CN105603206B - 等离子炉富集料回收贵金属前的预处理方法 - Google Patents

等离子炉富集料回收贵金属前的预处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种从等离子炉富集料中回收贵金属前的预处理方法，主要涉及等离子炉从失效钯‑氧化铝催化剂中熔炼得到的富集料。该方法的技术特征是向研磨好的富集料中添加NaOH和NaNO3，混匀后在电炉中熔融使Fe‑Pd‑Si‑P合金中的金属键被破坏，贵金属钯生成不溶于水易被酸溶解的钯酸钠化合物，达到钯的较高溶解率。采用本发明的生产成本低，铂族金属溶解率高，能够有效缩短工艺流程及生产周期，减少贵金属钯的积压。

Description

等离子炉富集料回收贵金属前的预处理方法
技术领域
本发明涉及贵金属二次资源综合利用领域，尤其适合采用等离子炉从失效钯-氧化铝催化剂中熔炼得到的富集料回收贵金属前的预处理方法。
背景技术
从失效钯-氧化铝基催化剂中回收贵金属钯的方法主要有湿法和火法。火法主要有铜捕集法和等离子炉熔炼-铁捕集法。等离子熔炼技术具有物料适应能力强、批次处理能力大、连续操作、贵金属回收率高、环境友好等优点，已被世界著名贵金属公司广泛采用。
采用等离子熔炼技术对失效钯-氧化铝催化剂处理得到的贵金属钯富集料是一种Fe-Pd-Si-P合金，贵金属钯的含量为2-7％，铁、硅和磷会形成Fe3Si、Fe2Si、Fe5SiP、Fe3P等多种金属合金，此类合金极其惰性，具有很强的抗腐蚀性，用常用的HCl+Cl2或HCl+NaClO3，甚至王水都很难溶解，钯的溶解率较低。贵金属钯的分离提纯都是在盐酸体系下进行的，分离提纯钯前，必须对等离子炉钯富集料进行预处理，使钯富集料Fe-Pd-Si-P合金中的金属键断裂，同时使钯转换成更易被盐酸溶解的活化物。
中国专利CN 104073625 A公开了一种等离子熔炼富集料回收贵金属前的预处理方法，主要采用以下步骤：(1)将预处理对象放入氧化锆坩埚中，再把氧化锆坩埚放进8000-10000KHz高频炉中，升温至1600-1800℃，使物料熔化；(2)用石英玻璃管连接氧气，管口距离物料熔化形成的液面15-25mm，氧气流量为150-200升/小时，吹氧60-120分钟；(3)将步骤(2)得到的物料浇铸在不锈钢模中，冷却30–60分钟，至物料分为上下两层，除去上层渣层，得下层金属相。预处理后得到的物料用酸可轻松溶解，溶解过程中不会生成粘稠状物质，固液分离方便，有利于贵金属回收。
中国专利CN 101575674 A公开了一种从熔炼捕集料中回收铂族金属的方法，从美国进口等离子富集料，进行铂族金属分离提纯，步骤为：(1)浓硫酸浸煮物料；(2)焙烧硫酸浸煮渣；(3)焙烧产物与固体氢氧化物混合物碱熔；(4)碱性浸出渣用HCl等溶解；(5)溶解液用活泼金属铁置换；(6)置换渣用HCl+H2O2等溶解得到铂族金属富液。铂回收率大于99.66％，钯回收率大于99.7％，铑回收率大于98.1％，解决了等离子熔炼捕集料中贵金属极难转入溶液的难题，但该工艺流程较长，铂族金属回收周期长。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种等离子炉富集料回收贵金属前的预处理方法，实现失效钯-氧化铝催化剂中钯的高效回收。由于Fe-Pd-Si-P合金中金属键的稳定性，富集料中贵金属钯极难被溶解。本发明通过添加NaOH、NaNO3与富集料熔融使Fe-Pd-Si-P合金中的金属键被破坏，贵金属钯生成不溶于水易被酸溶解的钯酸钠(Na2PdO3)化合物，达到钯的较高溶解率。
本发明主要通过如下步骤依次进行：
(1)球磨：将预处理物料球磨至100-200目；
(2)配料：将磨细的物料与NaOH和NaNO3充分混匀；
(3)熔融：将混好的物料装入不锈钢容器中，置于马弗炉内升温熔融；
(4)溶解：将熔融物转入玻璃烧杯中，加入4-6M盐酸，加热溶解，钯的溶解率大于97％。
步骤(2)中所述配料比例为：物料︰NaOH︰NaNO3＝1︰1︰3-5；
步骤(3)中所述熔融条件为：先缓慢升温至300-400℃，保温1.5-2小时，然后再缓慢升温至550-650℃，保温3-4小时，冷却；
步骤(4)中所述溶解条件为：固液比(熔融物质量︰盐酸溶液体积)＝1︰4-6，溶解温度60-90℃，搅拌速度100-200r/min，溶解时间30-60min。
本方法所述技术对用等离子炉从失效钯-氧化铝催化剂中熔炼得到的贵金属钯富集料的预处理方法，具有以下优点：(1)钯的溶解率大于97％，溶解率高；(2)工艺流程短，生产周期短，减少贵金属钯的积压，降低资金占用；(3)辅料价格低，易得，生产成本低。
具体实施方式
实施例一
将含钯为2.05％的等离子熔炼富集料球磨至200目；取100克磨细料，含钯2.05克，与100克NaOH、500克NaNO3充分混合均匀；混合料装入2升不锈钢容器中，送入马弗炉里，缓慢升温至400℃，保温2小时，再缓慢升温至600℃，保温3小时，冷却取出。
将熔融物转入5L烧瓶中，加入2.8升5M盐酸溶液，边搅拌边加热溶解，搅拌速度为100r/min，温度为90℃，溶解时间30分钟。待反应完全后，冷却过滤，滤液量为3518克，钯含量0.057％，折纯钯2.01克，钯的溶解率为98.05％。
实施例二
将含钯为2.05％的等离子熔炼富集料球磨至100目；取100克磨细料，含钯2.05克，与100克NaOH、300克NaNO3充分混合均匀；混合料装入2升不锈钢容器中，送入马弗炉里，缓慢升温至300℃，保温1.5小时，再缓慢升温至550℃，保温3小时，冷却取出。
将熔融物转入5L烧瓶中，加入2.5升4M盐酸溶液，边搅拌边加热溶解，搅拌速度为100r/min，温度为80℃，溶解时间40分钟。待反应完全后，冷却过滤，滤液的质量为3075克，钯含量0.065％，折纯钯2.00克，钯的溶解率为97.56％。
实施例三
将含钯为2.05％的等离子熔炼富集料球磨至200目；取100克磨细料，含钯2.05克，与100克NaOH、450克NaNO3充分混合均匀；混合料装入2升不锈钢容器中，送入马弗炉里，缓慢升温至400℃，保温2小时，再缓慢升温至650℃，保温4小时，冷却取出。
将熔融物转入5L烧瓶中，加入3.25升6M盐酸溶液，边搅拌边加热溶解，搅拌速度为150r/min，温度为90℃，溶解时间50分钟。待反应完全后，冷却过滤，滤液的质量为3981克，钯含量0.051％，折纯钯2.03克，钯的溶解率为99.02％。
实施例四
将含钯为2.05％的等离子熔炼富集料球磨至150目；取100克磨细料，含钯2.05克，与100克NaOH、400克NaNO3充分混合均匀；混合料装入2升不锈钢容器中，送入马弗炉里，缓慢升温至300℃，保温1.5小时，再缓慢升温至600℃，保温4小时，冷却取出。
将熔融物转入5L烧瓶中，加入3.6升6M盐酸溶液，边搅拌边加热溶解，搅拌速度为200r/min，温度为80℃，溶解时间60分钟。待反应完全后，冷却过滤，滤液的质量为3812克，钯含量0.053％，折纯钯2.02克，钯的溶解率为98.54％。

Claims (1)

1.一种等离子炉富集料回收贵金属前的预处理方法，其特征在于：采用等离子炉对失效钯-氧化铝催化剂熔炼得到的富集料为原料，磨粉后添加NaOH和NaNO3，混匀后在电炉中熔融，贵金属钯被硝酸钠氧化生成不溶于水易被酸溶解的钯酸钠(Na2PdO3)化合物，具体按如下步骤依次进行：
(1)球磨：将预处理物料球磨至100-200目；
(2)配料：将磨细的物料与NaOH和NaNO3充分混匀；
(3)熔融：将混好的物料装入不锈钢容器中，置于马弗炉内升温熔融；
(4)溶解：将熔融物转入玻璃烧杯中，加入4-6M盐酸，加热溶解，钯的溶解率大于97％，
骤(2)中所述的物料与NaOH和NaNO3的比例为：物料︰NaOH︰NaNO3＝1︰1︰3-5，
步骤(3)中所述升温熔融条件为：先缓慢升温至300-400℃，保温1.5-2小时，然后再缓慢升温至550-650℃，保温3-4小时，冷却，
步骤(4)中所述溶解条件为：固液比(熔融物质量︰盐酸溶液体积)＝1︰4-6，溶解温度60-90℃，搅拌速度100-200r/min，溶解时间30-60min。
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