CN102649999A - 回收铂族金属元素的等离子体弧熔融富集方法及其设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种回收金属元素的方法及其设备，具体涉及一种回收铂族金属元素的等离子体弧熔融富集方法及其设备，该方法将预处理后的含铂族金属元素的物质以及氧化铁、固体碳还原剂和助熔剂一起干法混碾研磨后，装入喷粉罐，利用惰性气体和或还原性气体作为载气悬浮输送物料，穿过封闭负压熔炼的等离子体弧熔融炉的石墨电极的轴向中心孔，直接送入等离子体弧中，还原熔炼并进入熔池，铂族元素在捕收剂铁的捕收携带下，穿过熔融渣层，进入贵铁熔体层，静置后，即可将玻璃态熔渣和贵铁排出炉体，排出炉体的熔渣水淬粒化后，经过磁选机、选出贵铁颗粒或微粒，与排出体外的贵铁熔体一同进入湿法冶金工序，继续分离提纯铂族金属元素。

Description

回收铂族金属元素的等离子体弧熔融富集方法及其设备
技术领域
本发明涉及一种回收金属元素的方法及其设备，具体涉及一种回收铂族金属元素的等离子体弧熔融富集方法及其设备，从含有至少一种铂族金属元素的物质如石化工业催化剂、报废的汽车尾气净化剂和电子线路板及其制作引线框、边角料等中回收铂族金属的方法。 
背景技术
传统回收铂族金属方法，一般采用王水或其他氧化性特强的混酸蒸煮萃取含铂族金属元素的废弃催化剂等，最后分离提纯贵金属元素。但由于铂族金属浸出萃取的极化钝化现象，导致浸出率低、生产效率低下，且遇到大量的污水处理难题。就短时间内能提高回收率和低成本回收铂族金属元素来说，日本JPA-4-317423、JP-2000-248322和中国CN1759194A方法优于上述湿法，并分别具有有利的特性，而且铂族金属中铑的回收率更是高于湿法。但是用铜作为捕收剂缺点也非常突出，要求长时间静置，才能使熔渣中的铜微粒彻底沉降下面的贵铜熔体，这不仅为生产带来了困难，浪费了能耗，而且渣层排外后就很难将其中残留的贵金属进行再回收。此外，从还原动力学角度讲，采用的等离子体弧间接加热熔融还原物料，并不理想。 
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足之处，提供一种回收铂族金属元素的等离子体弧熔融富集方法及其设备，从含有至少一种铂族金属元素的物质如石化工业催化剂、报废的汽车尾气净化剂和电子线路板及其制作引线框、边角料等中回收铂族金属。该方法将预处理后的含铂族金属元素的物质以及氧化铁、固体碳还原剂和助熔剂一起干法混碾研磨后，装入喷粉罐，利用惰性气体和或还原性气体作为载气悬浮输送物料，穿过封闭负压熔炼的等离子体弧熔融炉的石墨电极的轴向中心孔，直接送入等离子体弧中，还原熔炼并进入熔池，熔池温度1200～1550℃，铂族元素在捕收剂铁的捕收携带下，穿过熔融渣层，进入贵铁熔体层，静置适当时间后，即可将玻璃态熔渣和贵铁排出炉体，排出炉体的熔渣水淬粒化后，经过磁选机、选出贵铁颗粒或微粒，允许此种颗粒返回熔炼，也允许直接与排出体外的贵铁熔体一同进入湿法冶金工序，继续分离提纯铂族金属元素。 
本发明是以如下技术方案实现的：一种回收铂族金属元素的等离子体弧熔融富集方法，其特征是：该方法包括将预处理后的含铂族金属元素物质以及氧化铁、固体碳还原剂和助熔剂一起混碾研磨后，装入喷粉罐，利用载气惰性气体或还原性气体悬浮输送，穿过封闭的等离子体弧熔融炉的石墨电极轴向中心孔，直接送入等离子体弧中，还原并熔融进入熔池，铂族金属元素在还原新生捕收剂铁的捕收携带下，穿过熔融渣层，进入贵铁熔体层，熔池温度1200～1550℃，静置5-30分钟后，排出炉体。 
一种回收铂族金属元素的等离子体弧熔融设备，其特征是：所述的熔融设备包括等离子体弧熔融炉，熔融炉包括有炉盖、炉腰及炉缸，所述的炉盖的壳体为双层水冷密封循环水箱式结构，内部衬有耐火材料层，在炉盖上还设置有石墨正电极、石墨负电极；所述的炉腰内部衬有耐火材料，炉腰两侧分别有左中空耳轴和右中空耳轴，与左中空耳轴对应的炉腰上设置尾气通道；所述的炉缸内部衬有耐火材料，炉缸的下部为球型封头或椭圆封头状或倒圆台状壳体，炉缸周围环绕有环状淋水管，炉缸底部有活动炉底，活动炉底上有集水槽。 
排出炉体的玻璃态熔融渣经水淬粒化后，经过磁选机进行磁选，将残留滞留于渣层中未彻底沉降的贵铁颗粒选出返回熔炼或者与排出炉体的贵铁熔体锭一起进入湿法冶金工序，进行分离提纯回收铂族金属元素。 
所述的助熔剂，是指低熔点的金属碱式碳酸盐、卤化物盐、硼酸盐、氧化物等其中的一种或者几种混合物。 
所述的炉缸内部衬有耐火材料，炉缸下部有熔池，炉缸前侧设置有渣金同流浇注嘴。 
所述的石墨正电极有轴向中空孔，为物料及载气通道，中空孔的一端连接有喷粉罐。 
所述的等离子体弧熔融炉的外壳材料为无磁性材料。 
本发明的优点是：该方法工艺合理，从含有至少一种铂族金属元素的物质如石化工业催化剂、报废的汽车尾气净化剂和电子线路板及其制作引线框、边角料等中回收铂族金属，将预处理后的含铂族金属元素物质以及氧化铁、固体碳还原剂和助熔剂一起混碾研磨后，装入喷粉罐，利用载气惰性气体或还原性气体悬浮输送，穿过封闭的等离子体弧熔融炉的石墨电极轴向中心孔，直接送入等离子体弧中，还原并熔融进入熔池，铂族金属元素在还原新生捕收剂铁的捕收携带下，穿过熔融渣层，进入贵铁熔体层，熔池温度1200～1550℃，静置5-30分钟后， 排出炉体。且贵金属回收率高、熔融还原速度快，浇注方便。 
附图说明
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明： 
图1为本发明的工艺流程图： 
图2为等离子体弧熔融炉结构剖视图： 
图中，1、为炉盖，2、为炉腰，3、右中空耳轴，4、环状淋水管，5、炉缸，6、集水槽，7、活动炉底，8、熔池，9、左中空耳轴，10、尾气通道，11、石墨正电极，12、石墨负电极，13、渣金同流浇注嘴，14、喷粉罐，15、离子体弧区。 
具体实施方式
如图所示：一种回收铂族金属元素的等离子体弧熔融富集方法，该方法包括将预处理后的含铂族金属元素物质以及氧化铁、固体碳还原剂和助熔剂一起混碾研磨后，装入喷粉罐，利用载气惰性气体或还原性气体悬浮输送，穿过封闭的等离子体弧熔融炉的石墨电极轴向中心孔，直接送入等离子体弧中，还原并熔融进入熔池，铂族金属元素在还原新生捕收剂铁的捕收携带下，穿过熔融渣层，进入贵铁熔体层，熔池温度1200～1550℃，静置5-30分钟后，排出炉体。 
一种回收铂族金属元素的等离子体弧熔融设备，所述的熔融设备包括等离子体弧熔融炉，熔融炉包括有炉盖1、炉腰2及炉缸5，所述的炉盖1的壳体为双层水冷密封循环水箱式结构，内部衬有耐火材料层，在炉盖上还设置有石墨正电极11、石墨负电极12；所述的炉腰2内部衬有耐火材料，炉腰两侧分别有左中空耳轴9和右中空耳轴3，与左中空耳轴9对应的炉腰上设置尾气通道10；所述的炉缸5内部衬有耐火材料，炉缸的下部为球型封头或椭圆封头状或倒圆台状壳体，炉缸周围环绕有环状淋水管4，水压0.4～0.6兆帕，淋出水帘膜贴在炉缸壁上，冷却炉壁，保护炉缸炉衬长寿命，炉缸底部有活动炉底7，活动炉底上有集水槽6，使上部淋下水膜顺利到达炉缸底部的集水槽，便于收集回收循环水。 
排出炉体的玻璃态熔融渣经水淬粒化后，经过磁选机进行磁选，将残留滞留于渣层中未彻底沉降的贵铁颗粒选出返回熔炼或者与排出炉体的贵铁熔体锭一起进入湿法冶金工序，进行分离提纯回收铂族金属元素。 
所述的助熔剂，是指低熔点的金属碱式碳酸盐、卤化物盐、硼酸盐、氧化物等其中的一种或者几种混合物。 
所述的炉缸5内部衬有耐火材料，炉缸下部有熔池8，炉缸前侧设置有渣金同流浇注嘴13。 
所述的石墨正电极11有轴向中空孔，为物料及载气通道，中空孔的一端连接有喷粉罐14，石墨正电极11、石墨负电极12及熔池8之间形成等离子体弧区15。 
所述的等离子体弧熔融炉的外壳材料为无磁性材料。 

Claims (7)

1.一种回收铂族金属元素的等离子体弧熔融富集方法，其特征是：该方法包括将预处理后的含铂族金属元素物质以及氧化铁、固体碳还原剂和助熔剂一起混碾研磨后，装入喷粉罐，利用载气惰性气体或还原性气体悬浮输送，穿过封闭的等离子体弧熔融炉的石墨电极轴向中心孔，直接送入等离子体弧中，还原并熔融进入熔池，铂族金属元素在还原新生捕收剂铁的捕收携带下，穿过熔融渣层，进入贵铁熔体层，熔池温度1200～1550℃，静置5-30分钟后，排出炉体。
2.一种回收铂族金属元素的等离子体弧熔融设备，其特征是：所述的熔融设备包括等离子体弧熔融炉，熔融炉包括有炉盖(1)、炉腰(2)及炉缸(5)，所述的炉盖(1)的壳体为双层水冷密封循环水箱式结构，内部衬有耐火材料层，在炉盖上还设置有石墨正电极(11)、石墨负电极(12)；所述的炉腰(2)内部衬有耐火材料，炉腰两侧分别有左中空耳轴(9)和右中空耳轴(3)，与左中空耳轴(9)对应的炉腰上设置尾气通道(10)；所述的炉缸(5)内部衬有耐火材料，炉缸的下部为球型封头或椭圆封头状或倒圆台状壳体，炉缸周围环绕有环状淋水管(4)，炉缸底部有活动炉底(7)，活动炉底上有集水槽(6)。
3.根据权利要求1所述的一种回收铂族金属元素的等离子体弧熔融富集方法，其特征是：排出炉体的玻璃态熔融渣经水淬粒化后，经过磁选机进行磁选，将残留滞留于渣层中未彻底沉降的贵铁颗粒选出返回熔炼或者与排出炉体的贵铁熔体锭一起进入湿法冶金工序，进行分离提纯回收铂族金属元素。
4.根据权利要求1所述的一种回收铂族金属元素的等离子体弧熔融富集方法，其特征是：所述的助熔剂，是指低熔点的金属碱式碳酸盐、卤化物盐、硼酸盐、氧化物等其中的一种或者几种混合物。
5.根据权利要求2所述的一种回收铂族金属元素的等离子体弧熔融设备，其特征是：所述的炉缸(5)内部衬有耐火材料，炉缸下部有熔池(8)，炉缸前侧设置有渣金同流浇注嘴(13)。
6.根据权利要求2所述的一种回收铂族金属元素的等离子体弧熔融设备，其特征是：所述的石墨正电极(11)有轴向中空孔，为物料及载气通道，中空孔的一端连接有喷粉罐(14)。
7.根据权利要求2所述的一种回收铂族金属元素的等离子体弧熔融设备，其特征是：所述的等离子体弧熔融炉的外壳材料为无磁性材料。
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