高铼酸铵提纯关键工艺方法比较探索

扶元初，杨世民，易 侠

（中铼新材料有限公司，湖南 株洲，412000）

铼作为世界上最稀少的战略金属，由于其抗高温、抗孺变、抗热腐蚀，以及加入其他合金中所显示的能显著改善其性能的“铼效应”，而在航发、航天、电子、高温材料中得到越来越广泛运用，并且也有越来越多的技术介绍，但与铼关涉较多的还是有关其元素提取方面的文献，而真正关键的材料提纯技术则很少看到，偶有提及的也是一两个小试验的片言结论，很少有来自专业制造企业的较系统介绍。

中铼新材料作为世界上门类其全的铼材料提纯与制造单位，在二十多年的工程实践中，汇集了全球各门类的铼材料提纯精制与再制造技术，在此就铼材料提纯精制的关键技术－高铼酸铵的提纯的关键工艺方法做以下比较探索。

1 提纯思路

目前世界上比较流行的高铼酸铵的提纯是在化学沉淀再结晶去除绝大部分非金属杂质和大部分金属杂质后，再进行离子交换，本文亦以此为起点，提出如下思路。

1.1 阳离子交换

即用强酸型或弱酸型阳离子交换树脂进行交换，脱除原料中绝大部分金属离子从而实现高铼酸铵提纯，这是目前最流行、最经济的方法。

1.2 阴离子吸附

即利用阴离子交换树脂的选择性吸附功能，从而对原料中铼离子选择性吸附——绝大部分杂质不吸附而实现脱除——再解吸从而实现高铼酸铵除杂提纯。

1.3 升华提纯

与前两种离子交换不同，我们设想利用铼金属物升华的原理，设计将原料高铼酸铵还原成金属粉末后作升华处理——从而实现铼与其他杂质的分离——升华物再经中和重制并进一步还原，从而实现铼的提纯。

2 试验方法

2.1 试验原料配制

选用市购的高铼酸铵，经化验确认其他元素含量后，再按含量为20PPM左右的标准加入其他目标元素，制成目标杂质约20PPM的高铼酸铵1500克，经化验，成分如下表。

表1 高铼酸铵提纯成分

2.2 工艺过程

2.2.1 阳离子交换提纯

（1）工具：阳离子交换柱。尺寸：内径50，高700。树脂装置：3200ml，堆高600mm。树脂型号：罗门哈斯101。再生剂：6mol盐酸15L。

（2）操作过程：①阳离子交换柱用6mol，15L酸洗，再用去离子水洗至PH=7.0。②称取高铼酸铵250g，加入3000ml去离子水，升温至100℃完全溶解。③将高铼酸铵溶液倒入高位槽，缓慢流过交换柱。④交后液用超纯氨水中和至PH=7~8，经浓缩后得高铼酸铵结晶体。⑤上述高铼酸铵结晶体经无污染破碎后进氢气炉还原，制成金属铼粉待测。

2.2.2 阴离子吸附提纯

（1）工具：阴离子吸附柱。尺寸：内径50mm,高700mm。树脂装置：3200ml，堆高600mm。树脂型号：D382大孔树脂。再生剂：8molNH4OH+4molNH4CL。

（2）操作过程：①阴离子交换柱用8molNH4OH+4molNH4CL15L再生。②称取高铼酸铵200g，溶入2500ml去离子水中，加热至100℃完全溶解。③将高铼酸铵溶液倒入高位槽中，以一定流速通过交换柱进行吸附。④淋洗：用去离子水4000ml灌洗交换柱。用8molNH4OH3000ml解吸交换柱。⑤解吸液浓缩，结晶出高铼酸铵。⑥高铼酸铵经无污染破碎后经氢气炉还原，制成金属铼粉待测。

2.3 升华提纯

2.3.1 工具准备

升华炉1座，要求：接触材料部分均为石英质。高纯氧气1瓶，约20L。

2.3.2 操作过程

（1）直接将原料高铼酸铵250g经氢气还原制取铼粉。

（2）将所制铼粉约170g装入升华炉，通过高纯氧气驱尽炉内气氛后，维持炉内纯氧环境，升温至目标温度，将铼粉升华为氧化铼。

（3）将所获氧化铼经氢气还原制成铼粉待测。

3 试验结果及分析

实验结果如下表。

表2 升华法、阳离子交换法、阴离子吸附法去除高铼酸铵的杂质情况对比

从表上可以看出：

（1）不但阳离子交换可以去除高铼酸铵的杂质，阴离子吸附对去除高铼酸铵的杂质同样有效，而升华法则相对脱杂能力较弱。

（2）同一种提纯方法，相对而言，由碱金属、碱土金属到过渡金属、类金属去杂能力呈现出越来越弱的趋势。

（3）人们传言的阴离子吸附法可能对非金属杂质更具脱除能力的设想基本不靠谱，如硅，基本没有脱除能力。

（4）升华法对于低熔点金属、类金属、性质相近元素的脱除能力比前二者更差。

4 结论

阳离子交换法、阴离子吸附法、升华法都可以脱除高铼酸铵的绝大部分杂质，但具体。

（1）总体脱除能力。①阳离子交换法更高效且更简单操作。②阴离子吸附法与阳离子法功效相近，但操作更复杂。③升华法相对脱除能力较弱。

（2）从脱除能力的结构上看，呈现出脱除能力由碱金属、碱土金属、过渡金属、类金属、非金属越来越弱的趋势。

（3）升华法还存在缺乏对低熔点元素的脱除能力。

（4）性质相近元素的脱除能力都不足。

业界臆测的阴离子吸附可能对非金属元素更有脱除能力的设想是不切实际的，对非金属的脱除还必须另想办法。

升华法虽然缺陷较大，但仍表现了很强的脱除能力，在低熔点、类金属元素压力不大的场合仍然可以使用，因为它有两大优点：一是操作简单，二是基本不用化学试剂，对环保更有利。