如何从废旧钛阳极中回收贵金属“钌”?

采用贵金属钌为活性成分的钛基涂层电极在我国工业水处理、湿法冶金、氯碱等行业中已广泛使用。一些投产较早的贵金属阳极电解槽、电渗析器等由于阳极涂层失去活性已无法继续使用,因钛基材本身有一定的成本,因此对废旧钌钛电极的修复和重新利用越来越受到重视。在废旧电极上残存钌的量每平方米平均有1.5~4.5g,总量相当可观。为节约成本和资源,在去除涂层修复电极同时回收钌不仅对修复废旧电极有一定的帮助,也具有很大的经济效益。

要回收废旧电极中的“钌”,首先要设法剥落含钌的废旧涂层。剥落废旧涂层的方法有多种,主要归纳有:熔盐法、盐酸煮沸法、硫酸煮沸法、硫酸电解法。试验结果表明各种处理方法对钛基材的腐蚀及量和介质用量及经济效益均不同。其中以硫酸电解法成本最小,对钛基材的腐蚀性也小,贵金属回收率较高。

一、电解法回收反应原理

1、电解法剥落废旧涂层

已丧失活性的废旧钌钛涂层电极在硫酸介质中交替做阴阳极进行电解,在不加热的情况

下,至槽电压急剧上升后再将阳极作为阴极,继续电解时,槽压显著下降。当钌钛涂层开始剥落时,槽压又逐渐上升,当涂层全部剥落时,槽压又达到稳定。此时要及时将钛基材取出,用清水冲刷干净后,可作为基材重涂修复用。电解液中剥落的固体沉淀物和溶解状态的钌都可进行回收。

2、钌的回收

使用电解法剥落的沉淀物中钌主要以RuO2,Ru状态存在,现将其碱融氧化,然后用热水浸出K2RuO4,再用次氯酸钠氧化。用电解法剥落的溶液中钌以Ru3+或RuO42-状态存在,用次氯酸钠氧化成RuO4。再用盐酸吸收还原为RuCl3盐酸溶液。最后将RuCl3溶液减压蒸馏至晶体状β-RuCl3·xH2O,此产品仍能作为制备钌钛电极的活性材料。若要制成金属钌可进一步将RuCl3氧化成RuO2,然后用H2还原,即可得到金属“钌”。

由于废旧电极涂层中的“钌”含量都不一样,测得的结果无法比较。因此测定钌的回收率是采用新涂制的电极,用重量法和根据涂液中钌钛配比计算出理论回收的“钌”量,再用硫脲显色的分光光度法测得不同操作方法下剥落物固体和溶液中的含钌量,从而计算出回收率。

三氯化钌

二、电解法回收钌的优势

用硫酸电解法剥落钌钛涂层然后用次氯酸钠法氧化,回收贵金属“钌”的工艺与熔盐法、盐酸法、硫酸法比较,具有工艺简单,处理能力大,钛基损失小,回收率高,成本低等优点。不同的操作方法,钌的回收率也不同,一般采用阴阳极倒向操作使涂层完全剥落,同时由于阴阳极倒向使电极过程缩短,所以雾沫夹带出的量也较少,从而使回收率提高。

三、回收制得的三氯化钌的质量情况

由于采用次氯酸钠法氧化蒸馏,用化学纯盐酸吸收,因此制得的β-三氯化钌产品仍能达到化工部关于制造钌钛电极三氯化钌的质量指标。如用回收的三氯化钌作为原料配得的涂液,重新涂覆在旧的钛网或钛板上,经过其他工艺进一步加工,重涂修复后的电极性能均能达到化工部有关规定和标准。