CN104831073A - 一种从失效汽车催化剂中回收铂钯铑的工艺 - Google Patents
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Abstract
一种从失效汽车催化剂中回收铂钯铑的工艺,其特征在于:所述的从失效汽车催化剂中回收铂钯铑的工艺如下:先进行预处理,后进行富集,之后进行除杂,除杂后分离精炼,获得相关铂钯铑的产品;其积极效果是:从预处理到富集到铂钯铑的分离精炼和产品产出,整个流程环境保护好,工艺衔接性佳,流程简单,铂钯铑分离提纯效率高,过程中铂直收率≧91%,钯直收率≧95%。
Description
技术领域
本发明属于金属材料提取技术领域,尤其涉及从失效汽车催化剂中回收铂钯铑的工艺。
背景技术
铂、钯、铑3个元素(以下简称铂族金属)因其具有独特的物理化学特性,在航空、航天、航海、导弹、火箭、原子能、微电子技术、化学化工、石油化工、玻璃纤维、废气净化以及冶金工业各个领域有着广泛的应用,已成为现代工业、军工及高新技术产业重要材料,有“现代工业维他命”之称。
近年来,我国铂族金属消费量持续快速增长,由以前的几吨增加到目前的几十吨。然而我国铂族金属矿产资源严重匮乏,长期处于需靠进口满足需求的状态。随着我国经济科技的发展,我国对铂族金属的需求量和进口量仍将持续上升。数量庞大的铂族金属产品在使用和失效后,将产生大量的铂族金属二次资源,从这些二次资源中回收铂族金属,对弥补我国铂族金属矿产资源的严重不足具有十分重要的战略意义。
汽车失效催化剂是重要的铂族金属二次资源,据报导,2014年或已产生失效汽车催化剂5000吨,铂钯铑含量超过6吨,如何有效回收其中的铂族金属得到了业内人士的广泛关注。
传统工艺主要方法是对原料工艺氯化浸出,获得浸出渣铂钯铑的含量约100-300g/t ,浸出渣再通过湿法或火法工艺,进一步提取其中的铂族金属。获得的铂钯铑混合液,可采用硫醚30%S201+20%二乙基苯+50%正十二烷油萃取剂萃取Pd,反萃液精炼后最终还原成海绵钯,TBP萃取Pt,反萃液精炼后获得海绵铂,最后得到的不含铂钯的铑溶液除杂提纯后加工成相关产品。该工艺路线已经较为成熟,能有效从失效汽车催化剂中提取铂钯铑和实现铂钯铑分离,直收率、回收率和产品纯度都能达到良好效果,但存在着铂族金属一次回收率低、提取过程工序多、萃取和精炼过程复杂耗时等不足,导致整个回收周期较长、试剂消耗大及人工成本成本高,生产线投资高。
随着失效汽车催化剂市场的竞争日益激烈,原料成本也越来越高,采用传统工艺回收铂钯铑已经没办法取得理想的经济效益,许多国内企业在原料竞争上往往逊于其它发达国家,导致重要的国家战略性资源—铂族金属流失国外。原料的竞争已转移到了科学技术的竞争,研究环境保护好、回收率高、回收周期短、成本低的铂族金属回收新工艺成为了最热门研究课题之一。
目前世界上较为先进的富集技术是等离子炉火法熔炼富集技术,分离技术是分子识别技术。等离子炉的优点是回收率高,处理速度快,但是投入大,材料消耗大;分子识别技术应用在铂钯铑分离上,可以取代传统的萃取技术,使铂钯铑实现高效分离。
为此,要克服上述不足,需要发明一种从失效汽车催化剂中回收铂钯铑的工艺,确定具体工艺参数。
发明内容
为克服以上缺陷,本发明一种从失效汽车催化剂中回收铂钯铑的工艺的有益效果是:有效解决失效汽车催化剂湿法工艺浸出率低,浸出渣含量高,需进一步提取的问题,大幅度降低生产成本和提高回收效率;避免传统亚硝酸钠络合法产生大量严重污染环境氮氧化物的问题;沉铑后获得的铂钯溶液采用氨水氯化铵共同作用,使铂钯实现良好分离,生产效率高,直收率高;铂钯铑分离采用先分离铑后同时分离铂钯的工艺,铂钯铑提纯过程几乎可以同时进行,避免了先萃取钯再萃取铂的繁琐冗长工序,较大程度地提高了生产效率和降低了生产人工和试剂成本。
一种从失效汽车催化剂中回收铂钯铑的工艺,其特征在于:所述的从失效汽车催化剂中回收铂钯铑的工艺如下:
主体工艺路线分四步,失效汽车催化剂先进行预处理,后进行富集,之后进行除杂,除杂后分离精炼,获得相关铂钯铑的产品。
(1)预处理
失效汽车催化剂经粉碎过筛,过筛目数为200目以上,筛上物返回继续粉碎后过筛,筛下物进行硫酸酸蚀处理,硫酸酸蚀温度是200-300℃,硫酸浓度为50-98%得到的酸蚀料,用于富集工序;
粉碎过筛过程通过风机抽风及布袋收尘,酸蚀过程中设备密闭,产生的气体通过抽风进入3级吸收,前2级为水吸收液,第三级为20%氢氧化钠吸收液,产生的酸性水吸收液返回酸蚀使用;
(2)富集
酸蚀料进行二次氯化浸出,浸出液置换得到铂钯铑置换渣,浸出渣堆放储存:
二次氯化浸出:盐酸酸度8mol/L,液固比5-8:1ml/g,浸出温度75-90℃,时间2-4小时,
铁粉置换:温度40-70℃,酸度2-6mol/L,置换终点以检测Pt、Pd、Rh含量均≦0.0005g/L以下为准;
铝粉置换:温度20-50℃,酸度2-6mol/L,置换终点以检测Pt、Pd、Rh含量均≦0.0005g/L以下为准;
(3)除杂
置换渣经溶解造液后,经阳离子树脂除杂质金属阳离子,获得的除杂液用于下一步的分离提纯,不溶渣返回造液溶解:
溶解造液采用盐酸+氧化剂溶解:盐酸酸度8-10mol/L, 温度70-90℃,氧化还原电位700-900mv,溶解时间2-4小时;
阳离子交换树脂再生液采用盐酸溶液,酸度6-10mol/L,再生后,阳离子交换树脂可重复使用,再生液进行置换,置换渣统一处理;
(4)分离提纯
除杂液经浓缩后沉铑,沉铑采用有机硫化物进行选择性沉铑,即浓缩液控制合适条件直接进行沉铑,首先实现铑的分离,铑沉淀经简单精炼后即可获得相关铑产品;
沉铑后液通过加氯化铵和氨水络合,氯化铵加入量为铂的0.1-1倍,氨水加入量以控制溶液PH6-8为准,钯生成可溶性二氯四铵络亚钯,铂生成氯铂酸铵沉淀,实现铂钯的分离;钯通过传统氨水络合——盐酸酸化法进行精炼,反复三次,最后还原成海绵钯;铂通过传统氯铂酸铵反复沉淀法进行精炼,反复三次,最终还原成海绵铂;铂钯精炼渣返回造液***。
本发明一种从失效汽车催化剂中回收铂钯铑的工艺,其积极效果是:从预处理到富集到铂钯铑的分离精炼和产品产出,整个流程环境保护好,工艺衔接性佳,流程简单,铂钯铑分离提纯效率高,过程中铂直收率≧91%,钯直收率≧95%。
附图说明
图1 一种从失效汽车催化剂中回收铂钯铑的工艺流程图。
图2 预处理工艺流程图。
图3 富集工艺流程图。
图4 除杂工艺流程图。
图5铂钯铑分离提纯工艺流程图。
具体实施方式
实施例一:
(1)预处理
失效汽车催化剂经粉碎过筛,过筛目数为205目,筛上物返回继续粉碎后过筛,筛下物进行硫酸酸蚀处理,硫酸酸蚀温度是250℃,硫酸浓度为65%得到的酸蚀料,用于富集工序;
粉碎过筛过程通过风机抽风及布袋收尘,酸蚀过程中设备密闭,产生的气体通过抽风进入3级吸收,前2级为水吸收液,第三级为20%氢氧化钠吸收液,产生的酸性水吸收液返回酸蚀使用;
(2)富集
酸蚀料进行二次氯化浸出,浸出液置换得到铂钯铑置换渣,浸出渣堆放储存;
二次氯化浸出:盐酸酸度8mol/L,液固比6:1ml/g,浸出温度80℃,时间3小时;
铁粉置换:温度50℃,酸度4mol/L,置换终点以检测Pt、Pd、Rh含量为0.0003g/L为准;
铝粉置换:温度40℃,酸度4mol/L,置换终点以检测Pt、Pd、Rh含量为0.0004g/L为准;
(3)除杂
置换渣经溶解造液后,经阳离子树脂除杂质金属阳离子,获得的除杂液用于下一步的分离提纯,不溶渣返回造液溶解:
溶解造液采用盐酸+氧化剂溶解;盐酸酸度9mol/L, 温度80℃,氧化还原电位750mv,溶解时间3小时;
阳离子交换树脂再生液采用盐酸溶液,酸度8mol/L,再生后,阳离子交换树脂可重复使用,再生液进行置换,置换渣统一处理;
(4)分离提纯
除杂液经浓缩后沉铑,沉铑采用多硫有机物进行选择性沉铑,溶液中铑含量3g/L,酸度6mol/L,温度60℃进行沉铑,首先实现铑的分离,铑沉淀经简单精炼后获得铑产品;
沉铑后液通过加氯化铵和氨水络合,氯化铵加入量为铂的0.5倍,氨水加入量以控制溶液PH7为准,钯生成可溶性二氯四铵络亚钯,铂生成氯铂酸铵沉淀,实现铂钯的分离;钯通过传统氨水络合——盐酸酸化法进行精炼,反复三次,最后还原成海绵钯;铂通过传统氯铂酸铵反复沉淀法进行精炼,反复三次,最终还原成海绵铂;铂钯精炼渣返回造液***。
Claims (1)
1.一种从失效汽车催化剂中回收铂钯铑的工艺,其特征在于:所述的从失效汽车催化剂中回收铂钯铑的工艺如下:
(1)预处理
失效汽车催化剂采用粉碎过筛,过筛目数为200目以上,第一次粉碎处理后,筛上物返回,继续粉碎后过筛,筛下物进行硫酸酸蚀处理,硫酸酸蚀温度是200-300℃,硫酸浓度为50-98%,得到酸蚀料;
粉碎过筛过程使用风机抽风及布袋收尘,酸蚀过程中设备密闭,产生的气体通过抽风进入3级尾气吸收***,前2级为水吸收液,第三级为20%氢氧化钠吸收液,产生的酸性水吸收液返回酸蚀使用;
(2)富集
酸蚀料进行二次氯化浸出,浸出液置换采用铁粉置换或铝渣置换,置换后得到铂钯铑置换渣,置换渣堆放储存;
二次氯化浸出:盐酸酸度8mol/L,液固比5-8:1ml/g,浸出温度75-90℃,时间2-4小时;
铁粉置换:温度40-70℃,酸度2-6mol/L,置换终点以检测Pt、Pd、Rh含量均≦0.0005g/L以下为准;
铝粉置换:温度20-50℃,酸度2-6mol/L,置换终点以检测Pt、Pd、Rh含量均≦0.0005g/L以下为准;
(3)除杂
置换渣经溶解造液后,经阳离子交换树脂除去溶液中的杂质阳离子,获得较为纯净的贵金属除杂液,用于下一步的分离提纯,不溶渣返回造液溶解;
溶解造液采用盐酸+氧化剂溶解;盐酸酸度8-10mol/L, 温度70-90℃,氧化还原电位700-900mv,溶解时间2-4小时;
阳离子交换树脂再生液采用盐酸溶液,酸度6-10mol/L,再生后,阳离子交换树脂可再利用,再生液进行置换,置换渣统一处理;
(4)分离提纯
除杂液浓缩后沉铑, 沉铑采用多硫有机物进行选择性沉铑,溶液中铑含量不低于2g/L,酸度0.5-8mol/L,温度40-90℃进行沉铑,首先实现铑的分离,铑沉淀经简单精炼后即可获得铑产品;
沉铑后液通过加氯化铵和氨水络合,氯化铵加入量为铂的0.1-1倍,氨水加入量以控制溶液PH6-8为准,钯生成可溶性二氯四铵络亚钯,铂生成氯铂酸铵沉淀,实现铂钯的分离;钯通过传统氨水络合——盐酸酸化法进行精炼,反复三次,最后还原成海绵钯;铂通过传统氯铂酸铵反复沉淀法进行精炼,反复三次,最终还原成海绵铂;铂钯精炼渣返回造液***。
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