氯金酸制備工藝及相關(guān)熱力學(xué)性質(zhì)研究.pdf

1、本文主要研究氯金酸制備工藝及性質(zhì)。在對(duì)傳統(tǒng)王水法進(jìn)行工藝研究的基礎(chǔ)上，提出雙氧水鹽酸法制備氯金酸及氯金酸鉀的新工藝，并對(duì)[AuCl<,4>]<'->結(jié)構(gòu)性質(zhì)、Au-Cl-H<,2>O體系溶液化學(xué)位圖、氯金酸及氯金酸鉀熱分解規(guī)律進(jìn)行理論分析。 對(duì)王水法制備氯金酸工藝中，鹽酸與硝酸用量、HCl與HNO<,3>物質(zhì)量比及蒸發(fā)溫度對(duì)樣品質(zhì)量的影響進(jìn)行研究。結(jié)果表明制備氯金酸適宜條件為，2倍理論量硝酸、1.5倍理論量鹽酸、蒸發(fā)溫度100℃

2、。在該條件下，甩100g金粉進(jìn)行制備氯金酸擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)，所得樣品符合氯金酸中國(guó)化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(HG/T3446-2003)。 通過(guò)配合物價(jià)鍵理論說(shuō)明[AuCl<,4>]為平面正方形結(jié)構(gòu)的內(nèi)軌型配合物。配合物晶體場(chǎng)理論說(shuō)明，其具有抗磁性，且由于Au<'3+>5d吸收藍(lán)紫光產(chǎn)生d-d躍遷，故該類物質(zhì)一般為黃橙色。M[AuCl<,4>]m類物質(zhì)的穩(wěn)定性與Au<'3+>和Mm<'+>離子勢(shì)差異大小及Au<'3+>和Mm<'+>對(duì)Cr<'->極

3、化作用強(qiáng)弱有關(guān)。 對(duì)雙氧水鹽酸法制備氯金酸及氯金酸鉀工藝中，雙氧水鹽酸總量、鹽酸和雙氧水用量比、反應(yīng)時(shí)間對(duì)金粉溶解率及反應(yīng)溫度對(duì)樣品金含量的影響研究表明：當(dāng)雙氧水為2.49倍理論量、鹽酸為5倍理論量、反應(yīng)溫度為100℃時(shí)，溶金所得氯金酸溶液在100℃進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，經(jīng)濃硫酸干燥后，所得樣品質(zhì)量符合氯金酸行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(HG/T3446-2003)。在氯金酸溶液中加入理論量1mol/L，的KCl溶液，100℃蒸發(fā)、濃縮得到質(zhì)量合格的氯金酸

4、鉀晶體。 通過(guò)熱力學(xué)計(jì)算，繪制Au-Cl-H<,2>O體系溶液化學(xué)位圖，并對(duì)雙氧水鹽酸溶金反應(yīng)進(jìn)行熱力學(xué)計(jì)算。結(jié)果表明，在該體系中僅存在一種金配合物，即[AuCl<,4>]。當(dāng)溶液Cl<'->濃度減小時(shí)，[AuCl<'4>]<'->逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)锳u<'3+>。由于Cl<'->能與Au<'3+>配合生成[AuCl<,4>]<'->，降低Au被氧化的電極電勢(shì)，加速Au溶解，故[AuCl<,4>]<'->穩(wěn)定區(qū)間隨溶液pH值及Au<'3

5、+>濃度減小、溶液溫度及Cl<'->濃度增大而擴(kuò)大。溫度對(duì)雙氧水鹽酸溶金反應(yīng)平衡影響不大，實(shí)際反應(yīng)中升高溫度以加快反應(yīng)速率，增加Cl<'->濃度以提高Au氧化率。 為揭示氯金酸及氯金酸鉀熱分解規(guī)律，對(duì)其進(jìn)行熱重差熱(TG-DTA)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，四水合氯金酸在36-400℃，出現(xiàn)4個(gè)吸熱峰和相應(yīng)失重峰，其對(duì)應(yīng)反應(yīng)分別為： 36-130.7℃：HAuCl<,4>·4H<,2>O=HAuCl<,4>+4H<,2>O 130.

6、7-186.8℃：HAuCl<,4>=AuCl3+HCl↑ 186.8-247.3℃： AuCl<,3>=AuCl+Cl<,2>↑ 247.3-344.5℃： 2AuCl=2Au+Cl<,2>↑二水合氯金酸鉀在25-431.68℃，存在兩個(gè)明顯吸熱過(guò)程和一個(gè)連續(xù)失重過(guò)程。在25-344.2℃，二水合氯金酸鉀失去結(jié)晶水；344.2-431.68℃，氯金酸鉀分解生成金、氯氣和氯化鉀。 為降低生產(chǎn)成本，以提純工業(yè)鹽酸和雙氧水為原料制備

7、氯金酸。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，120℃蒸餾提純工業(yè)鹽酸得到高純鹽酸，離子交換法提純工業(yè)雙氧水得到高純雙氧水。用提純鹽酸和雙氧水溶金，通過(guò)旋轉(zhuǎn)真空蒸發(fā)干燥器于真空度為0.07MPa、溫度為100-110℃條件下，蒸發(fā)濃縮氯金酸溶液，得到質(zhì)量符合HG/T3446-2003的分析純氯金酸產(chǎn)品。 物料成本分析表明，采用分析純?cè)噭┑耐跛ê碗p氧水鹽酸法以及工業(yè)雙氧水鹽酸法制備氯金酸的物料成本和物料利潤(rùn)接近。其物料成本分別是57.67元/g、57.