自然界中铑以103Rh同位素的形式存在。较稳定的放射性同位素包括101Rh(半衰期3.3年)、102Rh(半衰期207天)、102mRh(半衰期2.9年)以及99Rh(半衰期16.1天)。目前已发现20多个放射性同位素,同位素质量从92.926u(93Rh)至116.925u(117Rh)。这些同位素的半衰期大部分都在一小时以内,除了100Rh(半衰期20.8小时)和105Rh(半衰期35.36小时)。
铑存在于铂矿中,在精炼过程中可以集取而制得。
我国铂金属资源比较,铂金属矿床分布在10个省、自治区,甘肃、云南、四川和黑龙江的储量较多,这四省的储量占全国储量的94.6%。其他省区如河北、青海、新疆、北京、内蒙古也有一些小矿点,但储量甚少。从1996年我国铂矿、钯矿与铂钯(未分)矿保有储量看,我国的铂矿和钯矿主要分布在甘肃,分别占全国铂矿与钯矿的90.7%与91.3%,其次是河北,分别为5.8%和2.3%。其他省区只占极少份额。铂钯(未分)矿主要在云南,占全国的66.8%;其次是四川,占全国的25.5%。
其他几种铂族金属的分布也主要在甘肃、云南和黑龙江。甘肃省的铑、铱、锇、钌储量分别占其全国储量的59.3%、64.4%、74.0%、84.9%;云南分别占39.4%、29.4%、9.8%、13.2%。这两个省的相应数据相加,除了锇都占到全国储量的95%以上;只是云南的锇储量(占9.8%)稍逊于黑龙江(占15.2%)。我国铂族金属资源有以下特点:
(1)资源分布集中。我国的铂族金属资源95%以上分布于甘肃、云南、四川、黑龙江和河北5省,其中仅甘肃省就占全国储量的57.5%。这几个省的储量集中于甘肃金川、云南金宝山和四川杨柳坪三个大型矿床。
(2)矿石品位低,铂族元素以铂、钯为主,且铂大于钯。全国铂族金属矿的平均品位为0.796g/t,Pt品位0.341g/t,Pd品位0.386g/t,Os+Ir品位0.041g/t,Rh+Ru品位0.028g/t。以铂族金属为主的矿床,品位为1.468g/t,富矿品位2.33g/t;与铜镍共生的铂族金属品位0.768g/t,铜镍矿中伴生的铂族金属品位0.436g/t。国外几个大型铂矿床的平均品位为:南非布什维尔德杂岩3.1-17.1g/t,麦伦斯基层30~60g/t,俄罗斯诺里尔斯克6~350g/t,加拿大萨德伯里3.34g/t,美国斯蒂尔沃特147g/t。相比之下,我国铂族金属矿的品位是十分低的。
(3)矿床类型多样,但大部分储量集中于共生或伴生矿。我国铂族金属矿床类型有岩浆熔离型、热液再造型和砂铂矿,还有一些含在黑色岩系、热液或夕卡岩型多金属矿床及斑岩铜钼矿中。按全国矿产储量(1985)确定的铂族金属参考工业指标,原生矿的边界品位为0.3~0.5g/t,工业品位为0.5g/t。可将我国铂族金属矿床分为单一矿、共生矿和伴生矿三类,根据1996年的统计资料,93.4%的铂族金属(探明储量)与铜镍硫化物、多金属共生或伴生。
铑原子的外电子层构型为[Kr]4d85s1。铑有从-1到+6八种价态,其特征氧化态是+3。铑是铂族金属中在高温下质量挥发损失小的金属之一。铑在空气和氧中加热,当加热温度低于其氧化物的分解温度时,没有挥发损失;但其氧化物分解温度时,铑的挥发损失与温度成直线关系。
铑易生成以Rh3+为中心离子的配合物,常见的配位基有CN–、NO2–、NH3、H2O和卤素等。卤配盐中的Na3RhCl4、K3RhCl6易溶于水,(NH4)3RhCl6在水中溶解度大,在饱和氯化铵溶液中溶解度小,不溶于乙醇。铑的化学稳定性好,常温下不与氧、硫、氟、氯、无机酸反应,甚至在王水中也溶解很慢,细粉状铑稍溶于硝酸或含空气的盐酸。铑在空气中加热,于不同温度下分别生成Rh2O3、RhO、Rh2O。Rh2O3在1386K温度下分解为RhO,RhO在1394K分解为Rh2O,Rh2O的分解温度为1400K。铑与热浓硫酸、热氢溴酸、次氯酸钠和卤素反应。在氯气中加热铑至赤热,会生成不溶于水也不溶于酸的土红色无水三氯化铑。铑与熔融的酸式硫酸盐、氰化物、碱金属硝酸盐、碱金属过氧化物反应,但不与熔融的金、银、汞、钠、钾起反应,易与铅、锡、锗、镍、铁等形成金属间化合物。氢气、锌、铜、Cr2+、Ti3+能将水溶液中的Rh3+还原成金属。
铑主要来自含铂族金属铜镍共生硫化矿。这种共生硫化矿经过重选、浮选后得到含铂族金属铜镍共生硫化矿精矿。在含铂族金属铜镍共生硫化矿精矿熔炼和吹炼过程中,贵金属富集在中间产物高镍锍或铜镍合金中。从高镍锍或铜镍合金中提取铜和镍并进一步富集铂族金属后,得到品位在40%左右的铂族金属精矿。从含铂族金属铜镍共生硫化矿到产出含铑铂族金属精矿的过程属铂族金属富集阶段。
从含铑铂族金属精矿分离出铂、钯、金、银、钌、锇、铱及贱金属,获得粗铑溶液的过程属铂族金属分离阶段。
铑溶液经过精制产出纯铑盐,铑盐在氢气中煅烧成铑粉属铑精炼阶段。
化学符号Rh,在元素周期表中属于Ⅷ族,原子序数45,原子量105.905,面心立方结构,铑是一种稀有的贵金属材料。简史 1804年英国化学家沃拉斯顿(W.H.Wollaston)从铂矿中发现铑,其发展史和铂的发展史紧密相关。世界铑产量约为铂的2.8%,几乎全由南非、俄罗斯和加拿大三国生产。金属铑以海绵状、粉状或致密块状出售。