高纯度铱怎么提纯？

铱作为铂族金属中化学性质最稳定的元素，因其超高熔点、耐腐蚀性和催化活性，在航空航天、电子芯片、精密仪器等高端领域不可或缺。但天然铱常与铂、钌、铑等金属伴生，且矿石中含量极低，要获得纯度 99.99% 以上的高纯度铱，需经过多步精密提纯工艺，每一步都对技术精度有严苛要求。

预处理：从矿石到粗铱的初步分离

高纯度铱的提纯始于原料预处理。含铱矿石经破碎、球磨后，通过浮选法富集铂族金属精矿，再采用 “火法熔炼 - 湿法浸出” 联合工艺分离基体金属。在 1200℃高温下，精矿与熔剂反应生成合金，冷却后用王水浸出，使铂、钯等易溶金属进入溶液，而铱、钌等形成不溶残渣，实现初步分离。

对于二次资源（如废催化剂、失效电极），预处理则需先去除有机杂质。通过高温氧化焙烧（600-800℃）分解碳氢化合物，再用稀硝酸溶解贱金属，得到含铱的富集物。这一步的关键是控制焙烧温度，避免铱在高温下形成难以溶解的氧化膜。

核心提纯：化学分离与精制技术

氧化挥发法分离钌、锇

铱与钌的分离是提纯的难点。将粗铱粉末与过氧化钠混合，在 600℃熔融状态下，钌被氧化为易挥发的四氧化钌（RuO₄），通过通入氧气将其带入吸收塔回收；残留的铱转化为铱酸钠，用稀酸溶解后得到含铱溶液。此过程需严格控制温度和氧化时间，防止铱被过度氧化损失。

溶剂萃取法深度除杂

针对溶液中的铂、钯、铑等杂质，采用选择性萃取剂（如二丁基卡必醇）进行分离。调节溶液酸度至 4-6mol/L，萃取剂与铂、钯形成有机配合物进入有机相，而铱留在水相；再用稀盐酸反萃有机相回收铂、钯，水相中的铱则进入下一步提纯。通过多级萃取，可将铂、钯杂质含量降至 0.001% 以下。

离子交换法精制高纯度铱

将含铱溶液调节至酸性，通过阴离子交换树脂柱时，铱的氯配合物（如 [IrCl₆]²⁻）被树脂选择性吸附，而其他金属离子随废液流出。用稀盐酸洗脱树脂上的铱，得到高纯度铱溶液。这一步需精准控制流速和酸度，确保树脂对铱的吸附率超过 99.9%。

最终提纯：从溶液到金属铱的转化

高纯度铱溶液经蒸发浓缩后，加入氯化铵沉淀出氯铱酸铵（(NH₄)₂IrCl₆），通过多次重结晶去除微量杂质。将纯净的氯铱酸铵在氢气气氛中加热至 800℃还原，得到金属铱粉；最后经真空电弧熔炼或电子束熔炼，去除残留气体和痕量杂质，获得纯度 99.99% 以上的致密铱块。

纯度检测需采用辉光放电质谱仪（GDMS），可检测出 ppb 级（十亿分之一）的杂质元素。对于航空发动机单晶叶片等极端环境用铱材，还需通过高温时效处理，确保其在 1800℃下仍保持稳定的物理性能。

高纯度铱的提纯是对冶金技术的极致考验，每一步工艺的精度都直接影响最终产品质量。随着航天发动机、量子芯片等领域对铱材纯度要求的提升，新型萃取剂研发和自动化提纯设备的应用，将推动铱提纯技术向更高精度迈进。