铱作为铂族金属中熔点最高（2443℃）、化学稳定性最强的元素，在氢能催化、半导体制造、航天涂层等领域具有不可替代性。然而，全球铱储量仅占铂族金属总量的0.001%，且90%以上以伴生矿形式存在，导致其回收提纯技术成为制约产业发展的关键瓶颈。本文系统阐述了基于LC系列离心萃取机的铱回收工艺，通过“物理预处理-化学溶解-多级萃取-电解精炼”全流程优化，实现铱回收率突破98%、纯度达99.99%的技术突破，并结合山东联萃提供的免费中试试验与样机试用服务，为贵金属资源循环利用提供可复制的工业化解决方案。

关键词

铱回收；LC离心萃取机；氯铱酸铵沉淀；电解精炼；中试免费试验

1. 铱回收的技术背景与挑战

铱资源高度稀缺，全球年产量不足10吨，但其在质子交换膜燃料电池（PEMFC）催化剂中的用量占比已达15%。传统回收工艺存在三大痛点：

1. 原料复杂性：废催化剂、电子废料等二次资源中铱含量低至0.1%-5%，且与铂、钌等金属形成固溶体，分离难度大；

2. 工艺冗长性：典型湿法流程需经历12-15步化学转化，单线处理周期超过72小时；

3. 能耗与成本：火法熔炼温度需达1600℃以上，能耗占生产成本40%以上，且产生大量含氯废气。

LC系列离心萃取机通过超重力场强化传质，将单级分离时间缩短至秒级，溶剂夹带率低于0.1%，为铱回收提供技术突破口。

2. 铱回收核心工艺流程设计

2.1 物理预处理：杂质剥离与富集

针对含铱废催化剂（如铱钛网、铱炭载体），采用“多级筛分+高温裂解”组合工艺：

• 机械分离：通过振动筛分设备分离石英砂、金属碎屑等粒径＞50μm的杂质；

• 热解净化：在惰性气氛回转窑中于900℃裂解有机涂层，使铱纯度从60%-75%提升至85%以上。

某氢能企业应用该工艺后，废催化剂处理量从2吨/天提升至10吨/天，有机物去除率达99.2%。

2.2 化学溶解：氯配盐体系构建

将预处理后的物料与锌、铋等金属熔炼为合金，经酸溶和高温熔融处理转化为氯铱酸（H₂IrCl₆）溶液：

1. 合金化：在1200℃下将铱与锌按1:5质量比熔炼，使铱以细粉形式分散于合金中；

2. 酸溶除杂：用6mol/L盐酸溶解合金，铱以[IrCl₆]²⁻形式进入溶液，而锌、铁等杂质形成沉淀；

3. 氧化转化：加入硝酸将[IrCl₆]²⁻氧化为[IrCl₆]³⁻，提高后续萃取选择性。

该步骤铱溶解率可达99.5%，溶液中铱浓度稳定在80-120g/L。

2.3 多级萃取：LC系列设备实现深度分离

采用LC-650型离心萃取机构建五级逆流萃取系统，关键参数如下：

• 萃取剂体系：以P507（2-乙基己基磷酸单-2-乙基己基酯）为萃取剂，磺化煤油为稀释剂，相比（O/A）控制为1:1；

• 动态混合：通过阿基米德螺旋通道设计，使物料在8级逆流混合中实现浓度梯度驱动的定向传质，单级停留时间≤3秒；

• 抗乳化设计：独立混合室结构使转鼓仅负责分离，搅拌桨根据物料黏度定制，乳化夹带率<0.05%。

某稀土冶炼项目应用该系统后，铱与铂、钌的分离系数分别达1200和850，较传统萃取塔效率提升20倍。

2.4 电解精炼：原子级提纯

对萃取后的氯铱酸溶液进行电解还原：

• 电极材料：阳极为钛基氧化铱，阴极为纯铱板；

• 电解条件：在3-5V直流电场作用下，控制电流密度1.2-1.5A/cm²，温度60-80℃；

• 产物特性：Ir⁴⁺离子在阴极还原为单质铱，电流效率达92%以上，海绵铱纯度超过99.5%。

通过72小时连续电解，可进一步去除ppm级铂、金杂质，使铱纯度提升至99.99%以上。

小中试免费试验与样机试用服务

为降低企业技术风险，山东联萃推出7-30天免费试用周期，服务内容涵盖：

1. 工艺设计支持：根据物料特性定制搅拌桨叶角度、转鼓直径等参数；

2. 设备调试优化：48小时内完成现场调试并优化工艺参数；

3. 操作培训指导：提供从进料控制到电解精炼的全流程操作规范；

4. 数据验证报告：出具包含回收率、纯度、能耗等关键指标的对比分析报告。

某半导体企业利用LC-50型设备在15天内完成新型铱化合物回收工艺包设计，较传统方法缩短研发周期90%。目前，该服务已覆盖氢能催化、电子特气、医药中间体等15个行业，技术成熟度获行业广泛认可。