁素煥幾十年來在生活及工作各方面給予的全力支持和幫助。

該書可作為大專院校貴金屬冶金專業的教科書，也能作為礦冶院校地質礦產、重有色金屬冶金專業教學的參考書。由於內容涉及的學科範圍廣，作者的知識結構和水平有限，書中錯誤與疏漏在所難免，熱情歡迎閱讀本書的專家和讀者批評指正。

序/讀者評論

當今有色金屬已成為決定一個國家經濟、科學技術、國防建設等發展的重要物質基礎，是提升國家綜合實力和保障國家安全的關鍵性戰略資源。作為有色金屬生產第一大國，我國在有色金屬研究領域，特別是在複雜低品位有色金屬資源的開發與利用上取得了長足進展。

我國有色金屬工業近30年來發展迅速，產量連年來居世界首位，有色金屬科技在國民經濟建設和現代化國防建設中發揮著越來越重要的作用。與此同時，有色金屬資源短缺與國民經濟發展需求之間的矛盾也日益突出，對國外資源的依賴程度逐年增加，嚴重影響我國國民經濟的健康發展。

隨著經濟的發展，已探明的優質礦產資源接近枯竭，不僅使我國面臨有色金屬材料總量供應嚴重短缺的危機，而且因為“難探、難采、難選、難冶”的複雜低品位礦石資源或二次資源逐步成為主體原料後，對傳統的地質、採礦、選礦、冶金、材料、加工、環境等科學技術提出了巨大挑戰。資源的低質化將會使我國有色金屬工業及相關產業面臨生存競爭的危機。我國有色金屬工業的發展迫切需要適應我國資源特點的新理論、新技術。系統完整、水平領先和相互融合的有色金屬科技圖書的出版，對於提高我國有色金屬工業的自主創新能力，促進高效、低耗、無污染、綜合利用有色金屬資源的新理論與新技術的套用，確保我國有色金屬產業的可持續發展，具有重大的推動作用。

作為國家出版基金資助的國家重大出版項目，《有色金屬理論與技術前沿叢書》計畫出版100種圖書，涵蓋材料、冶金、礦業、地學和機電等學科。叢書的作者薈萃了有色金屬研究領域的院士、國家重大科研計畫項目的首席科學家、國家傑出青年科學基金獲得者、全國優秀博士論文獎獲得者、國家重大人才計畫入選者、有色金屬大型研究院所及骨幹企業的頂尖專家。

國家出版基金由國家設立，用於鼓勵和支持優秀公益性出版項目，代表我國學術出版的最高水平。《有色金屬理論與技術前沿叢書》瞄準有色金屬研究發展前沿，把握國內外有色金屬學科的最新動態，全面、及時、準確地反映有色金屬科學與工程技術方面的新理論、新技術和新套用，發掘與採集極富價值的研究成果，具有很高的學術價值。

中南大學出版社長期傾力服務有色金屬的圖書出版，在《有色金屬理論與技術前沿叢書》的策劃與出版過程中做了大量極富成效的工作，大力推動了我國有色金屬行業優秀科技著作的出版，對高等院校、研究院所及大中型企業的有色金屬學科人才培養具有直接而重大的促進作用。

鉑族金屬冶金學

基本介紹

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前言及作者簡介

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