CN101509077A - 矿相重构从汽车催化剂中提取铂钯铑的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种从失效汽车尾气催化剂中回收贵金属的方法。该方法流程为：1.将失效汽车尾气催化剂与还原剂、添加剂及捕集剂混合；2.将混合后的物料放入黏土石墨坩埚中置于电炉内或在电弧炉内进行熔炼，获得贵金属相；3.选择性浸出贵金属相中的贱金属，即可得到贵金属富集物，贵金属富集物精炼产出铂钯铑产品。发明具有工艺流程简洁，贵金属回收率高的特点，弃渣含铂钯铑小于1g/t，产品纯度99.95％。

Description

矿相重构从汽车催化剂中提取铂钯铑的方法
技术领域
本发明涉及从汽车尾气催化剂中回收铂族金属的方法，具体涉及从包含贵金属的汽车尾气催化剂或各种低品位物料中有效回收铂族金属的方法。
背景技术
上世纪70年代以后，随着发达国家对环境保护的日益重视，治理汽车尾气污染成为改善空气质量的焦点问题。一些国家相继对汽车排放尾气中CH，CO，NO三种有害成分作出立法限制，而治理汽车尾气的最佳方法是在汽车排放尾气管中加装含铂、钯、铑的三元催化剂，使尾气中CH，CO，NO有害成分转化为无害的CO2和N2排放。因此用于汽车尾气净化器的铂、钯、铑用量不断增加。据统计，全世界用于汽车催化剂的铂、钯、铑用量从1992年的72.7t提高到1996年的120t，2001年竞达240.19t，超过总消耗量的50％。汽车催化剂已成为了铂族金属最大的应用领域和最重要的二次资源，不仅数量大、价值高，而且铂族金属含量比最富的矿体含量高得多，提取流程相对较短，规模也较小。因此，世界上各主要工业发达国家都很重视汽车催化剂回收，汽车催化剂的回收已成为世界性课题。
从汽车催化剂中回收铂族金属的现行工业生产方法主要有湿法、加压氰化法和等离子体熔炼。湿法选用强氧化性的酸、碱或适当的配合剂将废料全部溶解或部分溶解，然后从溶液或不溶渣中回收贵金属。处理成本较低，技术可行。但贵金属回收率低，特别是铑的回收率较低(一般不超过90％)，污染处理费用高，并且很难处理低品位物料。加压氰化法利用氰化物高温加压直接从失效汽车催化剂中选择性浸出回收铂族金属的方法是最近几年才提出的新工艺，是靠提高反应温度来加快浸出速度，使常温常压下不能氰化的铂钯发生氰化反应。氰化法铂族金属回收率高，对物料适应性强，无有害废渣和废气排放，废液易处理。但氰化物属剧毒物，控制严格，管理困难，设备投资大。上述方法虽然简单并且广泛应用于汽车尾气催化剂中贵金属的回收，但回收贵金属均不彻底，无论采用何种方法残渣均含有一定量的贵金属，低至几十克吨，高到几百克吨。等离子体熔炼：等离子体熔炼是在捕集剂存在下，用等离子体熔炼失效汽车催化剂，富集回收铂族金属，是20世纪80年代中期才出现的高新技术。优点：等离子体熔炼过程中，由于等离子弧的热通量高，熔炼过程效率及速率明显提高，此法用极高的温度使得载体熔化造渣，温度可达到2000℃以上。富集比大、流程简短、生产效率高、无废水和废气污染。缺点：等离子体熔炼法用于处理蜂窝状堇青石载体汽车催化剂时，存在两方面的不足：一是堇青石生成的渣黏性大，金属与渣分离困难；二是在熔炼温度下，如果存在碳，堇青石中的二氧化硅(至少一部分)被还原为单质硅，与作为铂族金属捕集剂添加的铁生成高硅铁，硅铁与铂族金属形成新合金相，此合金具有极强的抗酸、抗碱性质，使后续工艺十分困难。另外，由于设备特殊，目前我国尚无大型的是等离子体熔炼设备生产，等离子枪使用寿命短，限制了其实际应用，需进一步研制易替换的轻型等离子枪。此外，还需研究如何利用凝结炉渣层代替耐火材料内衬，以解决因高温引起的耐火材料磨损问题。
发明内容
本发明是针对现有技术存在的不足和缺陷，提出了一种高效从失效汽车尾气催化剂中提取铂钯铑的方法。使其较现有的工艺具有更好的环境友好性，更高效的贵金属回收率，且易于实现。
为实现上述目的，从失效汽车尾气催化剂中提取铂钯铑的方法，本发明的技术方案如下：
①将催化剂残渣与捕集剂及添加剂烘干，粉碎后，混合均匀；
②将混合后的物料放入黏土石墨坩埚中置于电炉内或将混合后的物料电弧炉内，升温还原，熔融后，恒温一段时间，贵金属进入贵金属相在重力作用下与渣分离；
③.将所得含贵金属的合金相选择性浸出其中的贱金属，获得贵金属富集物。
④贵金属富集物采用湿法冶金技术进行精炼获得铂钯铑产品。
步骤①所述捕集剂为硫化镍或富含硫化铁的黄铁矿，用量为失效催化剂浸出残渣的10～80％(wt.重量百分比)；所述添加剂为铁矿、石灰、碳粉及石英砂，添加剂用量为失效催化剂原料的5～200％(wt.重量百分比)。粉碎粒度40-200目。
步骤②所述的冶炼富集的工艺条件为：冶炼温度1200～1500℃，冶炼时间15～120分钟。
步骤③所述的贵贱金属分离采用的酸为硫酸或盐酸，酸度为2-8N，S：L＝1：4～12，反应温度为室温～80℃，反应时间30～240分钟。
步骤③所述贱金属分离后的贱金属溶液可制备成硫酸铁产品。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
1、矿相重构熔炼工艺采用了新的熔炼配方，能从汽车失效催化剂中高效地捕集贵金属，冶炼渣中贵金属含量小于1g/t，且熔炼温度低大约1400℃，熔炼温度低可降低能耗，同时低温熔炼对炉衬的腐蚀小，有利于延长熔炼设备的使用寿命。
2、熔炼得到的贵金属捕集物在常压下酸浸即可进行贵贱金属分离，获得贵金属精矿。新工艺可缩短生产工艺、降低生产成本、减少贵金属损失。
3、由于采用了新熔炼工艺和新的熔炼配方，熔炼设备可采用国产的通用设备电炉即可完成熔炼任务，易于产业化，而国外的等离子体熔炼法需采用等离子炉进行熔炼，目前我国尚无大型等离子炉生产。
4、新工艺对物料适应性强，可形成能够处理不同性质和不同品位的铂族金属资源，特别是一些低品位铂族金属资源，如：湿法浸出的贵金属不溶残渣和贵金属精炼过程中产生的一些呆料、死料，采用该技术经可进行处理。
图面说明  图1为本发明实施实例的工艺流程图，表示矿相重构法处理汽车尾气催化剂的工艺流程。
具体实施方式
从失效汽车尾气催化剂中提取铂钯铑的方法如下：
①将催化剂残渣与捕集剂及添加剂烘干，粉碎后，混合均匀；
②将混合后的物料放入黏土石墨坩埚中置于电炉内或将混合后的物料电弧炉内，升温还原，熔融后，恒温一段时间，贵金属进入贵金属相在重力作用下与渣分离；
③.将所得含贵金属的合金相选择性浸出其中的贱金属，获得贵金属富集物。
④贵金属富集物采用湿法冶金技术进行精炼获得铂钯铑产品。
步骤①所述捕集剂为硫化镍或富含硫化铁的黄铁矿，用量为失效催化剂浸出残渣的10～80％(wt.重量百分比)；所述添加剂为铁矿、石灰、碳粉及石英砂，添加剂用量为失效催化剂原料的5～200％(wt.重量百分比)。粉碎粒度40-200目。
步骤②所述的冶炼富集的工艺条件为：冶炼温度1200～1500℃，冶炼时间15～120分钟。
步骤③所述的贵贱金属分离采用的酸为硫酸或盐酸，酸度为2-8N，S：L＝1：4～12，反应温度为室温～80℃，反应时间30～240分钟。
步骤③所述贱金属分离后的贱金属溶液可制备成硫酸铁产品。
实施例 1、矿相重构
取汽车失效催化剂，加入捕集剂、添加剂，捕集剂为铁矿或铁氧化物，用量为失效催化剂浸出残渣重量的50～120％；添加剂为铁矿、石灰、碳粉及石英砂，添加剂用量为失效催化剂原料重量的30～300％，粉碎粒度40-200目。
用混料机混匀后，装入粘土石墨坩埚中，置于高温电阻炉内，于1400℃恒温0.5小时，熔炼完成后取出，冷却至室温，将熔炼好的物料倒出，这时熔体分为贵金属合金和熔炼渣两相，将渣相在制样机中制样，样品送分析检测其中的铂、钯、铑含量。
矿相重构实验结果如下：
Figure A200910094112D00061
2、贵贱金属分离
每次称取贵金属合金100克，配制4N的硫酸溶液1000ml，将贵金属合金加到已配制好的硫酸溶液溶液中，置于恒温水浴锅内，升温至45℃，恒温搅拌7.5小时，真空抽滤，滤渣洗涤3次，烘干、称重。
贵贱金属分离实验结果如下：
Figure A200910094112D00071
每次称取一次浸出渣10克，将贵金属合金加到已配制好的硫酸溶液中，硫酸浓度为4N，置于恒温水浴锅内，升温至75℃，恒温搅拌7.5小时，真空抽滤，滤渣洗涤3次，烘干、称重，获得贵金属精矿。
贵贱金属分离二次浸出实验结果如下：
Figure A200910094112D00072

Claims (5)

1、从失效汽车尾气催化剂中提取铂钯铑的方法，其特征是按以下步骤进行：
①.将催化剂残渣与捕集剂及添加剂烘干，粉碎后，混合均匀；
②.将混合后的物料放入黏土石墨坩埚中置于箱式电阻炉或电弧炉内，升温还原，熔融后，恒温，使贵金属进入合金相与渣分离；
③.将所得含贵金属的合金相选择性浸出其中的贱金属，获得贵金属富集物；
④.贵金属富集物采用湿法冶金技术进行精炼获得铂钯铑产品。
2、根据权利要求1所述的从失效汽车尾气催化剂中提取铂钯铑的方法，其特征在于步骤①所述捕集剂为铁矿或铁氧化物，用量为失效催化剂浸出残渣重量的50～120％；所述添加剂为铁矿、石灰、碳粉及石英砂，添加剂用量为失效催化剂原料重量的30～300％，粉碎粒度40-200目。
3、根据权利要求1所述的从失效汽车尾气催化剂中提取铂钯铑的方法，其特征在于步骤②所述的恒温条件为：温度1200～1450℃，时间15～120分钟。
4、根据权利要求1所述的从失效汽车尾气催化剂浸出残渣中提取铂钯铑的方法，其特征在于步骤③所述的选择性浸出采用的酸为硫酸或盐酸，酸度为2-8N，S：L＝1：4～12，反应温度为室温～80℃，反应时间3～8小时。
5、根据权利要求1或4所述的从失效汽车尾气催化剂浸出残渣中提取铂钯铑的方法，其特征在于贱金属分离后的贱金属溶液可制备成硫酸铁产品。
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