CN107400784A - 一种从失效汽车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失效汽车催化剂中回收铂族金属的方法，其步骤为：将细磨的失效汽车催化剂、金属氧化物捕集剂、还原剂按比例混合后制成团块，将团块在电阻炉中进行预还原，使金属氧化物捕集剂还原为金属态，将还原产物与造渣剂按比例混合放入坩埚中，采用感应加热炉熔炼，捕集金属与失效汽车催化剂中的铂族金属形成合金，失效汽车催化剂载体与造渣剂形成渣，使金属相与渣相分离，获得铂族金属‑捕集金属合金，实现铂族金属的回收，铂钯铑总回收率大于98％。本发明采用低温预还原‑感应炉熔炼工艺回收铂族金属，工艺简单，环境友好，易于实施；同时，形成的铂族金属‑捕集金属合金不含硅，有利于后续铂族金属的精炼提纯。

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
本发明涉及回收铂族金属的方法，一种从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％。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。据统计，我国每年更换的废催化剂中含铂族金属25～40吨。因此，开展从失效汽车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，从失效汽车催化剂中回收铂族金属分为湿法和火法工艺。汽车催化剂多是以堇青石为载体的蜂窝状催化剂，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。此工艺的主要缺点是不溶渣中铂族金属含量偏高，铂族金属的回收率偏低，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。火法工艺利用熔融状态的铅、铜、铁、镍等捕集金属对铂族金属具有特殊的亲合力实现铂族金属的富集回收。专利ZL201410332716.1公开了供一种采用等离子熔炼技术从失效汽车催化剂中回收贵金属的方法：物料前期处理；配料、混料；等离子炉对所得物料进行处理，得到贵金属富集料，富铂钯铑总收率大于98％。专利ZL200910094112.7公开了一种从失效汽车催化剂中回收贵金属的方法：将失效汽车催化剂与还原剂、添加剂及捕集剂混合，于电炉内或在电弧炉内进行熔炼，获得贵金属相，选择性浸出贵金属相中的贱金属，即可得到贵金属富集物，贵金属富集物精炼产出铂钯铑产品。专利ZL 200910094317.5公开了一种从失效汽车催化剂中回收贵金属的方法：湿法浸出失效汽车催化剂中的贵金属，浸出液置换获得贵金属精矿；火法捕集残渣中的贵金属获得贵金属相，选择性浸出其中的贱金属，即可得到贵金属精矿，产出铂钯铑产品。专利ZL03818803.1、ZL200480006344.8提到将含有铂族金属的物料、氧化铜、固体炭、熔剂装入密闭电炉中在1200～1500℃温度下熔炼5～10h，铂族金属富集在熔融的金属铜中。火法工艺等离子熔炼、电炉熔炼过程因局部熔炼温度过高，导致失效汽车催化剂中的一部分二氧化硅被还原为单质硅，与作为捕集金属铁/铜形成硅铁/硅铜合金，最终与铂族金属形成新的含硅合金相，此类合金具有极强的抗酸、抗碱性质，后续铂族金属分离提纯工艺十分困难。
发明内容
本发明的目的是针对现有从失效汽车催化剂中回收铂族金属方法存在的问题，提出了一种低温预还原-感应加热炉熔炼从失效汽车催化剂中回收铂族金属的方法。
为实现上述目的，本发明所采用技术方案如下：
①混合制团：将细磨(-0.074mm)的失效汽车催化剂与金属氧化物捕集剂(氧化铁或氧化铜)、还原剂按一定的比例混合后制成团块(φ10～15mm)；金属氧化物捕集剂与失效汽车催化剂重量比为2～5；还原剂(煤或焦炭)用量为金属氧化物捕集剂重量的8～12％；
②预还原：将步骤①所得团块在电阻炉中进行预还原，还原温度950～1050℃，还原时间20～40min，使金属氧化物捕集剂还原为金属态，还原产物为金属化团块；
③熔炼分离：将步骤②所得还原产物与造渣剂(石灰、硼砂用量分别为失效汽车催化剂重量的20～50％、5～10％)混合放入坩埚中，在感应加热炉中熔炼60～120min，捕集金属与失效汽车催化剂中的铂族金属形成合金，失效汽车催化剂载体与造渣剂形成渣，使合金相与渣相分离，获得铂族金属-捕集金属合金。
本发明的优点主要在于，本发明采用预还原-感应加热炉熔炼分离工艺从失效汽车催化剂中回收铂族金属；低温预还原过程，金属氧化物捕集剂、部分被氧化的铂族金属被还原为金属态，形成金属化团块，同时保证二氧化硅不被还原为单质硅；熔炼分离过程，将还原产物添加合适的造渣剂采用感应加热炉熔炼，避免了传统等离子炉、电炉熔炼时因局部高温导致二氧化硅还原为单质硅，物料完全熔化后，捕集金属与失效汽车催化剂中的铂族金属形成合金，失效汽车催化剂载体形成熔炼渣，静置，使金属相与渣相分离，实现铂族金属的回收。预还原及感应炉加热熔炼分离过程中失效汽车催化剂中的二氧化硅不会被还原为单质硅，最终获得的含铂族金属-捕集金属合金不含硅，有利于后续铂族金属的溶解分离提纯。本发明工艺简单，还原温度低，环境友好，工业中预还原可采用回转窑、转底炉等常规冶金设备，感应炉也容易大型化，易于实施。
附图说明
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。
图1为本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
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，将细磨(-0.074mm)的200g失效汽车催化剂(SiO2 33.6％，Al2O3 30.3％，MgO 8.2％，Pt 221.3g/t，Pd 2259.2g/t，Rh 239.4g/t)与400g氧化铁、50g焦粉混合后，制成团块，在电阻炉内进行预还原，还原温度1000℃，保温时间40min，将还原产物与60g石灰、20g硼砂混合放入坩埚中，置于中频感应炉中熔炼80min，静置，冷却后，使合金相与渣相分离，获得铂族金属-铁合金。取渣样分析其中铂、钯、铑的含量分别为3.1g/t，8.7g/t，3.8g/t，铂、钯、铑回收率分别为97.9％、99.2％、97.6％，铂钯铑总回收率大于98％。
实施例2，参见附图1，将细磨(-0.074mm)的200g失效汽车催化剂(SiO2 33.6％，Al2O3 30.3％，MgO 8.2％，Pt 221.3g/t，Pd 2259.2g/t，Rh 239.4g/t)与400g氧化铜、40g焦粉混合后，制成团块，在电阻炉内进行预还原，还原温度900℃，保温时间30min，将还原产物与60g石灰、20g硼砂混合放入坩埚中，置于中频炉感应中熔炼90min，静置，冷却后，使合金相与渣相分离，获得铂族金属-铜合金。取渣样分析其中铂、钯、铑的含量分别为2.8g/t，6.5g/t，3.2g/t，铂、钯、铑回收率分别为98.1％、99.6％、98.0％，铂钯铑总回收率大于98％。
实施例3，参见附图1，将细磨(-0.074mm)的200g失效汽车催化剂(SiO2 33.6％，Al2O3 30.3％，MgO 8.2％，Pt 221.3g/t，Pd 2259.2g/t，Rh 239.4g/t)与500g氧化铁、60g焦粉混合后，制成团块，在电阻炉内进行预还原，还原温度1050℃，保温时间30min，将还原产物与80g石灰、20g硼砂混合放入坩埚中，置于高频炉感应中熔炼100min，静置，冷却后，使合金相与渣相分离，获得铂族金属-铁合金。取渣样分析其中铂、钯、铑的含量分别为3.0g/t，7.9g/t，3.6g/t，铂、钯、铑回收率分别为98.0％、99.5％、97.8％，铂钯铑总回收率大于98％。

Claims (5)

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混合制团；
②预还原；
③熔炼分离。
具体步骤为：①混合制团：将细磨的失效汽车催化剂、金属氧化物捕集剂、还原剂按一定的比例混合后制成团块，②预还原：将团块在电阻炉中进行预还原，使金属氧化物捕集剂还原为金属态，形成金属化团块，③熔炼分离：将此团块与造渣剂混合放入坩埚中，在感应加热炉中进行熔炼，捕集金属与失效汽车催化剂中的铂族金属形成合金，失效汽车催化剂载体与造渣剂形成渣，使金属相与渣相分离，获得铂族金属-捕集金属合金。
2.根据权利要求1所述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所述所有物料细磨粒度-0.074mm，所述的捕集剂为氧化铁、氧化铜中的任意一种，捕集剂与失效汽车催化剂重量比为2～5；所述还原剂为煤或焦炭，用量为捕集剂重量的8～12％。
3.根据权利要求1所述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所述的还原温度为850～1050℃，还原保温时间20～40min。
4.根据权利要求1所述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③所述的感应加热炉为中频炉或高频炉感应炉，造渣剂为石灰、硼砂，用量分别为失效汽车催化剂重量的20～50％、5～10％，熔炼时间60～120min。
5.一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：
将细磨达到-0.074mm的200g失效汽车催化剂即SiO2 33.6％，Al2O3 30.3％，MgO8.2％，Pt 221.3g/t，Pd 2259.2g/t和Rh 239.4g/t与400g氧化铁、50g焦粉混合后，制成团块，在电阻炉内进行预还原，还原温度1000℃，保温时间40min，将还原产物与60g石灰、20g硼砂混合放入坩埚中，置于中频感应炉中熔炼80min，静置，冷却后，使合金相与渣相分离，获得铂族金属-铁合金，取渣样分析其中铂、钯、铑的含量分别为3.1g/t，8.7g/t，3.8g/t，铂、钯、铑回收率分别为97.9％、99.2％、97.6％，铂钯铑总回收率大于98％。
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