CN105400962A - 一种从废催化剂中回收铂族金属的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从废催化剂中回收铂族金属的方法，包括以下步骤：（1）将含铂族金属的废催化剂、镍型捕收剂及氧化钙、二氧化硅分别进行破碎，并按比例混合均匀；（2）将配好的混合物在高温下熔炼，并恒温一定时间，使以金属镍为主体的熔融金属锍沉降于金属氧化物的渣层下方；（3）将金属锍于高温下水冷，以获得金属颗粒；（4）将破碎了的金属颗粒在高压下以硫酸浸出，浸出液回收镍等有价金属；（5）浸出渣进一步提取铂族金属。与现有技术相比，本发明开发流程简单、富集效果好，可有效用于废催化剂中贵金属的分离提取。
Description
技术领域
本发明属于回收铂族金属技术领域，具体的涉及一种从废汽车尾气催化剂、废石化加氢催化剂等铂族金属二次资源中回收铂、钯、铑等铂族金属的方法。
技术背景
铂族金属对汽车尾气净化与石油催化加氢、催化裂解等过程具有独特的催化能力，而被广泛的应用于石化、炼油及汽车工业中。据统计，每年有超过60%的铂、钯、铑等铂族金属做为催化活性组分而用于催化剂的生产中。
目前，铂族金属矿产资源日趋紧缺，资源垄断格局不断加剧，加之铂族金属原矿品位低、冶炼流程长等多种因素，传统的矿产铂族金属行业发展前景不容乐观。而如废汽车尾气催化剂等含铂族金属的二次资源具有品位高、回收流程短等优点，已经在世界贵金属供给中占据重要地位。
我国是铂族金属稀缺国家，约90%的铂族金属依赖进口。随着我国已经成为世界第一大汽车生产国、第二大炼油国，国内铂族金属供需缺口将继续增长。因此，开展从各类废催化剂中提取、纯化铂族金属的研究，对于国民经济的发展具有重要意义。
国外发达国家对从二次资源中回收铂族金属的研究起步较早，已经初步实现了工业化生产。美国、日本、欧洲等发达地区的回收量已经占铂族金属生产总量的20%以上。随着环保要求的日益严格，国内也积极开展废催化剂回收利用的研究工作。
目前，从废汽车尾气催化剂中回收铂族金属的方法主要有湿法和火法两种。
湿法处理包括载体的溶解和贵金属成分的溶解。例如，匈牙利专利HU36867将破碎的催化剂用碱液配入氧化钙，在高温、高压条件下进行浸出，可将载体中的铝脱去；德国专利DD251120用氢氧化钠或氢氧化钾溶液作为浸出剂，采用不同的温度、压力条件进行浸出。此外，也有报道以硫酸作为浸出剂，在高温高压下完成贵金属与载体的分离。贵金属成分的溶解一般是在盐酸介质中加人一种或几种氧化剂，直接浸出汽车催化剂中的铂族金属，使其以离子的形式进入溶液。中国专利CN1385545、CN101519725将催化剂破碎后，以硫酸、盐酸的混合液做为溶剂，加入含氯氧化剂完成贵金属的溶解。中国专利CN102732728A采用王水做为溶剂来溶解破碎后的催化剂。
火法过程主要采用熔炼的方法，采用适合的捕收剂，将废汽车尾气催化剂中的贵金属捕集在锍中，载体等其他杂质造渣除去，再进一步从富集了贵金属的锍中提取贵金属。中国专利CN100350062C采用氧化铜做为捕收剂，将其与原料及其它物料一起装入一种至少装有一个电极和炉顶的封闭电炉进行熔炼，最终得到富含贵金属的铜锍。中国专利CN101509077、CN102534226A使用铁捕收剂，配料后在电炉或电弧炉中进行熔炼，以捕集废汽车催化剂中的贵金属。
现有湿法技术中，无论是全溶解法、载体溶解法还是活性组分溶解法，均存在废水量大、试剂消耗量高、水污染严重的问题，且铂族金属浸出率难以保证，浸出渣渣率较高，需对其进行二次回收，导致生产成本增大；而现有火法流程主要采用铁、铜、铅等做为捕收剂，其中，铁捕收剂虽然廉价，但熔炼温度高，熔炼过程中，废催化剂中的硅易与铁捕收剂反应生产高硅铁，该物质具有极强的耐酸、耐碱、耐高温性质，后期精炼过程极难处理，且熔炼设备配备等离子枪寿命短、造价高、铁捕收剂后期回收经济性不佳；铜捕收剂综合性能较好，但产出的铜锍中杂质金属的脱出率难以保证；铅捕收剂尽管渣、锍分离效果好，但熔炼过程铅易挥发造成操作环境严重污染，且铅对铑的亲和力差，影响铂族金属回收经济性。
可见，现有技术虽然可以初步实现废催化剂中铂族金属的提取回收，但各工艺均存在显著缺点。对于火法工艺而言，尚缺乏一种性能优异的捕收剂和富集工艺，以实现铂族金属的高效捕集和高效富集。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有火法及湿法处理从废催化剂中回收铂族金属的方法存在的各种缺点而提供一种与铂族金属亲和力好、熔炼温度低的采用镍型捕收剂从废催化剂中回收铂族金属的方法，本发明开发流程简单、富集效果好，可有效用于废催化剂中贵金属的分离提取。
为解决本发明的技术问题采用如下技术方案：
一种从废催化剂中回收铂族金属的方法，其特征在于：是将含铂族金属的废催化剂、镍型捕收剂、氧化钙、二氧化硅破碎、混合在1400-1450℃下熔炼，使铂族金属被捕集于熔融态的金属锍中，而Al2O3、MgO等杂质则以复杂氧化物的形式被造渣，从而与铂族金属分离；熔融态的金属锍通过水冷降温、破碎后，通过硫酸浸脱除其中的镍等贱金属杂质，得到的浸出渣做为原料，进一步分离、提取其中的铂族金属。
上述从废催化剂中回收铂族金属的方法，包括以下步骤：
步骤a、将含铂族金属的废催化剂、镍型捕收剂、氧化钙、二氧化硅破碎、混合均匀；
步骤b、将配好的混合物在高温下熔炼，并恒温一定时间，使以金属镍为主体的熔融态的金属锍沉降于Al2O3、MgO等杂质金属氧化物的渣层下方；
步骤c、熔融态的金属锍通过水冷降温以获得金属颗粒；
步骤d、将步骤c获得的金属颗粒控制固液比浆化后，用硫酸在加压条件下浸出6-8h后过滤，滤液回收镍等有价金属；
步骤e、浸出渣为富集了铂族金属的铂族精矿，从中进一步提取铂族金属。
所述镍型捕收剂为硫化镍矿冶炼所得高镍锍，其中高镍锍经磨浮分离铜镍后可得含硫化镍75-85%、氧化镍11-18%的镍精矿。
所述步骤a中，各原料、试剂的破碎目数为60-100目；含铂族金属的废催化剂与镍型捕收剂的质量比为1:6-9，氧化钙、二氧化硅加入质量分别为含铂族金属的废催化剂中含Al2O3量的4-6倍、3-5倍。
所述步骤b中，熔融温度为1400-1450℃，恒温时间为1h。
所述步骤c中，水冷温度为1210-1250℃。
所述步骤d中，加压硫酸浸出固液比控制为1:5-7。
所述步骤d中，用硫酸在加压条件下浸出时温度和总压分别为160-170℃、0.7-0.9MPa；氧气分压和硫酸浓度分别为0.3-0.4MPa和160-180g/L。
所述步骤e中，铂族金属提取方法为有机溶剂萃取法、离子交换法、氯化铵沉淀法中的一种。
本发明提供了一种与铂族金属亲和力好、熔炼温度低的采用镍型捕收剂从废催化剂中回收铂族金属的方法，本发明开发流程简单、富集效果好，可有效用于废催化剂中贵金属的分离提取。与现有技术相比具有如下优势：1、该法铂、钯、铑等贵金属的捕集率都在95%以上，铂钯甚至达到99%以上；2、该法熔炼渣中铂族金属含量低；3、该法所得到得浸出渣做为铂族精矿，品位高、富集倍数大。自废催化剂至铂族精矿，富集倍数达100倍以上，甚至达到150倍以上。加压酸浸过程，铂钯收率达到98.5%以上，铑的收率达到97%以上；4、该法几乎不产生废水，浸出液可综合回收镍，从而经济性较高；5、将该法应用于火法冶炼单位，不需新增设备。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明：
实施例1
分别称取含Al2O3质量分数为41.90%的废汽车催化剂600g、氧化钙1005.6g、二氧化硅754.2g、镍型催化剂3600g（镍型捕收剂为硫化镍矿冶炼所得高镍锍，其中高镍锍经磨浮分离铜镍后可得含硫化镍75%、氧化镍18%的镍精矿），采用颚式破碎机分别破碎至100目后混合均匀，放置于坩埚中，在马弗炉中升温至1400℃，并恒温1h。冷却分离渣相后，金属锍中铂、钯、铑的含量分别为0.0382g、0.6300g、0.0703g，以此计算可达到的捕集率分别为99.48%、99.53%、97.64%。
将金属锍重新升温，控制温度1210℃进行水冷。将收集的金属颗粒按固液比1:5进行浆化后，以浓硫酸调整酸度160g/L，置于加压釜中，升温至160℃后，向其中通入氧气至釜压达到0.7MPa，保持氧气分压于0.3MPa间浸出8h后，卸压、降温过滤，滤液回收镍等有价金属。产出浸出渣称重为1.4954g，经ICP-AES分析，其中含铂、钯、铑的含量分别为0.0376g、0.6210g、0.0685g，以此计算的收率为98.69%、98.57%、97.44%。
实施例2
分别称取含Al2O3质量分数为44.10%的废石油化工催化剂600g、氧化钙1587.6g、二氧化硅1323.0g、镍型催化剂5400g（镍型捕收剂为硫化镍矿冶炼所得高镍锍，其中高镍锍经磨浮分离铜镍后可得含硫化镍85%、氧化镍11%的镍精矿），采用颚式破碎机分别破碎至60目后混合均匀，放置于坩埚中，在马弗炉中升温至1450℃，并恒温1h。冷却分离渣相后，金属锍中铂、钯、铑的含量分别为0.1149g、0.1253g、0.0561g，以此计算可达到的捕集率分别为99.22%、99.44%、96.39%。
将金属锍重新升温，控制温度1250℃进行水冷。将收集的金属颗粒按固液比1:7进行浆化后，以浓硫酸调整酸度180g/L，置于加压釜中，升温至170℃后，向其中通入氧气至釜压达到0.9MPa，保持氧气分压于0.4MPa间浸出6h后，卸压、降温过滤，滤液回收镍等有价金属。产出浸出渣称重为3.9396g，经ICP-AES分析，其中含铂、钯、铑的含量分别为0.1135g、0.1235g、0.0546g，以此计算的收率为98.78%、98.56%、97.33%。
Claims (9)
1.一种从废催化剂中回收铂族金属的方法，其特征在于：是将含铂族金属的废催化剂、镍型捕收剂、氧化钙、二氧化硅破碎、混合在1400-1450℃下熔炼，使铂族金属被捕集于熔融态的金属锍中，而Al2O3、MgO等杂质则以复杂氧化物的形式被造渣，从而与铂族金属分离；熔融态的金属锍通过水冷降温、破碎后，通过硫酸浸脱除其中的镍等贱金属杂质，得到的浸出渣做为原料，进一步分离、提取其中的铂族金属。
2.根据权利要求1所述的一种从废催化剂中回收铂族金属的方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤a、将含铂族金属的废催化剂、镍型捕收剂、氧化钙、二氧化硅破碎、混合均匀；
步骤b、将配好的混合物在高温下熔炼，并恒温一定时间，使以金属镍为主体的熔融态的金属锍沉降于Al2O3、MgO等杂质金属氧化物的渣层下方；
步骤c、熔融态的金属锍通过水冷降温以获得金属颗粒；
步骤d、将步骤c获得的金属颗粒控制固液比浆化后，用硫酸在加压条件下浸出6-8h后过滤，滤液回收镍等有价金属；
步骤e、浸出渣为富集了铂族金属的铂族精矿，从中进一步提取铂族金属。
3.根据权利要求1或2所述的一种从废催化剂中回收铂族金属的方法，其特征在于：所述镍型捕收剂为硫化镍矿冶炼所得高镍锍，其中高镍锍经磨浮分离铜镍后可得含硫化镍75-85%、氧化镍11-18%的镍精矿。
4.根据权利要求1或2所述的一种从废催化剂中回收铂族金属的方法，其特征在于：所述步骤a中各原料破碎目数为60-100目；含铂族金属的废催化剂与镍型捕收剂的质量比为1:6-9，氧化钙、二氧化硅加入质量分别为含铂族金属的废催化剂中含Al2O3量的4-6倍、3-5倍。
5.根据权利要求4所述的一种从废催化剂中回收铂族金属的方法，其特征在于：所述步骤b中熔融温度为1400-1450℃，恒温时间为1h。
6.根据权利要求2或5所述的一种从废催化剂中回收铂族金属的方法，其特征在于：所述步骤c中水冷温度为1210-1250℃。
7.根据权利要求2或5所述的一种从废催化剂中回收铂族金属的方法，其特征在于：所述步骤d中加压硫酸浸出固液比控制为1:5-7。
8.根据权利要求2或5所述的一种从废催化剂中回收铂族金属的方法，其特征在于：所述步骤d中用硫酸在加压条件下浸出时温度和总压分别为160-170℃、0.7-0.9MPa；氧气分压和硫酸浓度分别为0.3-0.4MPa和160-180g/L。
9.根据权利要求8所述的一种从废催化剂中回收铂族金属的方法，其特征在于：所述步骤e中，铂族金属提取方法为有机溶剂萃取法、离子交换法、氯化铵沉淀法中的一种。
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