[发明专利]交流电弧法铑粉溶解装置及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及以高纯度贵金属铑粉为原料直接将其溶解到盐酸中的电溶解装置及其应用。更具体地说，是一种以盐酸为介质，铑粉为触点，在交流电弧作用下将铑粉溶解的装置及其应用。

背景技术

三氯化铑(RhCl₃·xH₂O，x＝0～5)是最常见的铑的一种化合物。常作为其它铑化合物合成及催化剂制备的初始原料。含铑化合物和催化剂广泛应用于石油化工和有机合成领域。例如，低压羰基合成丁辛醇装置、甲醇羰基化制醋酸和醋酐装置都大量使用铑的化合物作为均相催化剂。此外，在催化加氢、燃料电池、汽车尾气净化、电镀和陶瓷等领域，RhCl₃·xH₂O也是不可缺少的重要化工原料。

铑是一种具有相当延展性的银白色贵重金属，熔点1960℃。通常，商品铑的形态是粉末状，即铑粉。其价格在30～100万元/公斤。制备三氯化铑水合物以及其它铑化合物的关键步骤是将铑粉溶解在溶液中。然而，铑是铂族金属中化学稳定性最好的金属之一，不能直接溶于盐酸、硫酸、硝酸和热王水等各种常见酸溶液中。

一般溶解铑制备三氯化铑的方法(《无机化合物合成手册》，第二卷，日本化学会编，化学工业出版社，1986)是将摩尔比为1∶2的铑粉和KCl或NaCl一起研细，然后在Cl₂气氛中于550℃加热60分钟，用水浸泡红色产物、过滤，滤液中含有K₃[RhCl₆]，加入足够的KOH溶液沉淀出Rh(OH)₃，反复洗涤沉淀除去K⁺离子后，将沉淀溶于尽量少的盐酸中，制备成氯铑酸水溶液，进一步蒸发溶液近干，即可得到酒红色的RhCl₃·xH₂O结晶。另外，也可用碱金属过氧化物与碱熔融，将铑氧化。被氧化的铑能溶于酸性水溶液中。熔融的酸式硫酸盐也能溶解铑。将铑溶解后，通过反复沉淀、溶解的办法去掉其他杂质离子，得到较纯的三氯化铑。

上述各种溶解铑制备三氯化铑的方法存在铑收率低，工艺复杂，水洗过程中铑损失大，以及残余的K⁺或Na⁺杂质离子使制备三氯化铑纯度下降等缺点。

CN03153292.6公开了一种贵金属的电化学溶解方法，可将贵金属制成电极在交流电的作用下，将其溶解。但是仅局限于贵金属片，如Pt片的溶解。

市场上购买的铑原料大多数为海绵状细粉末，无法用该方法溶解。将Rh粉1960℃下熔融，制成金属电极片会增加铑的损失和提高加工成本，且溶解速度也很慢。

易兰美等人在《无机盐工业》1985年03期pp20-22页发表的电化学溶解制取三氯化铑文章中，石墨电极为插在铑粉中，铑粉作为电极，铑粉在阳极氧化溶解。所用电解池是双室形状。为提高电解效率需要在电极上涂复耐盐酸腐蚀、耐高温的绝缘材料。这些绝缘材料很容易脱落，污染价格昂贵的高纯度三氯化铑，并且还需要因涂层脱落经常更换电极。

CN200610091177.2公开了一种制备三氯化铑水合物的方法，利用交流电溶解原理，不加入任何其他试剂，直接将铑粉溶解于浓盐酸。

为实现CN200610091177.2公开的将铑粉经交流电溶解于盐酸中的技术方案，根据其要求需要获得电压为50～70伏，电流10～40安的交流电源。按照现有技术，通常采用单向自耦合调压器将220伏电压降至50～70伏。根据40安电流的要求，实现一组电解池的工作需要配备一台10千伏安的自耦合调压器。

要实现规模化生产三氯化铑水合物，以年加工600千克铑粉计算，需要将近30组电解池，配备近30台10千伏安的自耦合调压器。每台自耦合调压器的使用电压在60伏左右，其线圈利用率不到30％。并且存在设备数量多、占地面积大，容易出现故障、经常需要维修的缺陷。