CN113802004B - 一种火法捕集回收废催化剂中铂族金属的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种火法捕集回收废催化剂中铂族金属的方法，本发明先将铜、锰按照元素摩尔比1:(0.3～1.5)配制得到铂族金属捕集剂，将废催化剂、捕集剂、造渣熔剂、还原剂按设定比例混匀；将混匀后的物料在1100～1300℃温度条件下熔炼，反应预定时间后渣浮于合金相表面，固液分离，得到含铂族金属的铜锰合金相；回收所得含铂族金属的铜锰合金相，得到铂族金属。本发明利用多金属协同捕集，铂族金属回收率高，铜、锰可形成熔化温度低于1000℃的低熔点合金，降低了熔炼温度。本发明具有能耗低、成本低、回收率高等优点，有利于工业化应用。

Description

一种火法捕集回收废催化剂中铂族金属的方法
技术领域
本发明属于铂族金属回收领域，涉及一种火法捕集回收废催化剂中铂族金属的方法。
背景技术
铂族金属具有高稳定性、耐高温和催化活性好等优异的理化性能，广泛用于汽车、石油、化工、航空航天等领域。但我国铂族金属储量少，用量大，对外依存度高，供需矛盾十分突出。如何实现从废催化剂中高效回收铂族金属是急需解决的关键技术。
目前，对于废催化剂铂族金属回收方法包括湿法、火法，其中主要以湿法溶解为主，即在酸性环境中通过各种氧化剂溶解铂族金属，实现铂族金属与载体分离的效果。但是湿法工艺产生大量的废水，且溶解铂族金属过程易产生有毒气体，环境污染严重。
火法熔炼富集方法具有处理量大，回收效率高等优点，已成为研究的热点。中国发明专利(CN201510797358.6)公开了以镍锍为捕集剂，氧化钙、二氧化硅为造渣剂，在1400-1450℃熔融捕集废催化剂中的铂族金属，其中镍为有毒重金属且熔炼过程产生SO2气体。
中国发明专利(CN201710856842.0)公开了一种微波加热熔融捕集铀族金属的方法，以Ni3S2为捕集剂，添加硼砂、碳酸纳、碳酸氢纳、氢氧化纳、过氧化纳、甲基纤维素中的至少一种造渣，在1050-1200℃微波捕集废催化剂中的铂族金属，该方法具有熔炼温度低、捕集率高的优点，但捕集过程产生SO2为有毒气体，具有一定的环境风险。
中国发明专利(CN201811156196.8)公开了一种废弃线路板与汽车尾气废催化剂协同资源化的方法，本质是采用铜捕集废催化剂中的铂族金属，回收率超过98％，存在重金属污染严重以及二噁英排放的危险。
中国发明专利(CN201911145745.6)公开了一种从VOCs废催化剂中回收铂族金属的方法，具体以FeS2为捕集剂，通过添加氧化钙、碳酸钠、氟化钙、硼砂等为造渣剂，熔炼温度1000～1700℃，铂族金属捕集效果好，但存在产生SO2气体，渣量大等缺点。
中国发明专利(CN103014352A)公开了一种从氧化铝载体石化催化剂中熔炼提取铀族金属的方法，以铁、铜为捕集剂，钠盐为造渣剂，在1100-1450℃捕集氧化铝载体石化催化剂中铂族金属，该专利虽能避免硅铁合金生成，但钠盐对冶炼炉衬侵蚀严重，且捕集效果有待考证。
发明内容
针对现有技术中废催化剂回收铂族金属湿法存在试剂消耗大、废水难处理及火法熔炼中镍铅捕集法存在的重金属污染、高温铁捕集法存在的温度高、能耗高的技术问题，本发明的目的在于提供一种火法捕集回收废催化剂中铂族金属的方法，采用金属捕集法在较低温度下实现回收废催化剂中铂族金属的方法，降低冶炼操作难度和能耗，实现铂族金属的绿色、低成本、渣量少和铂族金属高回收率。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种火法捕集回收废催化剂中铂族金属的方法，包括以下步骤：
(1)将铜、锰按照元素摩尔比1:(0.3～1.5)配制得到铂族金属捕集剂，将废催化剂、捕集剂、造渣熔剂、还原剂按设定比例混匀；
(2)将混匀后的物料在1100～1300℃温度条件下熔炼，反应预定时间后渣浮于合金相表面，渣-金分离，得到含铂族金属的铜锰合金相；
(3)对所得含铂族金属的铜锰合金相进行酸解、分离、提纯处理，得到铂族金属。
进一步，所述的铜为铜金属粉、氧化铜、铜精矿中的一种或多种；所述的锰为锰金属粉。
进一步，所述的废催化剂为含铂族金属的废催化剂。
进一步，所述的废催化剂与捕集剂的质量比为1:(0.1～0.4)。
进一步，所述的造渣熔剂包括氧化钙、氧化镁、氟化钙、硼砂中的一种或多种。
进一步，所述的还原剂为焦炭、碳粉、石墨、煤粉的一种或多种。
本发明的优势在于：
根据Cu-Mn相图可发现锰与铜可形成低熔点的合金，优化组成后可得到熔化温度为900-1000℃的合金，采用低熔化温度的铜锰合金作为捕集剂有利于降低熔炼温度(1100～1300℃)、降低能耗及生产成本、同时降低对设备及耐火材料的要求，有利于工业化应用，所得铂族金属回收率大于99.5％，铂族金属回收率高。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明的具体实施方式，但本发明的具体实施方式不局限于以下实施例。
在本发明实施例中，采用的废催化剂的主要成分如下：
表1废催化剂的主要组成
SiO<sub>2</sub>/％ MgO/％ Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>/％ Pt/(g/t) Pd/(g/t)
40.2％ 10.5％ 36.1％ 362.2 965.8
实施例1
一种火法捕集回收废催化剂中铂族金属的方法，包括以下步骤：
(1)将铜粉、锰粉按照1:0.2配制为捕集剂，将100份含铂族金属废催化剂、添加造渣熔剂控制熔渣组成(碱度为1.0、10％B2O3、10％CaF2)、10份捕集剂、10份石墨粉按比例混匀；
(2)将混匀后的物料后在熔炼炉内熔炼，熔炼温度1300℃，充分反应后，观察渣浮于合金相表面，经渣相与合金分离得到含铂族金属的铜基合金；
(3)对所得含铂族金属的铜锰合金相进行酸解、分离、提纯处理，得到铂族金属，经检测铂族金属回收率大于99.5％。
实施例2
一种火法捕集回收废催化剂中铂族金属的方法，包括以下步骤：
(1)将铜粉、碳酸锰按照1:1配制为捕集剂，将100份含铂族金属废催化剂、添加造渣熔剂控制熔渣组成(碱度为1.0、30％B2O3)、30份捕集剂、10份石墨粉按比例混匀；
(2)将混匀后的物料在熔炼炉内熔炼，熔炼温度1100℃，充分反应后，观察渣浮于合金相表面，经渣相与合金分离得到含铂族金属的铜基合金；
(3)对所得含铂族金属的铜锰合金相进行酸解、分离、提纯处理，得到铂族金属，经检测铂族金属回收率大于99.5％。
实施例3
一种火法捕集回收废催化剂中铂族金属的方法，包括以下步骤：
(1)将铜粉、锰粉按照1:0.6配制为捕集剂，将100份含铂族金属废催化剂、添加造渣熔剂控制熔渣组成(碱度为0.9，10％B2O3、20％CaF2)、15份捕集剂、10份石墨粉按比例混匀；
(2)将混匀后的物料在熔炼炉内熔炼，熔炼温度1200℃，充分反应后，观察渣浮于合金相表面，经渣相与合金分离得到含铂族金属的铜基合金；
(3)对所得含铂族金属的铜锰合金相进行酸解、分离、提纯处理，得到铂族金属，经检测铂族金属回收率大于99.5％。
实施例4
一种火法捕集回收废催化剂中铂族金属的方法，包括以下步骤：
(1)将铜粉、锰粉按照1:1.5配制为捕集剂，将100份含铂族金属废催化剂、添加造渣熔剂控制熔渣组成(碱度为0.8，15％B2O3、10％CaF2)、10份捕集剂、10份石墨粉按比例混匀；
(2)将混匀后的物料在熔炼炉内熔炼，熔炼温度1300℃，充分反应后，观察渣浮于合金相表面，经渣相与合金分离得到含铂族金属的铜基合金；
(3)对所得含铂族金属的铜锰合金相进行酸解、分离、提纯处理，得到铂族金属，经检测铂族金属回收率大于99.5％。
对比例
(1)以氧化铜作为捕集剂；
(2)将100份含铂族金属废催化剂、40份捕集剂、10份石墨粉按比例混匀后在熔炼炉内熔炼，添加造渣熔剂控制熔渣组成(碱度为0.9，5％CaF2)，熔炼温度1500℃，反应5小时后，观察渣浮于合金相表面，经渣相与合金分离得到含铂族金属的铜基合金；
(3)回收所得含铂族金属的合金，经过酸解、分离、提纯处理后，得到铂族金属，经检测铂族金属回收率大于96.7％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种火法捕集回收废催化剂中铂族金属的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将铜、锰按照元素摩尔比1:(0.3～1.5)配制得到铂族金属捕集剂，将废催化剂、捕集剂、造渣熔剂、还原剂按设定比例混匀；
(2)将混匀后的物料在1100～1300℃温度条件下熔炼，反应预定时间后渣浮于合金相表面，渣-金分离，得到含铂族金属的铜锰合金相；
(3)对所得含铂族金属的铜锰合金相进行酸解、分离、提纯处理，得到铂族金属；
所述的铜为铜金属粉；
所述的锰为锰金属粉或者碳酸锰。
2.根据权利要求1所述火法捕集回收废催化剂中铂族金属的方法，步骤(1)中，其特征在于，所述的废催化剂为含铂族金属的废催化剂。
3.根据权利要求1所述火法捕集回收废催化剂中铂族金属的方法，步骤(1)中，其特征在于，所述的废催化剂与捕集剂的质量比为1:(0.1～0.4)。
4.根据权利要求1所述火法捕集回收废催化剂中铂族金属的方法，步骤(1)中，其特征在于，所述的造渣熔剂包括氧化钙、氧化镁、氟化钙、硼砂中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述火法捕集回收废催化剂中铂族金属的方法，步骤(1)中，其特征在于，所述的还原剂为焦炭、碳粉、石墨、煤粉的任意一种或多种。
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