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钌基本知识介绍
来源:选矿技术网2017-04-1211283

  俄国化学家、生物学家、药学家克劳斯发现化学元素钌。
  1828年,贝采里乌斯和俄国多尔巴特大学的化学教授奥桑(Osann,G.W.)到乌拉尔山的铂矿去考察。他们研究了用王水溶解粗制铂后的残渣,贝采里乌斯从中取得钯、锇、铑、铱四种金属。奥桑则不同,他以为自己发现了三种新金属,并命名为Pluranium、ruthenium、Polinium。
  1840年克劳斯对铂溶在王水中的残余物深感兴趣。他从彼得堡的一名炼铂匠那里购来铂渣两磅。经分析后,从中不仅提出微量的钯、铑、锇、铱等金属、并取得百分之十的铂。这个分析结果克劳斯呈报政府矿物当局,财政大臣康克林伯爵完全赞成克劳斯的研究报告。政府矿物工程师主任契夫金赠给二十磅铂渣作为礼物。
  克劳斯将铂渣、苛性钾、硝酸钾混在一起,放在银坩埚中加热烧红,约经过一个半小时,把反应后熔块投到大量水中,放在黑暗的地方静置四昼夜,色的溶液。加入硝酸酸化,可见柔软的黑色沉淀物(二氧化锇)析出(其中含有部分氧化钌)。克劳斯将黑色沉淀物与王水一同蒸馏,可得黄色晶体(四氧化锇)。在蒸馏后所余的残渣中加入氯化铵溶液,得到一种盐(氯钌化铵)。锻烧此盐,得到海绵状的金属。
  克劳斯出于爱国的热情,同时也为了表彰奥桑的工作,新金属的名称仍保留Ruthenium(钌)字,意即“俄罗斯”。
  钌的化学性质很稳定,在温度达100℃时,对普通的酸包括王水在内均有抗御力。
  钌是极好的催化剂,常用于氢化、异构化、氧化和重整反应中。
    发现小史
    1844年俄国人克劳斯(K.krays)发现钌,以拉丁文Rnthehia(俄罗斯)命名为ruthenium。
    钌的性质 
    钌为银白色金属,对普通的酸和化学试剂有优良的抗蚀性能。钌能抗单一的酸和化学试剂的侵蚀,甚至在王水中也很难溶解。钌容易被氧化,四氧化钌是挥发性的有毒化合物,能刺激粘膜,侵害皮肤。铂族金属为过渡金属,有多个化合价,最稳定的化合价如下:钌为+3;铑为+3;钯为+2,+4;锇为+3,+4;铱为+3,+4;铂为+2,+4。它们有生成配合物的强烈倾向,最常见的是生成配位数4或6的配合物。用粉末冶金方法制得的金属钌在1150-1500℃时才能进行少量塑性加工,而锇即使在高温下也几乎不能进行塑性加工。
    钌的资源 
    目前发现的铂族矿物和含铂族元素的矿物已超过80种,加上变种和未定名矿物已达200个。在自然界中,铂族金属主国呈自然元素、自然合金、锑化物、硫化物、硫砷化物和铋碲化物的单独矿物存在,部分呈类质同像存在于硫化物,如黄铜矿、镍黄铁矿、紫硫镍(铁)矿等中。[next]
    钌的制取
    1.铂族金属的提取:砂铂矿或含铂族金属的砂金矿用重选法富集可得精矿,铂或锇、铱的含量能达70-90%,可直接精炼。50年代以来铂族金属主要从铜镍硫化物共生矿中提取,小部分从炼铜副产品中提取。铂族含量高的冰镍,现在氧压下硫酸浸出,或氯化冶金分离其他金属后获得铂族精矿。铂族精矿经过直接溶解、分离、提纯,或先将锇、钌氧化挥发他离后,再分离、提纯其他铂族金属。 2.铂族金属再生:铂族金属稀有而贵重,历来重视回收。废催化剂、废电器元件、含铂的残破器皿、废电镀液、珠宝装饰品厂的废料等都可从中回收铂族金属。 3.铂族金属的分离和提纯:铂族金属的提取和精制流程因原料成分、含量的不同而异。将铂族金属精矿或含铂族金属的阳极泥用王水溶解,钯、铂、金均进入溶液。用盐酸处理以破坏亚硝酰化合物,然后加硫酸亚铁沉淀出金。加氯化铵,铂呈氯铂酸铵沉淀出,煅烧氯铂酸铵可得含铂99.5%以上的海绵铂。分离铂后的滤液,加入过量的氢氧化铵,再用盐酸酸化,沉淀出二氯二氨配亚钯形式的钯,再在氢气中加热煅烧可得纯度达99.7%以上的海绵钯。经上述王水处理后的不溶物与碳酸钠、硼砂、密陀僧和焦炭共熔,得贵铅。用灰吹法除去大部分铅,再用硝酸溶解银,残留的铅、铑、铱、锇、钌富集于残渣中。将此残渣与硫酸氢钠熔融,铑转化为可溶性的硫酸盐,用水浸出,加氢氧化钠沉出氢氧化铑,再用盐酸溶解,得氯铑酸。溶液提纯后,加入氯化铵,浓缩、结晶出氯铑酸铵。在氢气中煅烧,可得海绵铑。在硫酸氢钠熔融时,铱、锇、钌不反应,仍留于水浸残渣中。将残渣与过氧化钠和苛性钠一起熔融,用水浸出;向浸出液中通入氯气并蒸馏,钌和锇以氧化物形式蒸出。用乙醇-盐酸溶液吸收,将吸收液再加热蒸馏,并用碱液吸收得锇酸钠。在吸收液中加氯化铵,则锇以铵盐形式沉淀,在氢气中煅烧,可得锇粉。在蒸出锇的残液中加氯化铵,可得钌的铵盐,再在氢气中煅烧,可得钌粉。浸出钌和锇后的残渣主要为氧化铱,用王水溶解,加氯化铵沉出粗氯铱酸铵,经精制,在氢气中煅烧,可得铱粉。将铂族金属粉末用粉末冶金法或通过高频感应电炉熔化可制得金属锭。 4.制取高纯铂族金属:一般将金属溶解后,经反复提纯,精制方法有载体氧化水解、离子交换、溶剂萃取和重复沉淀等,然后再以铵盐沉出,经煅烧可得相应的高纯金属。
    钌的用途 
    铂族金属和合金有很多重要的工业用途。过去主要是制造蒸馏釜以浓缩铅室法制得稀硫酸,也曾用铂铱合金制造标准的米尺和砝码。在19世纪中叶,俄国曾制造铂铱合金币在市场上流通。目前,铂族金属及其合金的主要用途为制造催化剂。铂铑合金对熔融的玻璃具有特别的抗蚀性,可用于制造生产玻璃纤维的坩埚。铂铱、铂铑、铂钯合金有很高的抗电弧烧损能力,被用作电接点合金,这是铂的主要用途之一。由于铂化学性质稳定,纯铂、铂铑合金或铂铱合金制造的实验器皿如坩埚、电极、电阻丝等是化学实验室的必备物。铂钴合金是一种可加工的磁能积高的硬磁材料。铂和铂合金广泛用于制造各种首饰特别是镶钻石的戒指、表壳和饰针。铂或钯的合金也可作牙科材料。铂、钯和铑可作电镀层,常用于电子工业和首饰加工中。近年来涂钌和铂的钛阳极代替了电解槽中的石墨阳极,提高了电解效率,并延长电极寿命,是氯碱工来中一项重要的技术改进,为钌在工业上使用开辟了新途径。锇铱合金可制造笔尖和唱针。钯合金还用于制造氢气净化材料和高温钎焊焊料等。在化学工业中还使用包铂设备。

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