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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung eines Edelmetalls
aus einem trockenen oder in wässriger
Suspension vorliegenden Katalysators.
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Chemische
Katalysatoren, wie sie beispielsweise in der chemischen oder erdölverarbeitenden Industrie
eingesetzt werden, verlieren ihre katalytische Wirkung nach einiger
Zeit. Die nachlassende Reaktivität
hängt vor
allem damit zusammen, daß feine,
meist organische Partikel die Poren der Katalysatoren zusetzen.
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Bestimmte
Katalysatoren lassen sich regenerieren, indem die Partikel aus den
Poren entfernt werden. Im Zusammenhang mit keramischen Trägermaterialien
ist ein solches Regenerationsverfahren beispielsweise in der
DE 43 18 095 A1 beschrieben. Bei
diesem bekannten Verfahren wird eine wässrige Suspension des deaktivierten
Katalysators in einen sauerstoffhaltigen, turbulenten vorgeheizten
Gasstrom mit einer Temperatur zwischen 300 °C und 1050 °C eingespritzt. In dem Gasstrom
verbrennen die organischen Partikel, welche die Poren des keramischen
Katalysators zusetzen. Der regenerierte Katalysator wird dann naß oder trocken
aus dem Gasstrom abgeschieden.
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Bei
Katalysatoren mit brennbarem Trägermaterial,
zum Beispiel Aktivkohlekatalysatoren, ist eine solche Regenerierung
nicht möglich.
Da derartige Katalysatoren aber häufig wertvolle Edelmetalle enthalten,
ist zumindest eine Rückgewinnung
der Edelmetalle aus den verbrauchten Katalysatoren wirtschaftlich
häufig
sinnvoll. Zu den Edelmetallen gehören neben Silber und Gold die
bei Katalysatoren meist im Vordergrund stehenden Platinmetalle Ruthenium,
Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium, Rhenium und Platin.
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Bislang
geht man bei der Rückgewinnung
so vor, daß man
in einem diskontinuierlichen Prozeß den Katalysator in einer
Wanne in einen Ofen einbringt, in dem die Aktivkohle oder andere
organische Trägermaterialien
verbrennen. Die in der Wanne verbleibenden Rückstände werden anschließend aufgeschmolzen,
um die Edelmetalle aus der Schmelze abtrennen zu können.
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Dieses
bekannte Verfahren zur Rückgewinnung
der Edelmetalle aus Katalysatoren hat allerdings den Nachteil, daß es vor
allem bei größeren Mengen
an Katalysatoren infolge der diskontinuierlichen Fahrweise relativ
unwirtschaftlich ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es deswegen, ein Verfahren zur Rückgewinnung
eines Edelmetalls aus einem trockenen oder in wässriger Suspension vorliegenden
Katalysators an zugeben, das sich wirtschaftlich auch für größere Mengen
durchführen
läßt.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe dadurch gelöst,
daß der
Katalysator kontinuierlich an einem Einbringort in einen sauerstoffhaltigen
vorgeheizten Gasstrom eingebracht wird, der eine Temperatur zwischen
300°C und
1150°C hat.
Stromabwärts des
Einbringorts wird dann das Edelmetall kontinuierlich aus dem Gasstrom
abgetrennt.
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Durch
die kontinuierliche Fahrweise läßt sich die
Rückgewinnung
auch bei größeren Mengen
an Katalysatoren sehr wirtschaftlich durchführen. Beim Abtrennen des Edelmetalls
aus dem Gasstrom lassen sich ferner erprobte und leistungsfähige Einrichtungen
wie zum Beispiel Zyklone oder Elektrofilter einsetzen. Dadurch läßt sich
eine hohe Rückgewinnungsrate
bei vergleichsweise niedrigen Anlagenkosten erreichen.
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In
dem vorzugsweise turbulenten Gasstrom findet eine vollständige Verbrennung
der organischen Bestandteile des Katalysators und daran anhaftender
Partikel statt, so daß der
Gasstrom im wesentlichen nur noch die Edelmetalle enthält.
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Eine
besonders hohe Abtrennungsrate ist erzielbar, wenn zusätzlich zu
einem Zyklon ein Elektrofilter verwendet wird und das Edelmetall
aus Abwässern
des Elektrofilters abgetrennt wird.
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Ein
Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird im folgenden anhand der 1 erläutert, die
wesentliche Komponenten einer für
die Durchführung
des Verfahrens geeigneten Rückgewinnungsanlage 10 zeigt.
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In
einem (nicht dargestellten) Gasbrenner wird ein heißer Gasstrom
erzeugt, der über
einen Ringkanal 12 von unten tangential in einen Reaktorraum 14 eingeleitet
wird. In Folge der tangentialen Einleitung wird der Gasstrom in
eine Drehung versetzt und wandert in einer schraubenförmigen Bewegung
innerhalb von wenigen Sekunden zum oberen Ende des Reaktorraums 14.
Die mit 16 angedeutete schraubenförmige Bewegung des Gasstroms
geht mit starken Turbulenzen einher, die für eine gute Durchmischung der
Gase sorgen. Reaktoren dieser Art werden im Stand der Technik unter
anderem zur Pyrolyse und Verbrennung von Rückständen und Schlämmen sowie
zur Abluftreinigung eingesetzt. Wegen der starken Turbulenzen im
Reaktorraum 14 werden derartige Reaktoren häufig auch
als Turaktoren oder Turbulatoren bezeichnet.
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Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt
es sich bei dem Katalysator, aus dem Edelmetalle zurückgewonnen
werden sollen, um einen Aktivkohlekatalysator, der in wässriger
Suspension vorliegt. Falls mehrere kleinere Chargen von Aktivkohlekatalysatoren
mit unterschiedlichem Edelmetallgehalt vorliegen, so werden diese
vorzugsweise zunächst
zusammengeführt
und homogenisiert. Anschließend wird
der Suspension ggf. zusätzliches Wasser
zugeführt,
bis der Wassergehalt etwa 75% beträgt.
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Die
so aufbereitete Suspension wird über eine
drehzahlgeregelte Dosierpumpe zu einer wassergekühlten Sprühlanze 18 gefördert und
dort mit Druckluft über
eine Zweistoffdüse 20 in
den oberen Abschnitt des Reaktorraums 14 eingesprüht. Vorzugsweise
werden während
Einsprühpausen
die Sprühlanze 18 und
ein vorgelagertes Rohrsystem mit Wasser gespült, um der Bildung von Ablagerungen entgegenzuwirken.
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In
dem heißen
Gasstrom im Reaktorraum 14 verdunstet das Wasser aus der
eingesprühten
Suspension. Die Aktivkohle sowie organische Verbindungen, welche
die Poren der Aktivkohle zugesetzt haben, verbrennen nahezu vollständig zu
CO2 und H2O. Bei
der Verbrennung der Aktivkohle bleiben die Edelmetalle als Feststoffe
im Gasstrom übrig.
Bei einer Temperatur von 850° im
Reaktorraum 14 genügt
eine Verweilzeit von etwa 2 bis 3,5 Sekunden, bis die Aktivkohle
und die übrigen
organischen Bestandteile verbrannt sind. Bei niedrigen Temperaturen,
z.B. 300 °C,
verlängert
sich die Verweilzeit. Um den Verbrennungsvorgang besser steuern
zu können,
kann zusätzlich
Sekundärluft über einen
Kanal 21 in den Reaktorraum 14 geleitet werden.
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Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt
die Abtrennung der Edelmetall-Partikel aus dem Gasstrom trocken.
Hierzu wird der Gasstrom im oberen Bereich des Reak torraums 14 ausgeleitet und
einem Heißgaszyklon 22 zugeführt. Der
größte Teil
der Edelmetall-Partikel wird dort abgeschieden und über eine
Schleuse ausgekreist, was bei 23 angedeutet ist. Wegen
der hohen Betriebstemperaturen ist der Heißgaszyklon 22 keramisch
ausgekleidet.
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Obwohl
der Edelmetall-Restgehalt des Rauchgases nach dem Durchtritt durch
den Heißgaszyklon 22 nur
noch sehr gering ist, lohnt sich häufig wegen des hohen Preises
der Edelmetalle ein weiterer Abtrennvorgang zur Verringerung des
Restgehaltes. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird das aus
dem Heißgaszyklon 22 austretende
Rauchgas über
eine Quenche 25, in der das Rauchgas durch Wassereindüsung gesättigt wird,
einem Naß-Elektrofilter 24 zugeführt. Abwässer aus
der Quenche 25 werden über
einen Auslaß 26 einer
Waschwasserbehandlungsanlage (nicht dargestellt) zugeführt. In dem
Naß-Elektrofilter 24 werden
aus dem nassen Rauchgas die Edelmetall- und sonstigen Feinstaubpartikel
elektrisch abgeschieden. Aus einem Zirkulationsbehälter des
Naß-Elektrofilters 24 wird
kontinuierlich über
einen Auslaß 27 ein
Abwasserstrom ausgekreist, der ebenfalls zur weiteren Behandlung
der Waschwasserbehandlungsanlage zugeführt wird.
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Das
so entstaubte Rauchgas gelangt schließlich in eine Waschkolonne 28 mit
einem Tropfenabscheider, in der die im Rauchgas noch enthaltenen
Anteile an Schwefeldioxid und Halogenwasserstoffen entfernt werden.
Das Waschwasser in der Waschkolonne 28 wird in einem Kreislauf
gefahren, wobei der pH-Wert durch dosierte Zufuhr von NaOH konstant
gehalten wird. Der Sumpf eines Vorlagebehälters der Waschkolonne 28 wird
bei 29 ausgekreist und ebenfalls an die Waschwasserbehandlungsanlage übergeben.
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In
einem Gasbrenner werden die gereinigten Rauchgase nochmals aufgeheizt
und dann in einem SCR-Katalysator entstickt. Anschließend gelangt
das so aufbereitete Reingas über
einen doppelwandigen Kamin ins Freie. Der für die Förderung des Rauchgases notwendige
Unterdruck kann zum Beispiel durch ein Saugzuggebläse erzeugt
werden, das sich stromabwärts
der Waschkolonne 28 befindet.
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In
der Waschwasserbehandlungsanlage, welche das aus der Quenche 25,
dem Naß-Elektrofilter 24 und
der Waschkolonne 28 stammende Abwasser reinigt, wird nach
einer gegebenenfalls erforderlichen Neutralisation ein Flockungsmittel
zugesetzt. Durch Ausfällen
entsteht in einem Behälter
ein Sediment, das mittels Dickstoffpumpen über einen nachgeschalteten
Eindicker in eine Filterpresse gepumpt wird. Der Klarlauf der Filterpresse
läuft in
einen Neutralisationsbehälter
zurück.
Der Filterkuchen aus der Filterpresse fällt diskontinuierlich über eine
Schurre in einen bauseitigen Container. Der Überlauf aus dem Sedimentationsbehälter gelangt
in eine Pumpenvorlage vor einem zur Feinabscheidung installierten
rückspülbaren Kiesfilter.
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Der
in dem Container gesammelte Filterkuchen enthält noch Rückstände von Edelmetallen, die durch
Aufschmelzen abgetrennt werden können.
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Mit
dem vorstehend beschriebenen Verfahren ist es somit möglich, die
in dem Katalysator enthaltenen Edelmetalle zu mehr 95% in einem
kontinuierlichen Prozeß zurückzugewinnen.