CN106011477A - 一种从失效汽车催化剂中回收铂族金属的方法 - Google Patents

一种从失效汽车催化剂中回收铂族金属的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种从失效汽车催化剂中回收铂族金属的方法，其步骤包括(1)机械活化：(2)高温焙烧；(3)球磨水浸；(4)稀酸浸出；(5)铂族金属精炼：将步骤(4)所得的铂族金属富集物通过现有的提炼工艺处理，获得铂族金属产品。本发明采用机械活化、钠化焙烧、水浸、酸浸联合的方法处理失效汽车催化剂，通过机械活化提高物料的反应活性，钠化焙烧使催化剂载体组分发生物相转变，水浸、酸浸后，铂族金属富集在不溶渣中，实现载体与铂族金属的分离。本发明所需的设备为常规冶金设备，工艺流程简单，易于工业化实施，铂族金属总回收率大于98％。

Description

一种从失效汽车催化剂中回收铂族金属的方法
技术领域
本发明涉及铂族金属二次资源回收领域，具体涉及从一种失效汽车催化剂中回收铂族金属的方法。
背景技术
我国铂族金属矿产资源十分贫乏，远景储量不到350吨。目前，我国处于经济快速发展时期，铂族金属用量逐年增加，已成为世界铂族金属第一消耗大国，2012年我国铂族金属年需求量达到140吨左右，约占全球的20％。据统计，2011年我国汽车产量为1800万辆，随着催化剂失效及汽车的报废，每年更换的废催化剂中含铂族金属25～40吨。随着催化剂使用寿命到达年限以及汽车的报废，产生大量的失效汽车尾气净化催化剂，成为重要的铂族金属二次资源。因此，开展从失效汽车尾气催化剂中回收铂族金属，实现铂族金属资源循环利用，是解决我国铂族金属矿产资源严重不足、供需矛盾突出问题的必然选择。
目前，汽车尾气催化剂多是以堇青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)为载体的蜂窝状催化剂，催化活性组分为铂、钯、铑三种铂族金属。汽车催化剂通常使用年限为5-8年，每套催化剂铂族金属用量约为1～2g，失效汽车催化剂中含有1000～2000g/t的铂族金属，我国每年报废的汽车里面产生的失效汽车催化剂中含有价值高的铂族金属(铂、钯、铑)，回收意义重大。现有的失效汽车催化剂的回收方法主要包括湿法工艺(常压溶解法、加压氰化法等)及火法工艺(铅捕集法、铜捕集法、锍捕集法、等离子熔炼铁捕集法、氯化法等)。湿法工艺一般都是将铂族金属活性组分溶解，在通过后续精炼回收，铂族金属回收率低，尤其是铑的回收率不超过90％，产生大量的废液严重污染环境，环保问题突出；火法工艺利用熔融状态的铅、铜、铁、镍等捕集金属或利用硫化铜、硫化镍、硫化铁对铂族金属具有特殊的亲合力实现铂族金属的转移和富集。火法工艺最为成熟的工艺有铁捕集等离子熔炼、铜捕集电炉熔炼，火法工艺中在国内规模化应用还不成熟，存在对设备要求高、后续铂族金属精炼工艺复杂，投资大，成本高等系列问题。
发明内容
本发明的目的是针对从失效汽车催化剂中回收铂族金属现有技术存在的问题，提出了一种从失效汽车催化剂中回收铂族金属的方法，采用机械活化-钠化焙烧-水浸-酸浸工艺处理失效汽车催化剂，使载体组分发生物相转变，水浸、酸浸后，铂族金属富集在不溶渣中，实现载体与铂族金属的分离。本发明所用的设备为常规冶金设备，工艺流程简单，易于工业化实施。
为实现上述目的，本发明的技术方案：
(1)机械活化：将破碎过的失效汽车催化剂与钠盐按一定的质量比混合，置于搅拌磨中进行机械活化；
(2)高温焙烧：将步骤(1)所得的机械活化后的物料，置于铁质坩埚中，在电阻炉内进行高温焙烧；
(3)水浸：将步骤(2)所得的焙烧产物置于球磨机中进行球磨水浸，使易溶于水的钠盐进入溶液，固液分离后，得到水不溶渣；
(4)酸浸：将步骤(3)所得的水不溶渣采用稀硫酸浸出，使大部分镁、铝、硅、钠进入溶液，铂族金属进入不溶渣中，固液分离后，得到铂族金属富集物；
(5)铂族金属精炼：将步骤(4)所得的铂族金属富集物通过现有的溶解、分离、提纯精炼工艺处理，获得铂族金属产品。
本发明的原理在于，一、在机械活化过程中，失效汽车催化剂与钠盐混合物料在搅拌磨中机械活化后，提高了混合物料的反应活性，有利于后续焙烧反应的进行；二、在高温焙烧过程中，失效汽车催化剂的载体堇青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)与钠盐发生固相反应，生成硅酸钠、铝酸钠、铝硅酸钠、氧化镁，而失效汽车催化剂中的活性组分铂族金属不与碳酸钠发生反应，保持原始状态；三、焙烧产物通过球磨热水浸出，不仅确保了焙烧物料充分分散，同时有利于实现硅酸钠、铝酸钠等的浸出，避免了后续酸浸过程大量沉淀的产生；四、水浸出过程中铝硅酸盐不溶解，氧化镁可能会形成氢氧化镁或碱式碳酸镁，对此再通过稀硫酸浸出铝硅酸钠及其它水不溶物，使大部分的镁、铝、硅、钠等进入溶液，铂族金属进入不溶渣，固液分离后，得到铂族金属富集物，实现载体与铂族金属的分离。
本发明的优点主要在于，采用机械活化-钠化焙烧-水浸-酸浸工艺处理失效汽车催化剂，使载体与铂族金属的分离，实现铂族金属的富集；所用的设备为常规冶金设备，工艺流程简单，易于工业化实施，铂族金属总回收率高(98％以上)。
附图说明
附图1为本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
本发明先后进行过多次试验，现举一部分试验结果作为参考实施例对发明进行进一步详细描述及验证其效果。
实施例1，参见附图1，取破碎为1mm的失效汽车催化剂500g(其中SiO2 40％左右，Al2O335％左右，MgO 10％左右，Pt 357g/t，Pd 963g/t，Rh 193g/t)，与1kg碳酸钠、30g硼酸钠混合，置于搅拌磨中机械活化30min；将活化后的混合物料置于铁坩埚中，在1300℃温度下焙烧3h；将焙烧产物置于湿式球磨机中进行球磨水浸(条件：矿浆浓度20％，初始水温90℃，时间1h)，固液分离后，热水洗涤；再将水不溶渣采用稀酸浸出(条件：硫酸质量浓度为25％，室温，浸出时间2h，液固比8)，固液分离后，获得铂族金属富集物，将其采用现有铂族金属溶解分离提纯工艺处理，获得铂、钯、铑金属产品，铂族金属总回收率为98.6％。
实施例2，参见附图1，取破碎为1mm的失效汽车催化剂500g(其中SiO2 40％左右，Al2O335％左右，MgO 10％左右，Pt 357g/t，Pd 963g/t，Rh 193g/t)，与1kg碳酸钠、50g硼酸钠混合，置于搅拌磨中机械活化30min；将活化后的混合物料置于铁坩埚中，在1250℃温度下焙烧3h；将焙烧产物置于湿式球磨机中进行球磨水浸(条件：矿浆浓度15％，初始水温90℃，时间1h)，固液分离后，热水洗涤；再将水不溶渣采用稀酸浸出(条件：硫酸质量浓度为25％，室温，浸出时间2h，液固比6)，固液分离后，获得铂族金属富集物，将其采用现有铂族金属溶解分离提纯工艺处理，获得铂、钯、铑金属产品，铂族金属总回收率为98.3％。
实施例3，参见附图1，取细磨至100目的失效汽车催化剂500g(其中SiO2 40％左右，Al2O335％左右，MgO 10％左右，Pt 357g/t，Pd 963g/t，Rh 193g/t)，与1.5kg碳酸钠、50g硼酸钠混合，置于搅拌磨中机械活化30min；将活化后的混合物料置于铁坩埚中，在1200℃温度下焙烧3h；将焙烧产物置于湿式球磨机中进行球磨水浸(条件：矿浆浓度20％，初始水温90℃，时间0.5h)，固液分离后，热水洗涤；再将水不溶渣采用稀酸浸出(条件：硫酸质量浓度为20％，室温，浸出时间3h，液固比8)，固液分离后，获得铂族金属富集物，将其采用现有铂族金属溶解分离提纯工艺处理，获得铂、钯、铑金属产品，铂族金属总回收率为98.2％。

Claims (6)

1.一种从失效汽车催化剂中回收铂族金属的方法，其特征在于包含以下工艺步骤：
(1)机械活化：将破碎过的失效汽车催化剂与钠盐按一定的质量比混合，置于搅拌磨中进行机械活化；
(2)高温焙烧：将步骤(1)所得的活化物料进行高温焙烧；
(3)球磨水浸：将步骤(2)所得的焙烧产物置于湿式球磨机中进行球磨水浸，固液分离后，得到水不溶渣；
(4)稀酸浸出：将步骤(3)所得的水不溶渣，采用稀酸浸出，铂族金属进入不溶渣中，固液分离后，得到铂族金属富集物；
(5)铂族金属精炼：将步骤(4)所得的铂族金属富集物通过现有的提炼工艺处理，获得铂族金属产品。
2.根据权利要求1所述的一种从失效汽车催化剂中回收铂族金属的方法，其特征在于步骤(1)所述的破碎过的失效汽车催化剂粒度为1mm以下；所述的钠盐为碳酸钠与硼酸钠的混合钠盐，碳酸钠用量为失效汽车催化剂质量的150～300％，硼酸钠用量为失效汽车催化剂质量的5～10％。
3.根据权利要求1所述的一种从失效汽车催化剂中回收铂族金属的方法，其特征在于步骤(1)所述的焙烧温度1100～1300℃，时间1～3h。
4.根据权利要求1所述的一种从失效汽车催化剂中回收铂族金属的方法，其特征在于步骤(2)所述的球磨水浸条件：矿浆浓度10～20％，初始水温80～90℃，时间0.5～1h。
5.根据权利要求1所述的一种从失效汽车催化剂中回收铂族金属的方法，其特征在于步骤(4)所述的稀酸浸出条件：硫酸质量浓度20～30％，浸出时间1～2h，液固比5～8，室温。
6.一种从失效汽车催化剂中回收铂族金属的方法，其特征在于包含以下工艺步骤：
取破碎为1mm的失效汽车催化剂500g，其中SiO2 40％左右，Al2O335％左右，MgO10％左右，Pt 357g/t，Pd 963g/t，Rh 193g/t，与1kg碳酸钠、30g硼酸钠混合，置于搅拌磨中机械活化30min；将活化后的混合物料置于铁坩埚中，在1300℃温度下焙烧3h；将焙烧产物置于湿式球磨机中进行球磨水浸，矿浆浓度20％，初始水温90℃，时间1h，固液分离后，热水洗涤；再将水不溶渣采用稀酸浸出：硫酸质量浓度为25％，室温，浸出时间2h，液固比8，固液分离后，获得铂族金属富集物，将其采用现有铂族金属溶解分离提纯工艺处理，获得铂、钯、铑金属产品，铂族金属总回收率为98.6％。
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Application publication date: 20161012

Assignee: Kunming Guiyan New Material Technology Co., Ltd.

Assignor: Kunming Institute of Precious Metals

Contract record no.: X2019530000002

Denomination of invention: Method for recycling platinum group metal from ineffective automobile catalysts

Granted publication date: 20171226

License type: Common License

Record date: 20190929

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