从废料中提取铂族金属的技术概述

admin 镀金 发布日期:2022-05-16 10:41:28

目前,大约80%的工业化学反应是在催化剂的帮助下进行的或依赖于催化过程。在这种情况下,含铂族金属(以下简称PGM)的催化剂由于其高催化活性和选择性而占据了特殊的位置。全球铂族金属净需求的很大一部分用于催化剂的生产,其中铂约占45%,钯约占30%,铑约占92%,钌约占35%,铱约占15%。经济使用含贵金属催化剂的最重要条件是它们的有效回收,这将进一步讨论。一、催化剂在各行业的应用事实上,考虑到二次金属的使用,催化剂生产中消耗的铂族金属比之前指出的要多得多。例如,每年对铂的需求量约为30吨,对于世界各地炼油厂使用的催化剂而言,几乎完全由回收提供。如果没有回收利用,就需要大幅增加世界铂

金的开采量。以类似的体积,用于化学过程催化剂的二次钯被回收和循环利用;钯,铑,用过的汽车催化剂。为确保PGM的高回收率。需要优化技术精炼操作和组织原材料收集、制备和交付的系统。不同行业中使用的催化剂可以根据催化剂-反应系统的相态分为两大类:均相催化催化剂——当催化剂溶解在反应介质(均相溶液中)时;非均相催化催化剂——当催化剂溶解在反应介质中时。反应介质处于不同相。催化剂可以是均质材料的形式(贵金属网格)或珠子的形式(片剂、颗粒、模制颗粒、粉末等)。催化活性金属,精细分散在载体表面(Al2这3,二氧化硅2,活性炭)。工业实践中使用的催化剂表征了广泛的载体类型和形式,贵金属的含量(单金属和多金属形式)。这些特性对于选择用于提取PGM的催化剂的加工方法很重要。基于转移到氧化铝溶液中的催化剂精炼方法,以及带有固体不溶性残渣的贵金属分配根据捷克斯洛伐克专利,废催化剂应与苛性钠合金化,然后用A1浸出203水。煅烧失活催化剂AP-52和AP-56与煅烧苏打在1200-1250的烧结°C和随后在90度的NaOH溶液中浸出烧结矿°C使获得铂含量为14至34%的精矿成为可能。根据另一种方法,建议用25-40%的NaOH溶液在100-200°C和大气压。固体残余物或者用王水进一步处理,随后从溶液中沉淀出钯,或者从NaOH溶液中滤出未溶解的铂。在催化剂的硫酸处理中,在分离煤泥后,将额外的铝氧化物引入溶液中,以充分利用硫酸。550℃煅烧所得污泥°C(铂含量为30%)用硫酸再处理。一种从AP-56催化剂中提取铂的方法是已知的。根据该方法,硫酸盐化在高达300℃的温度下进行°C.在三倍流速的浓硫酸的马弗炉中。硫酸盐烧结矿水浸渣得率12.5%,铂含量4.6%。用10%的硫酸溶液浸出硫酸盐烧结矿,可以将不溶残渣的量降低到6.2%,并将其中的铂含量提高到8.5%。鉴于废催化剂由80-90%的氧化铝组成,所有上述方法都需要大量的液体试剂来溶解氧化铝。此外,在氧化铝的浸出过程中。贵金属也会部分进入溶液中,这就需要将它们从溶液中进一步去除。为了从复杂的不溶性残留物中获得纯金属,有必要使用特殊的亲和方案。3.基于选择性萃取到贵金属溶液或气相中的催化剂处理方法,以获得氧化铝的固体残渣为了回收催化剂以破坏碱基,在溶液和熔体中使用了开放过程,高温和氧化氯化焙烧以烧掉载体-碳。在这种情况下。有价值的成分集中在固体残留物中。将铂以氯羰基络合物的形式转移到气相的一种方法是在230-425的温度下

用光气、二氧化碳和四氯化碳的混合物处理催化剂60分钟°C.气体混合物的量应该是催化剂中铂质量的15-20倍。也可以在870处处理催化剂°C与亚硝酰氯和氯的气体混合物,通过加热“王水”获得,以将铂转化为挥发性氯化物。一种从废催化剂中提取铂的方法是已知的,其中将研磨过的催化剂与碳粉混合,压块,并从煤中去除挥发性成分并产生多孔压块结构。它在800℃的温度下处理°C.然后是900–950的煤球°C用气体混合物处理:C12+氯化钠2,这允许在氯化物中提取高达99%的铂。除了所考虑的方法之外,还开发了许多用于将铂和钯从催化剂中提取到溶液中的方法。建议在连续循环时用沸腾的浓盐酸处理催化剂。众所周知,当溶解钯时,催化剂质量与氢气的还原是在500-600°C,然后用110-115的硝酸溶液处理°C.这些方法的实施涉及大量溶液的产生。由于低温,化学过程以低速率进行。有害液体和气体的存在使工作条件恶化,需要采取一些旨在改善劳动保护的昂贵措施。此外,贵金属与溶液的损失是不可避免的[3]。在实施气相选择性提取铂和钯的方法时,生产过程中会涉及到氯气、光气、氯化氢等有害化学试剂。这些气体在高温下的高反应性,缺乏惰性结构材料,由于与催化剂基础 确保劳动保护的复杂性——所有这些都是实施这些流程的严重障碍。4.从基于氧化铝的废催化剂中回收贵金属的火法冶金方法火法冶金方法又可以分为两组:–有和没有化学相互作用的熔化,即熔化成熔渣或与金属收集剂的合金;–用各种卤化试剂对废催化剂进行固相卤化(更常见的是氯化,不太常见的是氟化)。后一种方法既可以用于将贵金属氯化物转移到升华物中并在气相中捕获有价值的成分,也可以通过浸出先前的氯化物来提取铂金属(火法冶金和湿法冶金方法的结合)。第一组火法冶金方法涉及在电炉中在高温下熔化催化剂(超过2000°C)。将材料熔化。从熔体上部除去熔融氧化铝,从下部除去含有PGM的熔体。为了提高有价值组分的回收率,催化剂在熔化前在500至600℃的温度下进行煅烧°C。BritishPetroleumCoP(UK)公司从石墨基(含钡或铯)中分离PGM建议在电弧炉中分两个阶段进行该过程:温度为723–823K,还原(氢气)为473–523K。同时,PGM提取到残渣中的率为95%。随后用盐酸处理将回收率提高到97.6%。产品的纯度为95%(重量)。电弧熔化的过程是众所周知的,不需要详细描述。在等离子体熔化的情况下,PGM的回收率显着提高。该技术类似于电弧炉,但具有以下优点:等离子加热是一种“清洁技术”,不会因石墨电极的燃烧/相互作用而污染熔体;熔体(金属)部分的烧焦部分要少得多;熔炉的良好密封允许产生保护性受控气氛(由于形成等离子体的气体)。这导致熔炼产品的低氧化;炉区热量分布更均匀,体积更均匀;等离子炉不需要(与电弧炉相反)恒定和连续调节电弧长度,因为有一个恒定的电弧长度,该长度取决于电流强度以及最佳和有效的热传递到熔体进行沐浴;在相同的熔化参数(加工原料的质量、加工时间、炉子的工作量)下降低功耗;尺寸更小,热量输出更高。设计的改进使得PGM的回收率提高到99%(而不是传统熔炉的95%)和重有色金属从各种催化剂中的回收率。并成功地将它们与非金属基体分离成为可能。通过将与储罐中的金属分离的炉渣保持在一定温度下,可以实现额外的金属提取[4]。等离子弧熔炼(最高2273K,无助熔剂)在加工汽车催化剂方面是众所周知的,但是,由于可以有效地将金属相从熔渣中分离出来,因此需要注意氧化铝y相的优选处理.此外,在少量碳的存在下。硅从碱中部分还原,生成的硅化铁用作捕收剂。铁合金有助于增加产品的表面,从而

缩短随后用硫酸浸出过程的持续时间(该过程可以与中和同时进行)。但是。必须记住,硅含量高的铁合金不溶于酸,这使得精矿的加工变得困难。所得产品可用于装炉。对铜和镍的收集进行了足够详细的研究。鉴于这些工艺无可置疑的优点,值得注意的重大缺点是:需要参与制定有色金属加工的技术方案;金属与熔渣的重大损失;由于有害杂质导致金属收集器质量下降;巨大的中和成本。在美国开发的方法中,电荷添加剂除了铜(氧化铜)和焊剂外,还包括还原剂(煤)。通过空气(铜的部分氧化)或引入氧化剂——硝酸盐或氧化铜进行熔喷。催化剂熔炼广泛用于1100以上的温度°C使用助焊剂(CaO、冰晶石)和金属收集器。作为收集器,它使用铜、铅、铝、铁、镍或钴。在形成的炉渣与金属捕收剂接触后,贵金属转移到金属捕收剂。将炉渣排干、造粒、粉碎和重新熔化以回收贵金属。由于助焊剂不仅可以使用CaO、CaF2,但氟化钠。熔炼过程中氧化物和分散金属相深度分离的一个必要条件是熔体有足够的流动性。这是通过添加熔剂和熔体过热来实现的。作为助熔剂,应使用挥发性低且在熔体中与贵金属不发生化学反应的廉价、低毒物质。此外,助熔剂的消耗量应少,以免熔料体积大增。同时熔体的工作温度不应超过1500-1550°C[5]。五、总结考虑了从各种来源的催化剂中提取铂族金属的技术。考虑了工业中使用的方法的优点和缺点。这些金属的有效回收问题很重要。为了确保从二次废物中高回收PGM,有必要优化技术精炼操作和组织原材料收集和制备的系统。所有这些都需要加强该领域的科学研究。

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