CN113528828B - 一种废氧化铝载体铂族金属催化剂的富集方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种废氧化铝载体铂族金属催化剂的富集方法，主要包括将废氧化铝载体催化剂通过预处理脱除积碳及有机物，然后与熔剂混合制团，再将烘干的团块分成数个等份分批次加入到预先熔融的金属铜熔体中，恒温一段时间，倾倒出熔炼渣后；将另一等份团块继续加入到熔体中，进行熔炼，重复熔炼操作，熔炼结束后，分离出熔炼渣，获得铜‑铂族金属合金，实现铂族金属的富集。本发明熔炼温度低，其熔炼渣中铂族金属含小，并且具有工艺简单、易于连续生产等特点。

Description

一种废氧化铝载体铂族金属催化剂的富集方法
技术领域
本发明属于贵金属二次资源回收领域，涉及一种废氧化铝载体铂族金属催化剂的富集方法。
背景技术
石油精炼、化工行业等广泛使用的铂族金属催化剂的载体通常为氧化铝。在催化剂使用一段时间后，因中毒、有机物和积碳覆盖、铂族金属氧化等因素导致催化剂失去活性，需要定期更换，产生的废催化剂中铂族金属具有巨大的价值，需要对其中的铂族金属进行回收再利用。对于废Al2O3载体铂族金属催化剂，回收方法主要包括湿法溶解、还原熔炼金属捕集工艺等。
专利CN103276215A公开了一种从废催化剂中回收贵金属的方法。该方法的技术特征是将废催化剂于400～800℃焚烧除积碳及有机物，采用硫酸对废催化剂载体进行加压溶解，并添加TiCl3溶液以防止贵金属的分散。
专利CN103194606A公开了一种从氧化铝基废催化剂中富集铂族金属的方法，包括以下步骤：A、一次焚烧；B、粉碎；C、加压碱溶；D、过滤；E、二次焚烧。氧化铝溶解率大于95％，铂族金属的回收率大于99％。
专利CN107190147A公开了一种从铝基铂催化剂中选择性溶解回收铂的方法，其步骤为将废Pt/γ-Al2O3催化剂经焙烧去除有机物与积碳，同时将γ-Al2O3转型为α-Al2O3，然后通过氧化溶解铂，获得的铂溶液进行精炼，铂回收率大于98.5％。
专利CN112267025A公开了一种从低品位失效氧化铝载体催化剂中提取钯的方法，将低品位失效氧化铝载体催化剂与还原剂、铁红、熔剂、粘结剂、水混磨，制成球团烘干，进行还原熔炼，分别得到金属熔体和熔炼渣；金属熔体进行雾化喷粉、锈蚀、重力分选得到钯精矿，钯精矿精炼后得到钯粉，钯回收率大于97.0％、钯粉中钯含量大于99.95％。
专利CN103014352A公开了一种从氧化铝载体石化催化剂中熔炼提取铂族金属的方法，含以下工艺步骤：氧化铝载体石化催化剂与捕集剂、还原剂、造渣剂混合后进行熔炼，捕集其中的贵金属，得到副产品和含贵金属的合金；将得到的含贵金属合金用酸溶解进行贵贱金属分离获得贵金属精矿；贵金属精矿精炼获得铂族金属产品。此类还原熔炼捕集方法均以金属氧化物为捕集剂进行还原熔炼，熔炼温度高，造渣剂的配比高、渣量大，熔炼时间长，生产连续性差，铂族金属精矿中铂族金属含量低，后续处理复杂。
现有公开文献中从废氧化铝载体铂族金属催化剂的回收铂族金属的方法以湿法工艺为主，存在废液量大，污染等问题。报道的高温还原熔炼金属捕集回收方法存在熔炼渣渣型选择不合适，以金属氧化物为捕集剂，需要进行还原熔炼，熔炼温度高，工业应用可行性不高等问题。
发明内容
本发明的要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种废氧化铝载体铂族金属催化剂的富集方法，该方法与常规的熔炼回收过程不同，是将废催化剂及熔剂按比例混合制成团块，然后分批次加入预先熔融的铜熔体中进行熔炼，每批熔炼结束后将上层熔炼渣倒出，再加入另一批团块重复熔炼操作。
本发明的技术方案为：
一种废氧化铝载体铂族金属催化剂的富集方法，该方法包括：
将废氧化铝载体催化剂通过预处理脱除积碳及有机物，然后与熔剂混合制团，再将烘干的团块分成数个等份分批次加入到预先熔融的金属铜熔体中，恒温一段时间，倾倒出熔炼渣后；将另一等份团块继续加入到熔体中，进行熔炼，重复熔炼操作，熔炼结束后，分离出熔炼渣，获得铜-铂族金属合金，实现铂族金属的富集。
具体的，本发明的废氧化铝载体铂族金属催化剂的富集方法，包括以下步骤：
步骤(1)，预焙烧：将废氧化铝载体铂族金属催化剂细磨至粒度0.2mm以下，进行预焙烧；
步骤(2)，混合制团：按照设定的熔炼渣氧化物组成范围，将步骤(1)所得焙烧产物与SiO2、CaO混合，加水，压制成15～30mm直径的团块，烘干；
步骤(3)，熔炼捕集：将金属铜加热至一定的温度预先熔化，然后将步骤(2)所得团块分成数个等份分批次加入到熔融的铜熔体中，进行熔炼，保温一段时间，缓缓倾倒出熔炼渣；然后将另一份团块加入熔体中进行熔炼，重复相同的熔炼操作，熔炼结束后，分离出熔炼渣，得到铜-铂族金属合金。
进一步的，所述废氧化铝载体铂族金属催化剂为Pt/Al2O3、Pd/Al2O3等催化剂。
优选的，步骤(1)中，所述的废氧化铝载体铂族金属催化剂预焙烧温度500～700℃，焙烧时间不少于1h。
优选的，步骤(2)中，所述的熔炼渣氧化物组成范围：Al2O3：15～25％，SiO2：30～40％，CaO：30～45％；
优选的，步骤(3)中，所述的金属铜的用量为废催化剂重量的30～100％；所述的加热温度为1300～1400℃，恒温温时间不少于2h；所述的团块分成数个等份为分成3～5等份。
本发明的机理及有益效果主要有：
1)预焙烧处理脱除积碳及有机物，避免了后续熔炼过程中还原性物质的产生。
2)基于熔炼渣相图分析，合理设置Al2O3-SiO2-CaO熔炼渣体系中氧化物含量组成，保持熔炼渣的熔化性温度在1300～1400℃，熔炼渣具有很好的流动性，有利于提高铜液对铂族金属的捕集效果以及熔炼渣相与金属相的分离；
3)常规的火法熔炼金属捕集工艺通常是将失效催化剂与造渣剂、还原剂、氧化物捕集剂混合后进行熔炼，本发明与常规的熔炼过程不同的是将废催化剂及熔剂按比例混合制成团块，然后分批次加入预先熔融的铜熔体中进行熔炼，每批熔炼结束后将上层熔炼渣倒出，再加入另一批团块重复熔炼操作；每批次熔炼过程金属熔体液相量多，有利于金属铜捕集微量的铂族金属；本发明采用的熔炼温度低，熔炼渣中铂族金属含量小于10g/t。
4)本发明工艺流程简单，易于工业连续性生产。
具体实施方式
实施例采用的原料及主要辅助材料：
废催化剂：Pt/Al2O3催化剂Pd/Al2O3催化剂，来源于某化工公司；
二氧化硅、氧化钙、金属铜：均为工业级。
实施例1
取3kg废Pt/Al2O3催化剂(C 2.6％，Al2O3 96.8％，Pt 4430g/t)磨细至0.2mm以下，在600℃温度下焙烧2h，冷却后与5.38kg SiO2、5.52kg CaO混合，加水润湿，用压球机压制成20mm直径的团块，烘干后分成三等份；将2kg金属铜加热至温度1400℃预先熔化，然后将烘干的团块中的第一等份通过进料口缓慢加入熔融铜液中，加完料后保温2h，缓慢倾倒出上层熔炼渣；继续将第二等份团块缓慢加入到熔体中，加完料后保温2h，缓慢倾倒出上层熔炼渣；再将第三等份团块缓慢加入到熔体中，加完料后保温2h，缓慢倾倒出上层熔炼渣，冷却，完全分离熔炼渣和金属相，获得铂-铜合金，合并三段熔炼渣，取样分析，熔炼渣中铂含量9.4g/t。
实施例2
取3kg废Pd/Al2O3催化剂(C 32.8％，Al2O3 66.9％，Pd 1530g/t)磨细至0.2mm以下，在700℃温度下焙烧3h，冷却后与5kg SiO2、5kg CaO混合，加水润湿，用压球机压制成20mm直径的团块，烘干后分成三等份；将1kg金属铜加热至温度1350℃预先，然后将烘干的团块中的第一等份通过进料口缓慢加入熔融铜液中，加完料后保温3h，缓慢倾倒出上层熔炼渣；继续将第二等份团块缓慢加入到熔体中，加完料后保温3h，缓慢倾倒出上层熔炼渣；再将第三等份团块缓慢加入到熔体中，加完料后保温3h，缓慢倾倒出上层熔炼渣，冷却，完全分离熔炼渣和金属相，获得钯-铜合金；合并三段熔炼渣，取样分析，熔炼渣中钯含量5.4g/t。

Claims (8)

1.一种废氧化铝载体铂族金属催化剂的富集方法，该方法包括：
将废氧化铝载体催化剂通过预处理脱除积碳及有机物，然后与熔剂混合制团，再将烘干的团块分成数个等份分批次加入到预先熔融的金属铜熔体中，恒温一段时间，倾倒出熔炼渣后；将另一等份团块继续加入到熔体中，进行熔炼，重复熔炼操作，熔炼结束后，分离出熔炼渣，获得铜-铂族金属合金，实现铂族金属的富集。
2.根据权利要求1所述的废氧化铝载体铂族金属催化剂的富集方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤(1)，预焙烧：将废氧化铝载体铂族金属催化剂磨至粒度0.2mm以下，进行预焙烧；
步骤(2)，混合制团：按照设定的熔炼渣中氧化物的组成范围，将步骤(1)所得焙烧产物与SiO2、CaO混合，加水，压制成15～30mm直径的团块，烘干；
步骤(3)，熔炼捕集：将金属铜加热至一定的温度预先熔化，然后将步骤(2)所得团块分成数个等份分批加入到熔融的金属铜熔体中进行熔炼捕集，恒温一段时间，缓缓倾倒出熔炼渣，然后再将另一份团块加入熔体中进行熔炼，重复相同的熔炼操作，熔炼结束后，分离出熔炼渣，得到铜-铂族金属合金。
3.根据权利要求2所述的废氧化铝载体铂族金属催化剂的富集方法，其特征在于：
步骤(1)中，所述的废氧化铝载体铂族金属催化剂为Pt/Al2O3、Pd/Al2O3催化剂中的任意一种。
4.根据权利要求2所述的废氧化铝载体铂族金属催化剂的富集方法，其特征在于：
步骤(1)中，所述的预焙烧温度500～700℃，焙烧时间不少于1h。
5.根据权利要求2所述的废氧化铝载体铂族金属催化剂的富集方法，其特征在于：
步骤(2)中，所述的熔炼渣氧化物组成范围：Al2O3：15～25％，SiO2：30～40％，CaO：30～45％。
6.根据权利要求2至5任一项所述的一种废氧化铝载体铂族金属催化剂的富集方法，其特征在于：
步骤(3)中，所述的金属铜的用量为废催化剂重量的30～100％。
7.根据权利要求2至5任一项所述的一种废氧化铝载体铂族金属催化剂的富集方法，其特征在于：
步骤(3)中，所述的将金属铜加热至一定的温度预先熔化的加热温度为1300～1400℃，所述恒温一段时间为不少于2h。
8.根据权利要求2至5任一项所述的一种废氧化铝载体铂族金属催化剂的富集方法，其特征在于：
步骤(3)中，所述的将步骤(2)所得团块分成数个等份为分成3～5等份。
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