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Verfahren zur Gewinnung von reinem Iridium Bei der Gewinnung von Iridium
wird das Metall gewöhnlich aus einer Lösung als das unlösliche Salz Ammoniumiridicltlori<1
(NH4)2 [IrCls] ausgeschieden. Durch Erhitzen wird reines Iridium aus diesem Salz
gewonnen.
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Klantmt es auf einen hohen Reinheitsgrad des Iridiums an, so müssen
Blei und andere Metalle der Matittgruppe, insbesondere Rhodium, Ruthenium und Platin,
aus dem ungereinigten Salz entfernt werden, bevor es der Wärmeeinwirkung ausgesetzt
wird. Zu diesem Zweck ist ihre Abscheidung in Form von Sulfiden bekannt. Bei den
bekannten Verfahren wird eine saure Lösung des Chlorids H3 [IrCle1 lange Zeit hindurch
mit Schwefelwasserstoff gesättigt. Die sich nach diesem Verfahren ergebende lienge
reinen Iridiums ist jedoch gering, und obwohl sie sich durch Umwandeln des Chlorids
in sein Natriumsalz Na. [Ir C18] und sorgfältige Kontrolle des Säuregrades dieser
Salzlösung während der Behandlung mit Schwefelwasserstoff vermehren läßt, bleibt
das Verfahren bei großtechnischer Anwendung umständlich und langwierig.
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Gemäß der Erfindung wird unreines Ammoniumiridichlorid in Gegenwart
eines Reduktionsmittels in Wasser gelöst, so daß sich eine Ammoniumiridochloridlösung
ergibt. Die Verunreinigungen werden aus dieser Lösung mittels fraktionierter Abscheidung
mit einemAmmonium-oderAlkalimetall-sulfid, -hydrosulfid, -polysulfid oder -thiosulfat
entfernt. Dieses Verfahren läßt sich leichter überwachen als das bekannte, bei dem
Schwefelwasserstoff in beständigem Gasstrom durch die Lösung geleitet wird, und
ergibt eine reiche Ausbeute von Iridium großer Reinheit.
Das Reduktionsmittel
zur Umwandlung des unlöslichen Chlorids in ein lösliches Chlorid kann dasselbe sein
wie das Fällmittel, es können aber auch andere Reduktionsmittel, wie z. B. Natriumnitrit
oder ein Ammonium- oder Alkalimetallformat, verwendet werden. Zweckmäßigerweise
wird Ammoniumstilfid in zur Umwandlung des gesamten Ausgangschlorids in lösliches
Ammoniumiridochlorid hinreichender Menge verwendet. Auf den darauffolgenden Stufen
des Verfahrens können kleine Mengen Ammoniumsulfid als Fällmittel zugesetzt werden,
worauf die Lösung auf eine Temperatur von 70° C oder mehr erhitzt und wieder abgekühlt
wird: die abgeschiedenen, Sulfide lassen sich dann durch Filtern entfernen. Während
des Verfahrens genügt für die Lösung ein Säuregrad von 1 bis 3 ph. also weniger
als bei den bekannten Verfahren mit Schwefelwasserstoff.
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Das Verfahren läßt sich fortsetzen, bis ein Versuch mit einer Probe
der Lösung ergibt, daß Verunreinigungen nur noch in zulässiger Menge vorliegen.
Wenn beispielsweise der Reinheitsgrad des Iridiums 99,9 % sein soll und das Ausgangssalz
die übliche Reinheit aufweist. genügen vier Behandlungen der Lösung mit kleinen
Mengen Ammoniumstilfid. Wenn jedoch Iridium von höchster Reinheit hergestellt werden
soll, also Iridium, das bei spektrographischer Untersuchung keinerlei Spurenmetalle
mehr aufweist muß ein ausgedehnteres Reinigungsverfahren durchgeführt werden. Auf
der Ausgangsstufe können Unreinigkeiten, wie z. B. Beimischungen von Platin, Rhodium
und Ruthenium bis zu io % vorhanden sein. Blei, Eisen und Kupfer können außerdem
in Mengen von etwa 1 % vorliegen. Bei Anwesenheit von sehr viel Platin empfiehlt
sich die vorherigeEntfernungüberschießender Mengen nach irgendeinem anderen bekannten
Verfahren.
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Als Beispiel der Herstellung eines spektrographisch reinenIridiumsgemäß
derErfindungdiene das folgende: i kg Ammoniumiridichlorid handelsüblicher Reinheit
(4i,9 % Iridiumgehalt) wird unter Beigabe von 5 1 heißen destillierten Wassers in
eine Silicatschale der erforderlichen Größe gefüllt. Das Salz wird durch die allmähliche
Zugabe von 400 ccm einer 16prozentigen Ammoniumsulfidlösung als Ammoniumiridochlorid
in Lösung gebracht. Die Lösung wird i Stunde lang gekocht, abgekühlt und gefiltert.
Das Filtern ergibt einen Niederschlag von etwa 9 g Sulfid. Die Lösung wird nunmehr
mit 25 ccm einer 16prozentigen Ammonitimsulfidlösung behandelt, bis zum Kochen erhitzt
und dann zum Abkühlen stehengelassen. Wiederum werden 9 g Sulfidpräzipität abgefiltert.
Diese Behandlung wird sechsmal unter jedesmaliger Beigabe von 25 ccm Ammoniumsulfid
wiederholt. Durchschnittlichwerden schätzungsweise 8g Sulfidpräzipität nach jeder
fraktionierten Abscheidung abgefiltert. Auf dieser Verfahrensstufe wird das meiste
Iridium als Ammoniumiridichlorid durch Oxdation mit 300 ccm reiner Salpetersäure
und darauffolgende Zugabe von Zoo g Ammoniumchlorid aus der Lösung zurückgewonnen.
Die Oxydation vollzieht sich durch vierstündiges Kochen der Lösung. Das lridiumsalz
wird abgefiltert und mit einer Ammoniumcliloridlösung gewaschen.
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Eine zu reinem Metall verbrannte Probe des Chlorids zeigt nun bei
spektrographischer Untersuchung Spuren von Rhodium, Palladium und Blei. Die Reinigung
wird infolgedessen mit sehr reinen Reagenzien fortgesetzt. o.88o kg Animoniumiridichlorid
der bisher erhaltenen Reinheitsstufe werden unter Zugabe von 350 ccm einer
:@minoniumsulfidlösung in 7,5 1 heißen destillierten Wassers aufgelöst. Nach dem
Kochen. Abkühlen und Filtern lassen sich 28 g Sulfidniederschlag abfiltern. Die
Lösung wird nun dreimal mit je 25 ccm einer Ammoniumsulfidlösung behandelt. Jedesmal
wird die Lösung gekocht, zum Abkühlen stehengelassen und filtriert. Auf jeder Stufe
werden etwa 4 g Sulfidpräzipität durch das Filtern entfernt. Die Lösung wird dann
durch Kochen mit 300 ccm Salpetersäure oxydiert, worauf Zoo g Ammoniumchlorid
zugegeben werden. Das reine Ammoniumiridichlorid wird abgefiltert und niit einer
Amrüoniumchloridlösung gewaschen.
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Eine spektrographische Prüfung des aus dem Abfunken einer Iridiumsalzprobe
erhaltenen Iridiums zeigt nun das folgende Ergebnis: Rhodium nicht zu entdecken
(w-eiiiger als o.ooi Oj'o), Platin nicht zu entdecken (weniger als o.ooi %), Palladium
nicht zti entdecken (viel weniger als o,ooi %), Blei nicht zu entdecken (weniger
als o,oooi%). Um das Metall zu erhalten. wird das reine Ammoniumiridichlorid in
eine tiefe Silicatschale gefüllt und mit einer flachen Silicatschale bedeckt. Die
zugedeckte Schale wird in einen 'fuffelofen gestellt, durch den Wasserstofft geleitet
wird. Der NIuffelofen wird dann allmählich auf eine Temperatur von 700° C erhitzt
und 30 Minuten lang auf dieser Temperatur gehalten. Während der ganzen thermischen
Zersetzung wie auch während der darauffolgenden Abkühlung wird die Wasserstoffatmosphäre
in der Schale erhalten. Zur Entfernung von Silicaten wird das Iridium mit Hvdrofluorsäure
behandelt. Die Endreinigung erfolgt dann durch aufeinanderfolgende Behandlungen
mit verdünnter aqua regia und verdünnter Salpetersäure. - Das metallische Iridium
wird darin 2 Stunden lang in einer Wasserstoffatmosphäre bei 5oo bis 6oo° C erhitzt.
Die Ausbeute an spektrographisch reinem Iridium ist 0,318 kg oder 76 0/0.
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Das Verfahren sei noch an deni Beispiel der Herstellung handelsüblich
reinen Iridiums in größerer Menge erläutert: 16,333 kg unreines Ammoniumiridichlorid
mit o,4 % Platin, i,o % Rhodium, 1,6 % Ruthenium und 36,5 % Iridium werden unter
Zugabe von 9o 1 Wasser in Silicatschalen gefüllt. Durch die allmähliche Beigabe
von 6,54 1 16prozentiger Ammoniumsulfidlösungwird das Salz als Ammoniumiridochlorid
in Lösung gebracht. Die Lösung wird auf 70° C erhitzt, abgekühlt und zur Abscheidung
des Ammoniumsulfidniederschlags gefiltert. Nunmehr wird die Lösung mit 0,42 1 16prozentiger
Ammoniumstilfidlösting behandelt, auf 70"' erhitzt,
abgekühlt und
das _lmmoiiiumsulfidpräzipität abgefiltert. Dieser Vorgang wird mit einer weiteren
Beigabe voll 0,42 1 161irozentiger Ammoniumsulfidlösung wiederholt. Das Gesamtgewicht
der auf diese `'eise erhaltenen Ammoniumsulfidniederschläge heträgt 0,977 kg. Ihr
Iridiumgehalt ist 10,7-9% des in dem unreinen Ausgangssalz Anlmotiiumiridichlorid
enthaltenen Iridiums. Auf dieser Stufe des Verfahrens wird der größte Teil des Iridiums
als :\mmoniumiridichlorid aus der Lösung zurückgewonnen, indem dieLösung mit 5,461
reiner Salpetersäure oxydiert und darauf mit 14,8-11 einer 22.5prozentigen Ammoniumchloridlösung
gemischt wird. Die Oxydation geschieht durch 3'/2Stündiges Kochen. Das Iridiumsalz
wird abgefiltert und mit halbgesättigter _\mmoniumchloridlösung gewaschen. Es ergibt
sich eitle Ausbeute von 12.532 kg Ammoniumiridichlorid mit o,i % Rhodium, 0,1 0/0
Ruthenium und .I2.5 % Iridium. Das in diesem Salz enthaltene Iridium entspricht
89,22 % des Iridiumgehalts des unreinen Ausgangssalzes.
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Die Reinigung wird durch Lösung der 12.512 kg Ammoniumiridichlorid
mit o,i 0'o Rhodium und 0,1 % Ruthenium iti 72 I Wasser unter Beigabe von 5,o41
16prozentiger Ammoniumsulfidlösung fortgesetzt. Wiederum wird nach Erwärmen auf
70° C und darauffolgender Abkühlung der Ammoniumstilfidniederschlag abgefiltert.
Die Lösung wird nun zweimal mit je 0,32 1 16prozentiger Ammoniumsulfidlösung
behandelt. Jedesmal wird die Lösung auf 70- C erhitzt, abgekühlt und filtriert.
Es ergibt sich eine Gesamtmenge von 0,422 kg Ammoniumsulfidniederschlägen, deren
Iridiumgehalt 6,73 0/0 des im unreinen Ausgangssalz enthaltenen Iridiums ausmacht.
Der Großteil des in der Lösung enthaltenen Iridiums wird durch Oxydation mit 4,18
1 reiner Salpetersäure mit darauffolgender Zugabe von 11, 2 1 22.5prozentiger Ammoniumchloridlösung
gewonnen. Die Oxydation vollzieht sich durch 4stündiges Kochen. Das reine Salz wird
abgefiltert und mithall>gesättigterAmtnoniumchloridlösunggewaschen. Man erhält 11,498
kg reines Ammoniumiridichlorid mit 42,8% Iridium. Das Ammoniumiridichlorid wird
in der im vorhergehenden Beispiel beschriebenen Weise zu Metall umgewandelt. Die
Iridiumausbeute beträgt 82,44"/o des Gehaltes im unreinen Ausgangssalz.
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Eilte spektrographischeAnalyse einer Metallprobe zeigt das folgende
Ergebnis: Rhodium vorhanden (o,ooi %), Platin vorhanden (weniger als o,ooi %), Palladium
vorhanden (weniger als o,ooi %), Blei vorhanden (weniger als o,oooi %).