[科普中国]-加压氮气还原法

加压氮气还原法(hydrogen pressure reduction)是指在压煮界内用氢气使水溶液中的金属水溶物还原成金属化合物或低价离子的化学提取方法。过程的特点是用氮气作还原剂，在高温、加压、适宜的溶液酸碱度以及使用催化剂和添加剂条件下，发生还原并沉出金属、氧化物或硫化物，或只将溶液中的高价金属离子还原为低价金属离子。

简介加压氮气还原法(hydrogen pressure reduction )是指在压煮界内用氢气使水溶液中的金属水溶物还原成金属化合物或低价离子的化学提取方法。过程的特点是用氮气作还原剂，在高温、加压、适宜的溶液酸碱度以及使用催化剂和添加剂条件下，发生还原并沉出金属、氧化物或硫化物，或只将溶液中的高价金属离子还原为低价金属离子1。

发展历史1859年，就有人用此法沉淀析出银和汞。1901~1931年期间，人们对这种方法进行了大量的研究，并成功地从水溶液中沉淀析出了金属铜、镍、钴、铅、铋、砷、锑、铂和铱。自1955年工业上开始用这种方法生产铜、镍、钴粉以来，相继建成了许多这类工厂，有的工厂规模年产金属在万吨以上。现今，高压氢还原金属分离和生产纯金属或金属化合物的一种新方法。也是加压湿法冶金的一种重要部分1。

应用高压氮还原在湿法冶金中主要用于生产金属粉末、分离金属、生产金属氧化物。

（1）生产金属粉末

工业上用高压氢还原法生产金属粉末的工艺过程包括溶液制备和净化、还原、分离及干燥。还原在压煮器内进行。压煮器装有搅拌器、挡板、加热或冷却蛇形管以及原料和气体的进出口。工业上用高压氢还原从酸性溶液中生产铜粉、镍粉、钴粉。二价铜盐较容易还原，因此无论氢气氨溶液或酸溶液中的二价铜盐都能均匀而快速地进行反应。不需加催化剂。

（2）分离金属

当溶液中含有不止一种金属时，可通过高压氢还原分别沉淀析出各种金属粉末而实现金属的分离。其原理在于各金属的电极电位值不同，控制不同的条件就可将它们自溶液中逐个沉淀析出。

（3）生产金属氧化物

从含六价铀溶液中沉淀析出UO2是高压氢还原法生产氧化物的典型例子。从热力学判断，只有在非常高的温度下，氢才能将抽化合物还原成金属铀。然而氢能将六价铀还原为四价铀并沉淀出UO22。

展望由于高压氢还厦具有设备紧凑，占地面积少、污染程度轻、金属回收率和生产效率均高、加工费低特点，今后可望应用于（1）直接自有机溶剂中制取金属粉末和（2）生产涂层粉末。

（1）直接自有机溶剂中制取金属粉末

从萃取铜、镍或铁等之后的脂肪羧酸或二(2-乙基己基)磷酸的有机相中，用高压氢还原直接得铜、镍、铁粉，以省去反萃取步骤，从而缩短了生产过程。这种方法有可能逐步代替溶液电解沉积生产金属的方法。

（2）生产涂层粉末

用氢气自溶液中沉淀析出金属时。可生产极便宜的一层物料包裹在另一物料上的粉末，即所谓涂层粉末。这种具有特殊成分的粉末，极便于在烧结过程中成为合金或金属陶瓷。因而可作为合金原料或材料表面的涂层原料。涂敷金属或化合物涂层的材料，往往具有一些在现代科学技术中极有用的性质。可将金属镍或钴粉涂在金属〔如钨、钼、钛、银等)，金属氧化物(如二氧化钛、二氧化锆、五氧化二钒)，碳化物(如碳化硅、碳化钛，碳化钨、碳化铬等)，硼化物〔如硼化钛、硼化钒、硼化铬等)，及陶瓷、玻璃和石墨等上面，涂镍的铝、涂镍的石墨、涂镍的硅藻土及涂镍的碳化钨都已作为产品而进行生产。可以预料，凡能被氢自溶液中还原出来的金属，皆可涂在任一料心上，凡能被氮自溶液中沉淀析出的氧化物也可涂在任一料心上3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学