CN110735042A - 一种Fe-PGMs合金的碎化方法 - Google Patents

一种Fe-PGMs合金的碎化方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及铂族金属（PGMs）循环利用技术领域，提供了一种Fe‑PGMs合金的碎化方法。本发明所述的碎化方法包括：采用铁捕集回收铂族金属二次资源，经扒渣得到Fe‑PGMs合金熔体；水淬法：Fe‑PGMs合金熔体浇入冷却水中，得到合金颗粒；或离心法：Fe‑PGMs合金熔体浇铸到旋转的水冷铜盘上，得到合金颗粒。本发明无需金属碎化剂和重熔，降低酸耗，且不产生氢氧化铝胶体，具有流程短、物耗能耗低、成本低、易于产业化等优点。

Description

一种Fe-PGMs合金的碎化方法
技术领域
本发明适用于铂族金属的回收技术领域，提供了一种Fe-PGMs合金的碎化方法。
背景技术
PGMs具有高熔点、耐腐蚀性、催化活性高等优异的物化性能，属战略金属。我国PGMs资源对外依存度高达98％以上，从铂族金属二次资源提取PGMs是缓解我国资源短缺的重要措施之一。铁捕集是PGMs绿色回收工艺，该工艺得到Fe-PGMs合金，需进一步分离提取PGMs。从Fe-PGMs合金分离提取PGMs 通常采用碎化-酸解工艺。碎化为酸解的预处理环节，将合金破碎成颗粒，增大比表面积，加速酸解。但由于铁基合金具有较高的韧性和冷变形能力，很难直接破碎。现有Fe-PGMs合金的碎化方法为加入金属碎化剂，重熔形成脆性的金属间化合物实现碎化。中国发明专利“贵金属的碎化溶解方法”(申请号 CN90104468.7)公开了在700～1200℃以铝、锌或铝锌合金为碎化剂与含贵金属的物料混合熔融、碎化后，用盐酸溶液酸解，对浸出渣(贵金属粉未)进行水溶液氯化溶解等工序。含贵金属的物料与金属碎化剂重量比为1:5-10。采用金属碎化剂碎化Fe-PGMs合金，需要进行二次重熔和机械破碎；且在酸解时，酸耗增加，产生氢氧化铝胶体，降低了PGMs回收率。
发明内容
本发明的目的就是克服现有金属碎化产生的物耗能耗高、PGMs回收率低等难题，提供了一种Fe-PGMs合金的碎化方法，直接将Fe-PGMs合金熔体通过水淬法和离心法将其冷却碎化成合金颗粒，无需金属碎化剂和重熔，降低酸耗，且不产生氢氧化铝胶体，具有流程短、物耗能耗低、成本低、易于产业化等优点，是一种绿色高效的Fe-PGMs合金的碎化技术。
本发明的技术原理如下：
(1)采用铁捕集回收铂族金属二次资源，在熔融状态下将PGMs富集并形成Fe-PGMs合金熔体，经扒渣得到Fe-PGMs合金熔体。
(2)采用水淬法，将Fe-PGMs合金熔体浇入水中急冷得到合金颗粒。
(3)采用离心法，将Fe-PGMs合金熔体浇铸到旋转的水冷盘上，在离心力作用下分散熔体并快速冷却得到合金颗粒。
本发明通过如下技术方案实现：
一种Fe-PGMs合金的碎化方法，将Fe-PGMs合金熔体通过水淬法或离心法将其冷却碎化成合金颗粒，无需金属碎化剂和重熔，且不产生氢氧化铝胶体。
进一步的，所述方法具体包括：
S1、采用铁捕集回收铂族金属二次资源，经扒渣得到Fe-PGMs合金熔体；
S2、水淬法：Fe-PGMs合金熔体浇入冷却水中，得到合金颗粒；或离心法： Fe-PGMs合金熔体浇铸到旋转的水冷铜盘上，得到合金颗粒。
进一步的，步骤S1中采用铁捕集回收铂族金属二次资源，在1400-1600℃熔炼0.5-3.0h，经扒渣得到Fe-PGMs合金熔体。
进一步的，步骤S2中所述的水淬法，Fe-PGMs合金熔体在1400-1600℃以流速0.5-15.0ml/s浇入冷却水中，经水淬得到平均粒径0.5-2.0mm的Fe-PGMs 合金颗粒。
进一步的，步骤S2中所述的离心法，Fe-PGMs合金熔体在1400-1600℃以流速0.5-15.0ml/s浇铸到线速度5.0-35.0m/s的水冷铜盘上，经离心破碎得到平均粒径0.1-1.0mm的Fe-PGMs合金颗粒。
进一步的，步骤S2中的所述水冷盘为水冷金属盘或水冷陶瓷盘。
进一步的，所述水冷金属盘为水冷铜盘。
本发明采用的水淬法碎化、离心法碎化的有益效果有：
(1)流程短，能耗低。本发明通过水淬法或离心法直接将Fe-PGMs合金熔体冷却碎化成合金颗粒，不需要Fe-PGMs合金重熔和机械破碎。
(2)成本低，环境友好。本发明的水淬法碎或离心法碎化Fe-PGMs合金无需金属碎化剂，减少了酸耗，降低了成本，减轻了环境负担。
(3)PGMs回收率高。本发明无需铝碎化剂，后续提取PGMs不产生氢氧化铝胶体，避免了该胶体吸附PGMs造成的损失，提高了PGMs的回收率。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细描述：
实施例1
采用铁捕集回收铂族金属二次资源，在1400℃熔炼0.5h，扒渣后得到 Fe-PGMs合金熔体。Fe-PGMs合金熔体在1400℃以流速5ml/s浇入冷却水中，经水淬得到平均粒径1.4mm的Fe-PGMs合金颗粒。
实施例2
采用铁捕集回收铂族金属二次资源，在1420℃熔炼0.7h，扒渣后得到 Fe-PGMs合金熔体。Fe-PGMs合金熔体在1420℃以流速7ml/s浇入冷却水中，经水淬得到平均粒径1.5mm的Fe-PGMs合金颗粒。
实施例3
采用铁捕集回收铂族金属二次资源，在1440℃熔炼0.9h，扒渣后得到 Fe-PGMs合金熔体。Fe-PGMs合金熔体在1440℃以流速10ml/s浇入冷却水中，经水淬得到平均粒径1.9mm的Fe-PGMs合金颗粒。
实施例4
采用铁捕集回收铂族金属二次资源，在1460℃熔炼1.1h，扒渣后得到 Fe-PGMs合金熔体。Fe-PGMs合金熔体在1460℃以流速12ml/s浇入冷却水中，经水淬得到平均粒径1.7mm的Fe-PGMs合金颗粒。
实施例5
采用铁捕集回收铂族金属二次资源，在1480℃熔炼1.3h，扒渣后得到 Fe-PGMs合金熔体。Fe-PGMs合金熔体在1480℃以流速15ml/s浇入冷却水中，经水淬得到平均粒径1.6mm的Fe-PGMs合金颗粒。
实施例6
采用铁捕集回收铂族金属二次资源，在1500℃熔炼1.5h，扒渣后得到Fe-PGMs合金熔体。Fe-PGMs合金熔体在1500℃以流速0.5ml/s浇入冷却水中，经水淬得到平均粒径0.6mm的Fe-PGMs合金颗粒。
实施例7
采用铁捕集回收铂族金属二次资源，在1520℃熔炼1.7h，扒渣后得到 Fe-PGMs合金熔体。Fe-PGMs合金熔体在1520℃以流速1ml/s浇入冷却水中，经水淬得到平均粒径0.7mm的Fe-PGMs合金颗粒。
实施例8
采用铁捕集回收铂族金属二次资源，在1540℃熔炼2h，扒渣后得到Fe-PGMs 合金熔体。Fe-PGMs合金熔体在1540℃以流速1.5ml/s浇入冷却水中，经水淬得到平均粒径1mm的Fe-PGMs合金颗粒。
实施例9
采用铁捕集回收铂族金属二次资源，在1560℃熔炼0.5h，扒渣后得到 Fe-PGMs合金熔体。Fe-PGMs合金熔体在1560℃以流速2ml/s浇入冷却水中，经水淬得到平均粒径0.7mm的Fe-PGMs合金颗粒。
实施例10
采用铁捕集回收铂族金属二次资源，在1580℃熔炼0.7h，扒渣后得到 Fe-PGMs合金熔体。Fe-PGMs合金熔体在1580℃以流速2.5ml/s浇入冷却水中，经水淬得到平均粒径1.1mm的Fe-PGMs合金颗粒。
实施例11
采用铁捕集回收铂族金属二次资源，在1600℃熔炼0.9h，扒渣后得到 Fe-PGMs合金熔体。Fe-PGMs合金熔体在1600℃以流速10ml/s浇入冷却水中，经水淬得到平均粒径1.3mm的Fe-PGMs合金颗粒。
实施例12
采用铁捕集回收铂族金属二次资源，在1420℃熔炼1.1h，扒渣后得到 Fe-PGMs合金熔体。Fe-PGMs合金熔体在1420℃以流速12ml/s浇入冷却水中，经水淬得到平均粒径1.9mm的Fe-PGMs合金颗粒。
实施例13
采用铁捕集回收铂族金属二次资源，在1440℃熔炼1.3h，扒渣后得到 Fe-PGMs合金熔体。Fe-PGMs合金熔体在1440℃以流速15ml/s浇入冷却水中，经水淬得到平均粒径2mm的Fe-PGMs合金颗粒。
实施例14
采用铁捕集回收铂族金属二次资源，在1460℃熔炼1.5h，扒渣后得到 Fe-PGMs合金熔体。Fe-PGMs合金熔体在1460℃以流速1.5ml/s浇入冷却水中，经水淬得到平均粒径0.8mm的Fe-PGMs合金颗粒。
实施例15
采用铁捕集回收铂族金属二次资源，在1480℃熔炼1.7h，扒渣后得到 Fe-PGMs合金熔体。Fe-PGMs合金熔体在1480℃以流速2ml/s浇入冷却水中，经水淬得到平均粒径1.2mm的Fe-PGMs合金颗粒。
实施例16
采用铁捕集回收铂族金属二次资源，在1500℃熔炼2h，扒渣后得到Fe-PGMs 合金熔体。Fe-PGMs合金熔体在1500℃以流速2.5ml/s浇入冷却水中，经水淬得到平均粒径0.7mm的Fe-PGMs合金颗粒。
实施例17
采用铁捕集回收铂族金属二次资源，在1520℃熔炼0.5h，扒渣后得到 Fe-PGMs合金熔体。Fe-PGMs合金熔体在1520℃以流速3ml/s浇入冷却水中，经水淬得到平均粒径0.6mm的Fe-PGMs合金颗粒。
实施例18
采用铁捕集回收铂族金属二次资源，在1540℃熔炼0.7h，扒渣后得到 Fe-PGMs合金熔体。Fe-PGMs合金熔体在1540℃以流速5ml/s浇入冷却水中，经水淬得到平均粒径1.5mm的Fe-PGMs合金颗粒。
实施例19
采用铁捕集回收铂族金属二次资源，在1560℃熔炼0.9h，扒渣后得到 Fe-PGMs合金熔体。Fe-PGMs合金熔体在1560℃以流速5ml/s浇入冷却水中，经水淬得到平均粒径0.7mm的Fe-PGMs合金颗粒。
实施例20
采用铁捕集回收铂族金属二次资源，在1580℃熔炼1.1h，扒渣后得到 Fe-PGMs合金熔体。Fe-PGMs合金熔体在1580℃以流速0.5ml/s浇入冷却水中，经水淬得到平均粒径0.5mm的Fe-PGMs合金颗粒。
实施例21
采用铁捕集回收铂族金属二次资源，在1400℃熔炼1.3h，扒渣后得到 Fe-PGMs合金熔体。Fe-PGMs合金熔体在1400℃以流速5ml/s浇铸到线速度 35m/s的水冷铜盘上，经离心破碎得到平均粒径0.2mm的Fe-PGMs合金颗粒。
实施例22
采用铁捕集回收铂族金属二次资源，在1420℃熔炼1.5h，扒渣后得到 Fe-PGMs合金熔体。Fe-PGMs合金熔体在1420℃以流速7ml/s浇铸到线速度 32m/s的水冷铜盘上，经离心破碎得到平均粒径0.3mm的Fe-PGMs合金颗粒。
实施例23
采用铁捕集回收铂族金属二次资源，在1440℃熔炼1.7h，扒渣后得到 Fe-PGMs合金熔体。Fe-PGMs合金熔体在1440℃以流速10ml/s浇铸到线速度 30m/s的水冷铜盘上，经离心破碎得到平均粒径0.5mm的Fe-PGMs合金颗粒。
实施例24
采用铁捕集回收铂族金属二次资源，在1460℃熔炼2h，扒渣后得到Fe-PGMs 合金熔体。Fe-PGMs合金熔体在1460℃以流速12ml/s浇铸到线速度28m/s的水冷铜盘上，经离心破碎得到平均粒径0.7mm的Fe-PGMs合金颗粒。
实施例25
采用铁捕集回收铂族金属二次资源，在1480℃熔炼0.5h，扒渣后得到 Fe-PGMs合金熔体。Fe-PGMs合金熔体在1480℃以流速15ml/s浇铸到线速度 25m/s的水冷铜盘上，经离心破碎得到平均粒径0.8mm的Fe-PGMs合金颗粒。
实施例26
采用铁捕集回收铂族金属二次资源，在1500℃熔炼0.7h，扒渣后得到 Fe-PGMs合金熔体。Fe-PGMs合金熔体在1500℃以流速0.5ml/s浇铸到线速度 23m/s的水冷铜盘上，经离心破碎得到平均粒径0.3mm的Fe-PGMs合金颗粒。
实施例27
采用铁捕集回收铂族金属二次资源，在1520℃熔炼0.9h，扒渣后得到 Fe-PGMs合金熔体。Fe-PGMs合金熔体在1520℃以流速1ml/s浇铸到线速度 20m/s的水冷铜盘上，经离心破碎得到平均粒径0.4mm的Fe-PGMs合金颗粒。
实施例28
采用铁捕集回收铂族金属二次资源，在1540℃熔炼1.1h，扒渣后得到 Fe-PGMs合金熔体。Fe-PGMs合金熔体在1540℃以流速1.5ml/s浇铸到线速度 17m/s的水冷铜盘上，经离心破碎得到平均粒径0.6mm的Fe-PGMs合金颗粒。
施例29
采用铁捕集回收铂族金属二次资源，在1560℃熔炼1.3h，扒渣后得到 Fe-PGMs合金熔体。Fe-PGMs合金熔体在1560℃以流速2ml/s浇铸到线速度 15m/s的水冷铜盘上，经离心破碎得到平均粒径0.7mm的Fe-PGMs合金颗粒。
实施例30
采用铁捕集回收铂族金属二次资源，在1580℃熔炼1.5h，扒渣后得到 Fe-PGMs合金熔体。Fe-PGMs合金熔体在1580℃以流速2.5ml/s浇铸到线速度 13m/s的水冷铜盘上，经离心破碎得到平均粒径0.6mm的Fe-PGMs合金颗粒。
实施例31
采用铁捕集回收铂族金属二次资源，在1600℃熔炼1.7h，扒渣后得到 Fe-PGMs合金熔体。Fe-PGMs合金熔体在1600℃以流速1ml/s浇铸到线速度 10m/s的水冷铜盘上，经离心破碎得到平均粒径0.5mm的Fe-PGMs合金颗粒。
实施例32
采用铁捕集回收铂族金属二次资源，在1420℃熔炼2h，扒渣后得到Fe-PGMs 合金熔体。Fe-PGMs合金熔体在1420℃以流速12ml/s浇铸到线速度9m/s的水冷铜盘上，经离心破碎得到平均粒径0.7mm的Fe-PGMs合金颗粒。
实施例33
采用铁捕集回收铂族金属二次资源，在1440℃熔炼0.5h，扒渣后得到 Fe-PGMs合金熔体。Fe-PGMs合金熔体在1440℃以流速15ml/s浇铸到线速度 7m/s的水冷铜盘上，经离心破碎得到平均粒径0.9mm的Fe-PGMs合金颗粒。
实施例34
采用铁捕集回收铂族金属二次资源，在1460℃熔炼0.7h，扒渣后得到 Fe-PGMs合金熔体。Fe-PGMs合金熔体在1460℃以流速1.5ml/s浇铸到线速度 5m/s的水冷铜盘上，经离心破碎得到平均粒径1mm的Fe-PGMs合金颗粒。
实施例35
采用铁捕集回收铂族金属二次资源，在1480℃熔炼0.9h，扒渣后得到Fe-PGMs合金熔体。Fe-PGMs合金熔体在1480℃以流速2ml/s浇铸到线速度 35m/s的水冷铜盘上，经离心破碎得到平均粒径0.1mm的Fe-PGMs合金颗粒。
实施例36
采用铁捕集回收铂族金属二次资源，在1500℃熔炼1.1h，扒渣后得到 Fe-PGMs合金熔体。Fe-PGMs合金熔体在1500℃以流速2.5ml/s浇铸到线速度 32m/s的水冷铜盘上，经离心破碎得到平均粒径0.2mm的Fe-PGMs合金颗粒。
实施例37
采用铁捕集回收铂族金属二次资源，在1520℃熔炼1.3h，扒渣后得到 Fe-PGMs合金熔体。Fe-PGMs合金熔体在1520℃以流速3ml/s浇铸到线速度 30m/s的水冷铜盘上，经离心破碎得到平均粒径0.3mm的Fe-PGMs合金颗粒。
实施例38
采用铁捕集回收铂族金属二次资源，在1540℃熔炼1.5h，扒渣后得到 Fe-PGMs合金熔体。Fe-PGMs合金熔体在1540℃以流速5ml/s浇铸到线速度 28m/s的水冷铜盘上，经离心破碎得到平均粒径0.4mm的Fe-PGMs合金颗粒。
实施例39
采用铁捕集回收铂族金属二次资源，在1560℃熔炼1.7h，扒渣后得到 Fe-PGMs合金熔体。Fe-PGMs合金熔体在1560℃以流速5ml/s浇铸到线速度 25m/s的水冷铜盘上，经离心破碎得到平均粒径0.7mm的Fe-PGMs合金颗粒。
实施例40
采用铁捕集回收铂族金属二次资源，在1580℃熔炼2h，扒渣后得到Fe-PGMs 合金熔体。Fe-PGMs合金熔体在1580℃以流速0.5ml/s浇铸到线速度23m/s的水冷铜盘上，经离心破碎得到平均粒径0.5mm的Fe-PGMs合金颗粒。
本文虽然已经给出了本发明的几个实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。

Claims (6)

1.一种Fe-PGMs合金的碎化方法，其特征在于，将Fe-PGMs合金熔体通过水淬法或离心法将其冷却碎化成合金颗粒，无需金属碎化剂和重熔，且不产生氢氧化铝胶体。
2.如权利要求1所述的Fe-PGMs合金的碎化方法，其特征在于，所述方法具体包括：
S1、采用铁捕集回收铂族金属二次资源，经扒渣得到Fe-PGMs合金熔体；
S2、水淬法：Fe-PGMs合金熔体浇入冷却水中，得到合金颗粒；或离心法：Fe-PGMs合金熔体浇铸到旋转的水冷盘上，得到合金颗粒。
3.根据权利要求2所述的一种Fe-PGMs合金的碎化方法，其特征在于，步骤S1中采用铁捕集回收铂族金属二次资源，在1400-1600℃熔炼0.5-3.0h，经扒渣得到Fe-PGMs合金熔体。
4.根据权利要求2所述的一种Fe-PGMs合金的碎化方法，其特征在于，步骤S2中所述的水淬法，Fe-PGMs合金熔体在1400-1600℃以流速0.5-15.0ml/s浇入冷却水中，经水淬得到平均粒径0.5-2.0mm的Fe-PGMs合金颗粒。
5.根据权利要求2所述的一种Fe-PGMs合金的碎化方法，其特征在于，步骤S2中所述的离心法，Fe-PGMs合金熔体在1400-1600℃以流速0.5-15.0ml/s浇铸到线速度5.0-35.0m/s的水冷盘上，经离心破碎得到平均粒径0.1-1.0mm的Fe-PGMs合金颗粒。
6.根据权利要求2-5任一项所述的一种Fe-PGMs合金的碎化方法，其特征在于，步骤S2中的所述水冷盘为水冷金属盘或水冷陶瓷盘。
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