目前,钌粉主要的应用在于生产钌靶材,使用钌靶材生产计算机硬盘的记忆材料。钌靶材市场量大,附加值高,因而受到很大的重视。
钌金的制备方法及工艺:
钌金制备主要采用化学法,现在还有从大量的钌靶材废料提取钌粉的研究,也对钌靶进行了二次利用。
1、物料预处理: 对于含钌溶液预处理,主要通过浓缩、过滤和加入一定量氧化剂的方法来提高钌离子价态。废钌靶或合金、废旧钌钛电镀层等是目前制备钌粉的主要原料。由于大块钌金难以被酸或碱溶解,所以必须通过提高其表面积或提高活性的方法才能使其快速溶解。
2、氧化溶解:先将金属钌或含钌溶液通过氧化剂、 电解或熔盐等方法处理, 使钌转化为钌离子从而易于进入溶液。
3、氧化蒸馏:氧化溶解完成后,再利用RuO4具有较高的蒸气压这一特点,在一定酸性环境下,借助过量氧化剂作用使溶液中的钌离子氧化为RuO4, 然后通过减压蒸馏使RuO4从溶液中挥发出来, 从而实现钌与其他杂质的分离和提纯。
4、吸收浓缩:挥发出的RuO4经过洗涤后,用水、酸或强碱溶液吸收,形成三氯化钌、氯钌酸或钌酸盐,得到阳离子只有钌的溶液。再在一定温度下进行加热浓缩处理,得到所需钌浓度的溶液。
5、沉淀结晶: 在一定钌离子价态条件下,在溶液中加入氨水或铵盐后形成不溶于盐酸的氯钌酸铵沉淀,从而再次实现分离杂质和提纯作用。
6、煅烧分解:将沉淀的氯钌酸铵结晶进行脱水干燥后,在高温下进行煅烧使氯钌酸铵分解生成金属钌、RuO2固体,以及NH3和HCl气体,从而实现钌与多数阴离子的分离。
7、还原制粉:一定温度下在H2保护中将破碎后的金属钌、RuO2粉末还原,经脱氧、脱碳、脱氯处理,去除钌中残余的阴离子, 然后将该粉末进行破碎分级后即得高纯钌粉。
钌金的主要应用:
钌粉目前的应用范围与银粉、金粉等其他贵金属粉末相比没那么广泛, 其在集成电路、有机合成反应及钌系厚膜电阻浆料等方面的作用是不可替代的。
集成电路: 当前钌粉末的用途之一是生产钌靶材,并以钌靶材作为计算机硬盘记忆材料。另外,钌靶材作为电容器膜也大量应用在集成电路产业中。
有机合成反应: 钌粉在催化许多有机合成反应方面表现出来了选择性及催化活性。
钌系厚膜电阻浆料: 钌粉在集成电路中主要用于形成溅射薄膜而作为电容器膜。而在钌系厚膜电阻浆料中导电相为RuO2、钌酸盐等,钌粉末只是作为添加剂应用于其中。
能从有钌电镀主盐废料中回收钌,从生产钌电镀主盐过程中产生的含钌废料中,通过火湿法联合回收贵金属钌提纯制备高纯钌粉的方法。含钌废料将有机钌废料通过离子交换柱去除钾离子后,放入烧杯蒸馏浓缩至黏稠糊状,放入瓷钵内进行煅烧,取出煅烧产物进行研磨制粉获得贵金属钌富集物。通过通氢还原,将贵金属钌富集物还原为高纯钌粉。工艺流程简洁、贵金属回收率高、产品纯度高。
钌金是一种硬而脆呈浅灰色的多价稀有金属元素,元素符号是Ru,是铂族金属中的一员,在地壳中含量仅为十亿分之一,是稀有的金属之一,性质很稳定,耐腐蚀性很强,常温即能耐盐酸、硫酸、硝酸以及王水的腐蚀。钌是铂族金属中便宜的一种金属,尽管铂、钯等其他金属都比钌丰富一些。
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