專利名稱：海綿鉑的脫氧方法及使用于該方法的氫還原爐及海綿鉑的粉碎方法
技術領域：
本發(fā)明涉及海綿鉑的脫氧方法及使用于該方法的氫還原爐及海綿鉑的粉碎方法，更具體地說，涉及高效安全地生產(chǎn)粒徑為2mm以下、溶解于王水時未溶解殘渣少且溶解速度快的海綿鉑的脫氧裝置及方法。
背景技術：
從海綿鉑中除氧有各種方法，采用的有用氫氣燃燒器的還原火焰來脫氧的方法；通過高溫加熱或氫氣加熱還原的方法(非專利文獻1)；在真空中加熱來脫氧的方法(非專利文獻1)等。
作為海綿鉑的用途，催化劑方面的用途逐漸增加，要求減少王水溶解時的未溶解殘渣，提高溶解速度，粗顆粒進一步變?yōu)榧氼w粒，即使是細顆粒也需要進一步的微顆粒粉碎化。
使用氫氣燃燒器的還原火焰進行脫氧的方法，是如圖9所示的流程，雖能夠?qū)崿F(xiàn)王水溶解時的未溶解殘渣的減少，但由于進行海綿鉑的燒結，因而難以回收粒徑為2mm以下的海綿鉑。
在通過高溫加熱的脫氧中，PtO2的分解通過赤熱進行到PtO，但最后的氧較難以分離，而且在800℃以上高溫時，燒結得以進行，導致回收粒徑為2mm以下的海綿鉑較困難，使用專利文獻1的方法精制的海綿鉑會如圖10所示地殘留王水溶解的殘渣，故不優(yōu)選，而且，從粉碎的操作性方面考慮，不能進行有效的粉碎，更不能作為催化劑出廠。
在真空中脫氧時，如表1所示，從300℃左右開始放出氧氣，能夠使海綿鉑中的氧元素的成分為500ppm以下，但在10-2Torr左右的真空度下，像圖11所示的400℃及500℃的例那樣，不能抑制產(chǎn)生未溶解于王水的殘渣。還有，根據(jù)未溶解殘渣XPS的形態(tài)分析結果，得出PtO及PtO2存在。
表1在10-2Torr真空下的脫氧結果

通過氫氣還原的脫氧是由于安全性而被敬而遠之，推薦專利文獻1、專利文獻2等不使用氫氣的還原方法。
非專利文獻岡田辰山、后藤良亮“鉑族與工業(yè)上的應用”專利文獻1特開2001-1817491海綿鉑的精制方法專利文獻2特開平5-255771貴金屬的還原方法發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供海綿鉑的脫氧裝置及方法，根據(jù)該脫氧裝置及方法，能夠有效安全地生產(chǎn)粒徑為2mm以下的、溶解于王水時未溶解殘渣少且溶解速度快的海綿鉑。
本發(fā)明的著眼點在于如果將脫氧時的溫度設為800℃以下，則成為能夠使用市售的電動碾磨機粉碎的程度的燒結狀態(tài)并且對溶解于王水時的未溶解殘渣的形態(tài)進行分析的結果鑒別PtO及PtO2的存在，而若要在800℃以下的脫氧溫度下減少溶解于王水時的未溶解殘渣，則氫氣流中的脫氧是有效的。
另外，基于以下見解做成如果在空氣存在的情況下向殘存在海綿鉑中的(NH4)2PtCl6通入干燥氫氣，則存在爆炸之患，如果避免上述情況則可安全地進行氫氣還原。
即，本發(fā)明是(1)一種海綿鉑的脫氧方法，其特征在于，在除去海綿鉑中的氧時，通過將海綿鉑預先粉碎為粒徑為2mm以下、在600℃～800℃下進行氫還原處理，進行脫氧，提高回收得到的海綿鉑溶解于王水時的溶解速度，同時減少其溶解于王水時的未溶解殘渣。
(2)海綿鉑的脫氧方法，在上述(1)中，在進行海綿鉑的脫氧之前，預先在600℃～800℃下加熱海綿鉑，分解海綿鉑中的銨鹽后，進行氫還原處理。
(3)根據(jù)上述(1)～(2)中所述的海綿鉑的脫氧方法，將裝入到海綿鉑的脫氧工序中使用的氫還原爐中的海綿鉑，分開小份裝入多個磁性容器內(nèi)，從而減少容器破損時的影響。
(4)一種海綿鉑的回收方法，其特征在于，在800℃以下的溫度下脫氧后，通過電動碾磨機將海綿鉑進行粉碎，然后回收粒徑為2mm以下的海綿鉑。
(5)一種氫還原爐，在海綿鉑的脫氧工序中使用的氫還原爐，在用氬氣置換時將氣體從爐底吹入，并從爐頂抽出，而在使用氫氣時將氣體從爐頂吹入，并從爐底抽出。
(6)氫還原爐，能夠?qū)⒃诤＞d鉑的脫氧工序中使用的氫還原爐分離為加熱部和爐心部，加快脫氧后的冷卻速度，從而提高生產(chǎn)性。
(7)氫還原爐，在海綿鉑的脫氧工序中使用的氫還原爐的密封部的冷卻采用水冷卻，在出現(xiàn)斷水等異常時，爐內(nèi)氣體自動切換為氬氣。
(8)海綿鉑的脫氧方法，預先粗粉碎海綿鉑，然后在真空度為10-5Torr以下、處理溫度為600℃～800℃的條件下，除去海綿鉑中的氧，由此來提高回收海綿鉑溶解于王水時的溶解速度的同時，減少溶解于王水時的未溶解殘渣。
根據(jù)本發(fā)明(1)能夠有效安全地生產(chǎn)粒徑為2mm以下的、溶解于王水時未溶解殘渣少且溶解速度快的海綿鉑。
(2)能夠通過簡易的方法粉碎海綿鉑。
(3)能夠提供容易、安全地對海綿鉑進行脫氧的爐。


圖1表示真空爐升溫時的溫度、真空度隨時間的變化。
圖2表示斷水警報裝置。
圖3表示溶解于王水時的殘渣的比較。
圖4表示溶解于王水的速度及溶解于王水時的殘渣的比較試驗。
圖5表示海綿鉑的SEM相片。
圖6表示氫還原爐的氣體配管的概略圖。
圖7表示氫還原爐的爐心管的概略圖。
圖8表示氫還原爐的加熱部及爐心管的概略圖。
圖9表示作為以往技術的、用還原火焰進行脫氧的處理流程。
圖10表示未溶解于王水的殘渣。
圖11表示在500℃及400℃下的未溶解殘渣。
具體實施例方式
(在氫氣流中的脫氧方法)下面對在氫氣流中進行脫氧的方法進行說明。
本發(fā)明對象的海綿鉑，以包括氧化海綿鉑進而包括(NH4)2PtCl6的海綿鉑作為對象。
尤其，在空氣存在的情況下，在干燥的(NH4)2PtCl6上通入干燥的氫氣時，存在爆炸的危險性，故在操作上需要注意。
但是，通過如下所示地預先加熱海綿鉑，分解掉上述銨鹽就可以避免爆炸的危險性。
在這里，使用于海綿鉑脫氧中的氫還原爐，是用惰性氣體趕出空氣，進行泄漏檢查來確認是否氣體泄漏后，通入氫氣并開始升溫。
為了可靠地實施利用惰性氣體趕出空氣的操作，從爐底通入比空氣重的氣體并從爐頂排出該氣體是有效的。還有，為使脫氧時爐內(nèi)的反應均勻，優(yōu)選的是，將氫氣從爐頂吹入，從爐底抽出。(參照圖6)雖然像上述一樣，僅僅用惰性氣體來趕出空氣是足夠的，但是為了使由氫還原脫氧的海綿鉑中不含有(NH4)2PtCl6，在600℃～800℃，優(yōu)選在750℃～800℃下的大氣中或惰性氣體中，進行預熱，分解掉(NH4)2PtCl6。
是因為若不與氫氣接觸，則不會發(fā)生爆炸。
還有，希望的是，預先將海綿鉑粗粉碎，使得粒徑為20mm以下。是因為盡量使海綿鉑粒子具有大的表面積。
進而，在氫還原爐中，在600℃～800℃的條件進行處理。是因為該溫度范圍是用氫有效地脫去海綿鉑中的氧的溫度。
是因為若溫度低于600℃，則不能有效地進行脫氧，因此，不能生產(chǎn)溶解于王水時殘渣少的海綿鉑。
另外，在比800℃高的溫度時，是因為形成燒結，不能良好地粉碎。進而，成為不能減少溶解于王水時的殘渣的因素。
(氫還原爐)還有，優(yōu)選的是，在海綿鉑的脫氧中使用的氫還原爐，除了配備通常的防止加熱的機構、通風機構外，還具備防止從密封部氣體泄漏的對策、以及停電對策。
如圖7所示，為了防止密封部的熱變形，從密封部氣體泄漏時的著火，優(yōu)選的是，將從加熱裝置隔熱材料末端部到密封部的距離(2)設為100mm以上，密封部的冷卻是通過在爐心管側(cè)焊接冷卻管道(3)，在爐罩側(cè)設置水冷套(4)來冷卻。
優(yōu)選的是，在斷水、停電等異常情況時，使爐內(nèi)氣體自動切換為惰性氣體(例如氬氣)，設置如圖2所示的斷水警報裝置，以便在水位異常時，切換吹入爐內(nèi)的氣體的閥門(參照圖6)。
如圖6所示，比空氣還重的氬氣，是經(jīng)由V1→V2→V3從爐底吹入爐頂，然后經(jīng)由V4(三向閥)→V5排出到室外。
另一方面，氫氣是經(jīng)由V6→V7→V4(三向管)從爐頂吹入到爐底，然后經(jīng)由V8排出到室外。
還有，圖2的斷水報警裝置，是使用透明氯乙烯等材質(zhì)制作，重要的是使能夠通過目視來確認水從內(nèi)槽底板孔排出的情況。
在海綿鉑脫氧時，裝入到氫還原爐的海綿鉑優(yōu)選采用分為小份裝入4～7個磁性容器中，極力減少加熱時容器破損造成的影響。
在處理像海綿鉑一樣的貴金屬時，重要的是，提高處理速度，減少工序內(nèi)裝置，極力降低利息負擔。希望的是，使用于海綿鉑的脫氧中的氫還原爐采用能夠分離為加熱部與爐心部、且提高脫氧后的冷卻速度，從而能夠提高生產(chǎn)性的結構。
作為提高冷卻速度的對策，采用的有，將爐心管拔出的方法和開放加熱部的方法，但優(yōu)選采用不僅設置面積少而且構造也簡單的開放加熱部的方法(參照圖8)。
另外，更優(yōu)選的是，在開放后，使用風扇機等進行強制冷卻，優(yōu)選選用SUS制的爐心管，以使爐心管耐得住急劇的熱沖擊。
更具體來說，如圖8所示，在氫還原時取下上側(cè)加熱裝置(位置(5)，在冷卻時上置上側(cè)加熱裝置(位置(6))，從而，提高冷卻速度。
(真空中的脫氧方法)在真空處理中，以10-5Torr以下的高真空度、處理溫度為600℃～800℃的條件下進行處理時，可有效地進行脫氧。由此，使海綿鉑中的氧少于300ppm，能夠生產(chǎn)溶解于王水時殘渣少的海綿鉑。
然而，需要能夠產(chǎn)生高度真空(10-5Torr以下)的裝置，考慮到維護等，優(yōu)選的是在氫氣流中進行脫氧。
下面對真空中的脫氧方法進行說明。
如圖1中的真空爐等升溫時的溫度、真空度隨時間的變化所示，PtO2、PtO的分解發(fā)生在600℃左右(真空度下降)，因此，如果在真空中進行，則脫氧溫度優(yōu)選600℃以上。
用于海綿鉑的粉碎的電動輾磨機，為了防止海綿鉑粉末由于靜電而產(chǎn)生的附著，優(yōu)選采用全不銹鋼制的。
另外，如果海綿鉑的脫氧溫度為800℃以上，則海綿鉑形成燒結，粉碎變得困難的同時，在使用電動輾磨機(市售的比奇攪拌機)進行粉碎時，存在比奇攪拌機的刀部破損而混入產(chǎn)品中的問題，故為不優(yōu)選。
因此，如果在真空下進行脫氧，則希望的是，在600℃～800℃下進行。
實施例(實施例1)對10-5Torr真空下脫氧、氫氣氣流中脫氧、使用以往方法脫氧的海綿鉑進行了氧含量分析及未溶解于王水的殘渣確認試驗。
表2表示氧分析結果，圖3表示將未溶解于王水的殘渣進行比較試驗的結果。
表2氧分析結果的比較(以5L/min吹入氫氣)

確認了在10-5Torr×600℃及氫氣流×800℃下脫氧的海綿鉑的情況下，能夠使海綿鉑中的氧≤300ppm，且能夠使溶解于王水時的殘渣減少。
在10-5Torr×600℃的條件下，也能生產(chǎn)海綿鉑中的氧≤300ppm且溶解于王水時的殘渣少的海綿鉑，但如果考慮需要產(chǎn)生高真空的裝置、維護等，優(yōu)選的是在氫氣流中進行脫氧。
(實施例2)對于用氫還原爐脫氧的海綿鉑和其他公司的海綿鉑，進行了確認溶解于王水時溶解速度以及溶解于王水時的殘渣的試驗。
得到的結果是通過氫還原進行脫氧的海綿鉑，不僅溶解速度快、而溶解于王水時的殘渣量也少。
還有，在氫氣流中800℃下脫氧的海綿鉑，因為與形成燒結的B公司產(chǎn)品相比，如圖5所示地沒有形成燒結，所以粒子間有適度的空隙。由此認為如圖4所示溶解速度變快，溶解于王水時的殘渣少。
(實施例3)將熱處理溫度降為800℃以下的海綿鉑，可通過市售的比奇攪拌機粉碎，并且與下述的比較例1相比，能夠?qū)⒎鬯樗俣忍岣叩?kg/人·小時。
(比較例1)在比800℃高的高溫下熱處理過的海綿鉑形成燒結，因此為了回收到2mm以下的海綿鉑，用SUS刮刀等粗粉碎后，用研缽等進行細粉碎，粉碎速度為1.5～2kg/人·時間左右。
(實施例4)
比較了開放氫還原爐的加熱部并使用風扇機進行強制冷卻時的冷卻速度、和不開放氫還原爐的加熱部進行冷卻時的冷卻速度。
在開放加熱部、使用風扇機進行強制冷卻情況下，能夠用1小時左右將溫度從800℃降到100℃，一天可進行2批操作。與下述的比較例2相比，效率高。
(比較例2)在不開放加熱部的情況下，冷卻時間花費4小時以上，一天只能夠進行1批操作。
權利要求
1.一種海綿鉑的脫氧方法，其特征在于，在除去海綿鉑中的氧時，通過將海綿鉑預先粉碎為粒徑為2mm以下、在600℃～800℃下進行氫還原處理，進行脫氧，提高回收得到的海綿鉑溶解于王水時的溶解速度，同時減少其溶解于王水時的未溶解殘渣。
2.根據(jù)權利要求1所述的海綿鉑的脫氧方法，其特征在于，在進行海綿鉑的脫氧之前，預先在600℃～800℃下加熱海綿鉑，分解海綿鉑中的銨鹽后再進行氫還原處理。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的海綿鉑的脫氧方法，其特征在于，將裝入到海綿鉑的脫氧工序中使用的氫還原爐中的海綿鉑，分開小份裝入多個磁性容器內(nèi)，從而減少容器破損時的影響。
4.一種海綿鉑的粉碎方法，其特征在于，在800℃以下的溫度下脫氧后，通過電動碾磨機將海綿鉑進行粉碎，回收粒徑為2mm以下的海綿鉑。
5.一種氫還原爐，在海綿鉑的脫氧工序中使用的氫還原爐，在用氬氣置換時將氣體從爐底吹入，并從爐頂抽出，而在使用氫氣時將氣體從爐頂吹入，并從爐底抽出。
6.一種氫還原爐，能夠?qū)⒃诤＞d鉑的脫氧工序中使用的氫還原爐分離為加熱部和爐心部，加快脫氧后的冷卻速度，從而提高生產(chǎn)性。
7.一種氫還原爐，在海綿鉑的脫氧工序中使用的氫還原爐的密封部的冷卻采用水冷卻，在出現(xiàn)斷水等異常時，爐內(nèi)氣體自動切換為氬氣。
8.一種海綿鉑的脫氧方法，預先粗粉碎海綿鉑，然后在真空度為10-5Torr以下、處理溫度為600℃～800℃的條件下，除去海綿鉑中的氧，由此來提高回收得到的海綿鉑溶解于王水時的溶解速度的同時，減少溶解于王水時的未溶解殘渣。
全文摘要
一種海綿鉑的脫氧方法，在除去海綿鉑中的氧時，預先將海綿鉑粉碎后，在氫還原爐中600℃～800℃下保持，提高回收得到的海綿鉑溶解于王水時的溶解速度，同時減少其溶解于王水時的未溶解殘渣。因此，根據(jù)本發(fā)明的海綿鉑的脫氧裝置及方法，可有效安全地生產(chǎn)粒徑為2mm以下、溶解于王水時未溶解殘渣少、溶解速度快的海綿鉑。
文檔編號C22B5/12GK1766139SQ20051008218
公開日2006年5月3日 申請日期2005年7月4日 優(yōu)先權日2004年9月24日
發(fā)明者榊浩二, 岡本秀則, 竹林一彰 申請人:日礦金屬株式會社