一种从废催化剂中回收铂族金属的方法

2016-12-07
研发部

        一种从废催化剂中回收铂族金属的方法

  铂族金属对汽车尾气净化与石油催化加氢、催化裂解等过程具有独特的催化能力,而被广泛的应用于石化、炼油及汽车工业中。据统计,每年有超过60%的铂、钯、铑等铂族金属做为催化活性组分而用于催化剂的生产中。

  目前,铂族金属矿产资源日趋紧缺,资源垄断格局不断加剧,加之铂族金属原矿品位低、冶炼流程长等多种因素,传统的矿产铂族金属行业发展前景不容乐观。而如废汽车尾气催化剂等含铂族金属的二次资源具有品位高、回收流程短等优点,已经在世界贵金属供给中占据重要地位。

我国是铂族金属稀缺国家,约90%的铂族金属依赖进口。随着我国已经成为世界第一大汽车生产国、第二大炼油国,国内铂族金属供需缺口将继续增长。因此,开展从各类废催化剂中提取、纯化铂族金属的研究,对于国民经济的发展具有重要意义。

  国外发达国家对从二次资源中回收铀族金属的研究起步较早,已经初步实现了工业化生产。美国、日本、欧洲等发达地区的回收量已经占铂族金属生产总量的20%以上。随着环保要求的日益严格,国内也积极开展废催化剂回收利用的研究工作。

  目前,从废汽车尾气催化剂中回收铂族金属的方法主要有湿法和火法两种。

湿法处理包括载体的溶解和贵金属成分的溶解。例如,匈牙利专利HU 36867将破碎的催化剂用碱液配入氧化钙,在高温、高压条件下进行浸出,可将载体中的铝脱去;德国专利DD 251120用氢氧化钠或氢氧化钾溶液作为浸出剂,采用不同的温度、压力条件进行浸出。此外,也有报道以硫酸作为浸出剂,在高温高压下完成贵金属与载体的分离。贵金属成分的溶解一般是在盐酸介质中加人一种或几种氧化剂,直接浸出汽车催化剂中的铂族金属,使其以离子的形式进入溶液。中国专利CN 1385545、CN 101519725将催化剂破碎后,以硫酸、盐酸的混合液做为溶剂,加入含氯氧化剂完成贵金属的溶解。中国专利CN102732728A采用王水做为溶剂来溶解破碎后的催化剂。

火法过程主要采用熔炼的方法,采用适合的捕收剂,将废汽车尾气催化剂中的贵金属捕集在锍中,载体等其他杂质造渣除去,再进一步从富集了贵金属的锍中提取贵金属。中国专利CN 100350062C采用氧化铜做为捕收剂,将其与原料及其它物料一起装入一种至少装有一个电极和炉顶的封闭电炉进行熔炼,最终得到富含贵金属的铜锍。中国专利CN101509077XN 102534226A使用铁捕收剂,配料后在电炉或电弧炉中进行熔炼,以捕集废汽车催化剂中的贵金属。

  现有湿法技术中,无论是全溶解法、载体溶解法还是活性组分溶解法,均存在废水量大、试剂消耗量高、水污染严重的问题,且铂族金属浸出率难以保证,浸出渣渣率较高,需对其进行二次回收,导致生产成本增大;而现有火法流程主要采用铁、铜、铅等做为捕收剂,其中,铁捕收剂虽然廉价,但熔炼温度高,熔炼过程中,废催化剂中的硅易与铁捕收剂反应生产高硅铁,该物质具有极强的耐酸、耐碱、耐高温性质,后期精炼过程极难处理,且熔炼设备配备等离子枪寿命短、造价高、铁捕收剂后期回收经济性不佳;铜捕收剂综合性能较好,但产出的铜锍中杂质金属的脱出率难以保证;铅捕收剂尽管渣、锍分离效果好,但熔炼过程铅易挥发造成操作环境严重污染,且铅对铑的亲和力差,影响铂族金属回收经济性。

可见,现有技术虽然可以初步实现废催化剂中铂族金属的提取回收,但各工艺均存在显著缺点。对于火法工艺而言,尚缺乏一种性能优异的捕收剂和富集工艺,以实现铂族金属的高效捕集和高效富集。

来源:内江洛伯尔材料科技有限公司