稀有铂族金属铑及其应用

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铑是一种稀有的铂族金属(PGM),在高温下化学性质稳定,耐腐蚀,主要用于汽车催化转换器的生产。

特征

铑是一种坚硬的银色金属,非常稳定且熔点高。铑金属耐腐蚀,并且作为一种铂族金属,它具有该组卓越的催化性能。该金属具有高反射率,坚硬耐用,同时具有低电阻以及低且稳定的接触电阻。

历史

年,威廉·海德·沃拉斯顿(WilliamHydeWollaston)能够从其他PGM中分离出钯,因此,在年,他从反应产物中分离出铑。沃拉斯顿将铂矿石溶解在王水(硝酸和盐酸的混合物)中,然后加入氯化铵和铁以获得钯。然后他发现可以从剩余的氯化物盐中提取铑。Wollaston应用王水,然后用氢气进行还原过程以获得金属铑。剩下的金属呈粉红色,以希腊语“rodon”命名,意为“玫瑰”。

生产

铑作为铂和镍开采的副产品被提取。由于其稀有性以及分离金属所需的复杂和昂贵的过程,很少有天然矿体可以提供经济的铑来源。与大多数铂族金属一样,铑的生产集中在南非的布什维尔德综合体周围。该国的铑产量占世界的80%以上,而其他来源包括加拿大的萨德伯里盆地和俄罗斯的诺里尔斯克综合体。

PMG存在于各种矿物中,包括纯铁矿、铬铁矿和诺铁矿。从矿石中提取铑的第一步是沉淀贵金属,如金、银、钯和铂。剩余的矿石用硫酸氢钠NaHSO4处理并熔化,得到硫酸铑(III)、Rh2(SO4)3。然后使用氢氧化钠沉淀出氢氧化铑,同时加入盐酸以产生H3RhCl6。该化合物用氯化铵和亚硝酸钠处理以形成铑沉淀。将沉淀物溶解在盐酸中,加热溶液直到残留的污染物被烧掉,留下纯铑金属。

根据ImpalaPlatinum的数据,全球铑的年产量仅限于约万金衡盎司(或大约28公吨),而相比之下,年的钯产量为公吨。大约四分之一的铑产量来自二次资源,主要是回收的催化转化器,其余的则从矿石中提取。大型铑生产商包括AngloPlatinum、NorilskNickel和ImpalaPlatinum。

应用

根据美国地质调查局的数据,汽车催化剂占年所有铑需求的77%。汽油发动机的三元催化转化器使用铑催化将氮氧化物还原为氮。

全球大约5%到7%的铑消耗量用于化学行业。铑和铂-铑催化剂用于生产羰基合成醇以及生产一氧化氮,它是化肥、炸药和硝酸的原料。

玻璃生产每年占铑消耗量的3%至6%。由于它们的高熔点、强度和耐腐蚀性,铑和铂可以合金化以形成容纳和成型熔融玻璃的容器。同样重要的是,含铑合金在高温下不会与玻璃反应或氧化玻璃。铑在玻璃生产中的其他用途包括:

形成套管,用于通过将熔融玻璃拉入孔中来生产玻璃纤维(见图)。

在液晶显示器(LCD)的生产中,因为熔化原材料需要更高的温度以及所需的玻璃质量。

用于阴极射线管(CRT)显示器的屏幕玻璃生产。

铑的其他用途:作为珠宝饰面(电镀白金);作为镜子的饰面;在光学仪器中;在电气连接中;用于飞机涡轮发动机和火花塞的合金;在核反应堆中作为中子通量水平的探测器;在热电偶中;




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