技術 | 廢載體催化劑中鉑族金屬回收

廢載體催化劑中鉑族金屬回收

(recovery of platinum group metal from waste loading cat—alyst)從含鉑族金屬的廢載體催化劑中進行鉑族金屬再生的過程。催化劑工業是鉑族金屬的最大用戶,含鉑族金屬廢催化劑數量大,需大批量進行工業化回收。廢催化劑有載體催化劑和金屬催化劑兩類,后者按合金廢料中鉑族金屬回收的方法處理。催化劑載體大多數為Al2O3或Al2O3-Si02,也有活性炭和有機液等?;厥盏闹饕^程是使鉑族金屬和載體分離,同時得到富集,然后進行精制提純?;厥辗椒ㄝ^多,通常采用濕法和火法相互配合的工藝,主要有載體溶解法、鉑族金屬溶解法、高溫氯化法、吸附法、氧化分解法、高溫熔煉法、高溫焚燒法和機械剝離法等。

載體溶解法 用酸或堿溶解載體使鉑族金屬留在渣中的回收方法。Al2O3載體多用酸溶,如Al2O3-0.3%Pt廢催化劑,用含硫酸50%的溶液在403~405K溫度下浸出1h,Al2O3以硫酸鋁形式進入浸出液,鉑族金屬殘留渣中。過濾后的殘渣經煅燒得到含鉑12%~18%的煅燒物,鉑回收率98.9%。SiO2載體采用堿溶解,如SiO2-Au0.2%-Pd0.5%廢催化劑,用含Na0H20%溶液,在Na0H與SiO2的量比為1:1.5、343~353K溫度的條件下溶解SiO2,鉑族金屬殘留在不溶渣中。不溶渣送鈀精煉和金精煉,金、鈀的回收率分別達95%。該法的優點是含鉑族金屬廢催化劑不需要經過預處理,回收流程較短;缺點是化學試劑消耗大,固液分離困難。

鉑族金屬溶解法 一種用溶劑只溶解催化劑中的鉑族金屬,而少溶解或不溶解載體物質的鉑族金屬回收方法。為使鉑族金屬能有效溶解,先燒除催化劑中的積炭和有機物質。煅燒后廢催化劑表面的鉑族金屬處于高度分散狀態,比純金屬容易溶解。如Al2O3-SiO2-Pt0.3%的廢催化劑在1173~1423K高溫下煅燒4h,使載體中γ-Al2O3轉變為不溶于酸的α-Al2O3,然后在含鹽酸5~6mol/L溶液和氧化劑存在下加熱至沸騰溫度浸出3h,鉑進入浸出液,浸出率在98.5%以上。浸出液送鉑精煉生產純鉑,鉑回收率為97%。對載體為SiO2的含鉑族金屬廢催化劑,可不經預燒直接在鹽酸溶液中加入氧化劑進行浸出。如含SiO2-Au0.2%-Pd0.5%的廢催化劑,放在含鹽酸1~3mol/L的溶液中加入氧化劑(如NaClO),加熱至沸騰溫度浸出3h,金浸出率98.8%,鈀浸出率98.3%,浸出液再分別按金精煉和鈀精煉方法精制提純。該法化學試劑消耗少,金屬回收率高,生產成本低;缺點是鉑族金屬仍少量(20~70g/t)殘留渣中需再加回收。

高溫氯化法 根據鉑族金屬氯化物易揮發的特點,用氯化劑Cl2、CO-Cl2、CCl2-C02、CCl4-N2、HCl、.AlCl3等在高溫下和廢催化劑作用,使鉑族金屬生成氯化物揮發,達到與大量載體分離的目的。如10kgAl203-Pt0.3%-Pd0.1%廢催化劑,在523K溫度下通入含CCl220%和C0280%(體積)的混合氣體氯化3h,所得鉑族金屬氯化物用水吸收,吸收液含鉑29.4g、鈀9.68g,鉑回收率98%,鈀回收率99%。該法的回收流程簡短,金屬回收率高;但氯化設備投資較大,須采用耐腐蝕耐高溫的結構材料制造。

吸附法 是一種從以有機膦化合物為配位體的貴金屬配合物廢催化劑溶液中回收銠的方法。用活性炭、離子交換樹脂等吸附劑吸附廢催化劑殘液和浸出液中的銠或銠配合物,然后焚燒吸附劑以回收銠。方法簡單,銠回收率高達95%以上。

氧化分解法 用強酸、氧氣或氧化劑破壞廢催化劑使銠呈Rh抖進入溶液,或以固體顆粒從殘液中分離,前者可有98%的銠進入水溶液。如用硝酸和H202于313~333K溫度下氧化分解丙烯氫甲?;普∪┑恼麴s殘渣,可使其中98%的銠進入溶液。

高溫熔煉法 是一種用賤金屬捕集鉑族金屬的回收方法。如以Al203或Si02為載體的廢催化劑經磨細后加入原料質量10%的助熔劑(Ca0、CaF2、Ba0、Fe203、MgO、Ti02等),原料量2%~10%的捕集劑(鐵、鎳、銅、鉛、鋁等)混合均勻后,在等離子電弧爐中于1773~2033K高溫下熔煉30min,鉑族金屬即富集于熔融金屬層,回收率(質量分數ω/%)分別為:鉑53~96,銠35~98.9,鈀62~96。該法常用以處理汽車尾氣凈化的廢催化劑,具有回收流程簡短,化學試劑小消耗少,生產成本低等優點;但也存在中間產物多,金屬回收率不高,從熔體金屬中提純鉑族金屬的工藝比較復雜等問題。

焚燒法 較適用于從以活性炭為載體的廢催化劑和均相催化劑中回收鉑族金屬。廢催化劑在1073~1373K溫度下通入空氣燃燒,活性炭生成C02氣體,鉑族金屬留于燒灰中。如一種含鈀0.3%的活性炭催化劑,在焚燒爐中于1273K溫度下鼓入空氣充分燃燒,得含鈀約80%的燒灰。燒灰通氫還原,再按鈀精煉方法精制提純,鈀回收率為95.9%。該法工藝簡單,試劑消耗少,金屬回收率高;缺點是燒灰中鈀被鐵雜質污染,提純時需增設除鐵作業。均相催化劑的處理和前述的吸附法相同。

機械剝離法 含鉑族金屬廢催化劑的特點是活性物質鉑族金屬存在于固體顆粒的表層,中心部分為不含鉑族金屬的載體。在外力如球磨、振動、輸入強力空氣等作用下,將廢催化劑顆粒表層磨成細粉,然后篩出細粉以回收鉑族金屬。如Al203-0.2%鉑廢催化劑加水后,在振幅40mm、頻率300次/min的振動機上振動1h,然后用20目篩子篩出細粉,再按鉑精煉方法提純,鉑回收率為97.6%。該法工藝簡單,化學試劑消耗少,生產成本低;但技術難度大,操作不易控制。

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