DE102011016860A1

DE102011016860A1 - Verfahren zur Bereitstellung edelmetallhaltiger Stoffgemische für die Rückgewinnung von Edelmetallen

Info

Publication number: DE102011016860A1
Application number: DE201110016860
Authority: DE
Inventors: Klaus-A. Zimmermann; Robert Hartmann; Oswald Kinz; Matthias Grehl
Original assignee: Umicore AG and Co KG
Current assignee: Umicore AG and Co KG
Priority date: 2011-04-13
Filing date: 2011-04-13
Publication date: 2012-10-18
Also published as: CN103476957A; JP2014511943A; WO2012140128A1; CA2832290A1; US9169536B2; CN103476957B; BR112013026066B1; EP2697402B1; ZA201307083B; BR112013026066A2; US20140026715A1; TW201311910A; EP2697402A1; TWI550097B

Abstract

Die Erfindung betrifft die Bereitstellung edelmetallhaltiger Stoffgemische für einen Prozess zur ihr, vorzugsweise für ihre Verarbeitung durch einen Veraschungsprozess. Diese Bereitstellung ist durch folgende Maßnahmen gekennzeichnet: (a) Befeuchten des zu verarbeitenden edelmetallhaltigen Stoffgemisches, (b) Einbringen des befeuchteten edelmetallhaltigen Stoffgemisches in mindestens ein Behältnis, das als Diffusionsbarriere für Wasser dient und (c) Einbringen des beladenen Behältnisses in eine hitzebeständige Kammer zusammen mit mindestens einer oberen feuerfesten Matte. Das edelmetallhaltige Stoffgemisch wird vorzugsweise in Gegenwart eines porösen Materials befeuchtet und die Kammer mit einer hitzebeständigen Abdeckung verschlossen. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verarbeitungsverfahren umfassend die Bereitstellung edelmetallhaltiger Stoffgemische sowie die mit edelmetallhaltigen Stoffgemischen beladene hitzebeständige Kammer selbst. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine einfache, saubere Rückgewinnung von Edelmetallen aus edelmetallhaltigen Stoffgemischen mit hoher Ausbeute.

Description

Das hier beschriebene Verfahren ermöglicht eine saubere Verarbeitung, vorzugsweise eine Rückgewinnung oder Aufreinigung, von Edelmetallen aus edelmetallhaltigen organischen wie anorganischen Stoffgemischen bei gleichzeitiger hoher Ausbeute der verarbeiteten Edelmetalle.
Edelmetalle sind all jene Metalle, welche über ein positives Standardpotenzial verfügen, also edler sind als das Element Wasserstoff. Dazu zählen sowohl die klassischen Schmuckmetalle Gold (Au) und Silber (Ag) als auch die so genannten Platingruppenmetalle Ruthenium (Ru), Rhodium (Rh), Palladium (Pd), Osmium (Os), Iridium (Ir) und das Platin (Pt) selbst.
Stand der Technik
Bei der Gewinnung, insbesondere dem Recycling von Edelmetallen aus edelmetallhaltigen Stoffgemischen, kommen gegenwärtig nasschemische Verfahren und Hochtemperaturverfahren zum Einsatz.
Bei den nasschemischen Verfahren zur Edelmetallrückgewinnung werden vor allem zwei Hauptwege beschritten:
Ein Weg ist die elektrochemische, kathodische Abscheidung der Edelmetalle in elementarer Form aus flüssigen Gemischen, in denen die Edelmetalle vorher, in der Regel zwecks Abtrennung von Verunreinigungen, unter chemisch extremen Bedingungen in Lösung gebracht wurden, etwa durch Zugabe starker Mineralsäuren, wie etwa konzentrierter Salzsäure oder Königswasser, oder – meist toxischer – Komplexbildner, wie etwa Cyaniden bei der Goldgewinnung. Der kathodischen Abscheidung folgt eine Weiterverarbeitung des Kathodenschlamms unter Einsatz verschiedener hydrometallurgischer Verfahren.
Dabei wird der Kathodenschlamm, bei dem es sich in der Regel um ein Gemisch verschiedener Edelmetalle handelt, durch Zugabe von Säuren, Laugen, Salzen oder Komplexbildnern erneut in Lösung gebracht. Aus dieser Lösung werden die einzelnen Edelmetalle durch mehrere aufeinanderfolgende selektive Lösungs- und Fällungsprozesse voneinander abgetrennt.
Dabei entstehen große Mengen wässriger Abfälle mit hohem Gefahrenpotenzial, die einer sachgerechten, meist aufwändigen und kostenintensiven Entsorgung bedürfen.
Ebenso werden bei diesen Verfahren erhebliche Mengen saurer Gase freigesetzt, z. B. Chlorwasserstoff und Stickoxide, die aus der Abluft der Anlagen mittels Einsatz von Wäschern entfernt werden müssen.
Die nasschemische Alternative zur elektrolytischen Rückgewinnung stellt die Abtrennung von Edelmetallen aus flüssigen Phasen durch Fällung dar. Hier werden im ersten Schritt die ebenfalls in Lösung befindlichen Edelmetalle durch Zugabe bestimmter Reagenzien, in der Regel Komplexbildnern oder Reduktionsmitteln, aus der wässrigen Phase gefällt, wobei sie sich entweder elementar oder als schwerlösliche Verbindungen abscheiden.
Ein solches Vorgehen wird beispielsweise in DE 3 223 501 C1 gewählt, wo Rhodium aus einer wässrigen Lösung durch Zugabe elementaren oder reduzierbaren Tellurs bei Temperaturen zwischen 120 und 200°C gefällt wird.
Nach Abtrennung des Niederschlags mit Hilfe verschiedener Verfahren (Zementation, Filtration, Druckfällung, etc.) wird der Niederschlag dann – vor allem wenn es sich bei den Niederschlägen um Metallverbindungen und keine elementaren Metalle handelt – auf pyrometallurgischem Wege weiterverarbeitet.
Zu den pyrometallurgischen Verfahren zählen all jene Prozesse bei der Metallgewinnung sowie Reinigung und Veredlung, bei denen Schmelzphasen zum Einsatz kommen. Dazu zählen etwa Schmelzaufreinigen, Rösten, Calcinieren, Destillieren, Seigern, etc. Diese Verfahren sind äußerst energieintensiv, vor allem bei den Edelmetallen, welche über relativ hohe Schmelzpunkte verfügen, die außer beim Silber stets über 1000°C liegen, bei den so genannten Platinmetallen sogar über 1500°C.
Eine Alternative zu den nasschemischen Verfahren zur Rückgewinnung von Edelmetallen stellen Hochtemperaturverfahren dar, bei denen die edelmetallhaltigen Stoffgemische im ersten Prozessschritt einer thermischen Zersetzung bei paralleler Oxidation der unerwünschten Verunreinigungen unterzogen werden. Ein solcher Prozess wird in der Technik als „Veraschung” bezeichnet.
Diese Verfahren kommen vor allem bei der Verarbeitung von so genanntem „Gekrätz” zum Einsatz. Unter der Bezeichnung „Gekrätz” werden nichtmetallische Materialien verstanden, insbesondere Gemische, in denen feste, nicht schmelzbare edelmetallhaltige Stoffgemische mit einem hohen organischen Anteil vorliegen. Dabei kann es sich beispielsweise um Abfallprodukte aus der Herstellung der Edelmetalle oder deren Weiterverarbeitung, etwa zu Katalysatoren, handeln.
Vor allem bei rein metallorganischen Stoffgemischen erfolgt die so Veraschung nahezu rückstandsfrei in Bezug auf die organische Komponente des Stoffgemisches, d. h. die Asche enthält fast ausschließlich die Edelmetalle in ihrer elementaren Form.
Veraschungen haben gegenüber nasschemischen Verfahren den Vorteil, dass sie erheblich weniger Rückstände verursachen, etwa verunreinigte Lösungen, die einer gesonderten Entsorgung bedürfen. Ein Nachteil ist jedoch die technische Komplexität und der zum Teil hohe Energieeinsatz bei diesen Verfahren.
Die technische Komplexität der Prozesse fußt zum Teil auf den Erfordernissen einer besonderen Handhabung einer Reihe edelmetallorganischer Verbindungen, welche leichtentzündlich oder explosiv sind.
Der Problematik im Zusammenhang mit der Brennbarkeit und Explosionsneigung einiger edelmetallorganischer Verbindungen wird in der Technik damit begegnet, dass die Veraschung nicht in einem einzigen, sondern in mehreren aufeinanderfolgenden Hochtemperaturteilprozessen schrittweise durchgeführt wird, wobei Pyrolyse und oxidative Zersetzung der organischen Komponenten getrennt voneinander ablaufen. Solche Ansätze finden sich beispielsweise in US 2008/0295749 A1 , JP 2009-222288 A und optional auch in DE 9420410 U1 .
Das Prinzip des Mehrkammersystems bei der Veraschung umfasst in einem ersten Schritt eine partielle Pyrolyse – meist einhergehend mit einer Verdichtung oder Volumenkontraktion des Ausgangsgemisches, wobei die gefährlichen Substanzen in einer sauerstoffarmen Atmosphäre in weniger gefährliche Zwischenprodukte konvertiert werden.
In einem darauf folgenden Prozessschritt findet dann schließlich die (fast rückstandsfreie) oxidative Zersetzung der ehemals organischen Phase statt.
Der Vorteil einer solchen Auftrennung der beiden Abläufe ist jener, dass für die oxidative Zersetzung möglichst hohe Konzentrationen eines oxidierenden Gases (meist Sauerstoff) in der (Nach-)Brennkammer eingesetzt werden können, welche für einen möglichst vollständigen Ablauf der Oxidationsreaktion erforderlich sind.
Solche hohen Sauerstoffkonzentrationen erhöhen jedoch die Explosionsgefahr bei der Pyrolyse einiger edelmetallorganischer Verbindungen, wie z. B. bei Triphenylphosphin-Komplexen des Rhodiums, aber auch einiger anorganischer Edelmetallverbindungen, wie etwa den Carbonyl-Komplexen einiger Platinmetalle, weshalb sie im ersten Schritt eher kontraproduktiv sind.
Der Nachteil eines Mehrkammersystems zur Veraschung fester edelmetallhaltiger Gemische liegt klar ersichtlich im erhöhten apparativen Aufwand dieser Systeme.
Eine weitere Schwierigkeit bei der thermischen Rückgewinnung von Edelmetallen ergibt sich durch die besondere Form der dabei erhaltenen Produkte: Bei der Veraschung fällt ein nicht unerheblicher Anteil des entstehenden Edelmetalls in Form von Mikro- oder Nanopartikeln an, welche ihrerseits nicht selten pyrophor sind und bei Austritt aus der Anlage ein erhebliches Gefahrenpotenzial einerseits und kostspielige Verluste bei der Ausbeute des rückgewonnenen Metalls andererseits darstellen. Um derlei Verluste zu minimieren, können verschiedene Wege beschritten werden:
Eine Möglichkeit ist eine aufwändige Filtration der Rauchgase.
Eine weitere Möglichkeit ist das direkte Einschmelzen der bei der Veraschung entstehenden Metallstäube durch den Einsatz von Temperaturen, die zum Teil deutlich über dem Schmelzpunkt der Edelmetalle liegen. Auf solch ein Vorgehen greift beispielsweise das in KR 10 2003 0 067 421 A beschriebene Verfahren zurück, bei dem Platin (Schmelzpunkt: 1768°C) aus Abfällen bei Temperaturen zwischen 1500 und 2000°C in einem Hochdruckreaktor gewonnen wird.
Nachteilig bei der Rückgewinnung der Edelmetalle durch Veraschung sind auch die Verunreinigungen, welche neben den Edelmetallen in der Asche präsent sind und in weiteren Verfahrensschritten gesondert entfernt werden müssen, was den Aufwand des Gesamtverfahrens erhöht.
Vor allem bei edelmetallhaltigen Stoffgemischen mit einem starken anorganischen Anteil treten derlei Verunreinigungen vermehrt auf. Je nach Zusammensetzung der Gemische wird versucht, durch Einleiten verschiedener oxidierender oder reduzierender Prozessgase (z. B.: O₂ als Oxidationsmittel, CO als reduzierendes Gas) oder durch Beimengungen fester Oxidationsmittel oder Reduktionsmittel den Sauerstoff-, Kohlenstoff-, Stickstoff- oder Schwefelanteil in der Asche durch Umsetzung der Elemente in flüchtige Produkte zu minimieren. Diese Maßnahme wird beispielsweise in Druckschrift JP 2004-292912 A ergriffen. Dort wird Kohlenstoffstaub in das System eingebracht, der sich beim Heizvorgang in CO umwandelt, das auf oxidische Bestandteile stark reduzierend wirkt und den Sauerstoff in Form des flüchtigen Produktes CO₂ aus dem System entfernt.
Aufgrund der Unzulänglichkeiten der bisherigen rein thermischen Verfahren zur Edelmetallrückgewinnung aus festen edelmetallhaltigen Stoffgemischen werden in der Technik häufig kombinierte Verfahren eingesetzt, bei denen in zum Teil aufwändigen Gesamtverfahren thermische Teilschritte mit nasschemischen Teilschritten kombiniert werden. Beispiele für solch ein Vorgehen, bieten die Druckschriften US 7 108 839 B2 und JP 2004-292912 A .
In US 7 108 839 B2 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem eine Beschichtung einer organischen Platinverbindung auf Silica-Gel durch ein kombiniertes Gesamtverfahren aus thermischen und nasschemischen Schritten entfernt wird. Dabei wird die organische Platinverbindung zunächst bei erhöhten Temperaturen oxidiert, bevor sie einer mehrstufigen nasschemischen Sequenz zur Weiterverarbeitung des Zwischenproduktes zugeführt wird. In JP 2004-292912 A wird hingegen eine nasschemische Behandlung eines rhodiumhaltigen Edelmetallgekrätzes dem Veraschungsprozess vorgeschaltet. Beide Verfahren garantieren zwar eine erhöhte Produktreinheit bei der Rückgewinnung des Edelmetalls, sind aber sehr aufwändig.
Ausgehend vom Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, das über die Nachteile der Verfahren aus dem Stand der Technik nicht verfügt.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der Ansprüche gelöst.
Ermöglicht wird dies durch eine besondere Form der Bereitstellung der edelmetallhaltigen Stoffgemische für ein Verfahren zur Verarbeitung edelmetallhaltiger Stoffgemische durch Erwärmung des Stoffgemisches, vorzugsweise für ein Veraschungsverfahren, welche es ermöglicht, die Edelmetalle des Stoffgemisches bereits nach einem einzigen Prozessschritt in elementarer Form und relativ hoher Ausbeute zu erhalten.
Erfindungsbeschreibung
Erfindungsgemäß ist die Bereitstellung der edelmetallhaltiger Stoffgemische für einen Prozess zur Verarbeitung edelmetallhaltiger Stoffgemische durch Erwärmung des Stoffgemisches, durch folgende Maßnahmen gekennzeichnet:

• Befeuchten des zu verarbeitenden edelmetallhaltigen Stoffgemisches
• Einbringen des befeuchteten edelmetallhaltigen Stoffgemisches in mindestens ein Behältnis, das als Diffusionsbarriere für Wasser dient
• Einbringen des beladenen Behältnisses in eine hitzebeständige Kammer zusammen mit mindestens einer oberen feuerfesten Matte.

Vorteilhafterweise wird die hitzebeständige Kammer mit einer hitzebeständigen Abdeckung verschlossen. Auf diese Art werden die Edelmetallverluste weiter verringert.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Prozess zur Verarbeitung edelmetallhaltiger Stoffgemische durch Erwärmung des Stoffgemisches um eine Veraschung.
Die durch die vorliegende Erfindung für ein Verarbeitungsverfahren edelmetallhaltiger Stoffgemische, vorzugsweise zur Veraschung, bereitgestellten edelmetallhaltigen Stoffgemische können Edelmetalle sowohl in gediegener Form, als auch in Form chemischer Verbindungen enthalten, wobei sowohl organische als auch anorganische Edelmetallverbindungen im Gemisch vorhanden sein können.
In einer Ausführungsform enthält das edelmetallhaltige Stoffgemisch nur ein einziges Edelmetall gediegen oder in Form organischer oder anorganischer Verbindungen.
In einer weiteren Ausführungsform enthält das edelmetallhaltige Stoffgemisch mehrere verschiedene Edelmetalle in gediegener Form oder in Form organischer oder anorganischer Verbindungen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht das edelmetallhaltige Stoffgemisch aus so genanntem Gekrätz, d. h. es enthält zum größten Teil organische Edelmetallverbindungen.
Vorzugsweise handelt es sich bei den edelmetallhaltigen Stoffgemischen um Reste oder Abfallprodukte, welche aus dem Herstellungsprozess der betreffenden Edelmetalle oder deren Weiterverarbeitung, z. B. zu heterogenen oder homogenen Katalysatoren, entstammen.
Bei den edelmetallhaltigen Gemischen kann es sich jedoch auch um Stoffgemische handeln, welche aus der Anwendung der Edelmetalle oder daraus hergestellter Produkte entstammen und während derselben mit den Edelmetallen oder deren Verbindungen kontaminiert wurden.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei den edelmetallhaltigen Gemischen um edelmetallhaltige Flüssigkeiten, vorzugsweise um Lösungen oder Suspensionen.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung umfasst die Rückgewinnung von Edelmetallen aus verbrauchten Aktivkohlekatalysatoren.
Viele edelmetallhaltige Stoffgemische neigen dazu, sich leicht zu entzünden und häufig auch explosionsartig zu zersetzen. Aus diesem Grund stellt deren Handhabung eine besondere Herausforderung dar, insbesondere bei Verfahren, bei denen diese Stoffgemische in Anwesenheit starker Oxidationsmittel hohen Temperaturen ausgesetzt werden, wie dies beispielsweise bei der Veraschung der Fall ist.
Solche leicht entzündlichen Edelmetallverbindungen sind beispielsweise Edelmetallkomplexe mit Kohlenmonoxid oder Triphenylphosphin als Komplexliganden, wie etwa beim Chlorotris(triphenylphosphin)rhodium(I)-Komplex, dem so genannten Wilkinson-Katalysator, der zur Hydrierung oder zur Isomerisierung in der organischen Chemie häufig zum Einsatz kommt.
Die Rückgewinnung von Edelmetallen durch Veraschung edelmetallhaltiger Stoffgemische umfasst in bei den herkömmlichen Verfahren in der Regel zwei Teilprozesse: Zunächst werden die Nichtmetallkomponenten pyrolysiert, d. h. thermisch zersetzt. Dabei kommt es zur Spaltung der Bindungen zwischen den Edelmetallen und deren organischen Resten. Die Edelmetalle werden dabei in ihre gediegene Form überführt.
Für diesen Schritt sind hohe Temperaturen erforderlich. Die Anwesenheit größerer Mengen oxidierender Gase, wie etwa Sauerstoff, ist jedoch hinderlich, weil sie häufig zu einer spontanen, zum Teil explosiven, Entzündung der Edelmetallverbindungen bzw. der thermischen Zersetzungsprodukte führt.
Den zweiten Teilprozess der Veraschung stellt die Oxidation der pyrolysierten Zwischenprodukte dar. Dabei werden diese in flüchtige Endprodukte (bei organischen Verbindungen sind dies größtenteils CO₂ und H₂O) umgewandelt. Auf diese Weise bleibt als Rückstand eine Asche zurück, welche im Idealfall mit einem hohen Anteil gediegener Edelmetalle versetzt ist.
Für diesen Teilprozess hingegen sind hohe Konzentrationen des oxidierenden Gases Sauerstoff nötig, damit die Verbrennung vollständig verläuft.
Für beide Teilschritte sind im Hinblick auf die Präsenz des oxidierenden Gases Sauerstoff unterschiedliche Prozessbedingungen erforderlich. Aus diesem Grund wird in herkömmlichen Veraschungsverfahren häufig ein zweistufiger Prozessverlauf gewählt, wobei die dazu genutzten Anlagen Mehrkammersysteme sind, die mindestens Zweikammersysteme sind und über eine Pyrolysekammer und eine Nachbrennkammer verfügen, was die technische Komplexität des Systems durch den dadurch betriebenen apparativen Aufwand maximiert.
Durch die vorliegende Erfindung kann dieser apparative Aufwand erheblich reduziert werden, indem Pyrolyse und Oxidation nicht wie bei herkömmlichen Verfahren seriell, sondern parallel in einer einzigen Kammer und in einem einzigen Schritt ablaufen.
Realisiert wird dies durch eine besondere Form der Bereitstellung der zu verarbeitenden edelmetallhaltigen Stoffgemische für einen darauf folgenden Prozess, bei dem diese Gemische erwärmt werden, wobei die Edelmetalle vorzugsweise zurückgewonnen oder weiterverarbeitet, z. B. gereinigt, werden. Vorzugsweise handelt es sich bei einem solchen Prozess, bei dem die edelmetallhaltigen Stoffe mit dem Ziel einer Metallrückgewinnung erwärmt werden, um eine Veraschung.
Die vorliegende Erfindung umfasst neben der Bereitstellung der edelmetallhaltigen Stoffgemische für einen Prozess, bei dem diese Stoffgemische anschließend erwärmt werden, vorzugsweise verascht werden, auch ein solches Verfahren zur Metall-Rückgewinnung oder -Verarbeitung, das sich der besagten Bereitstellung der edelmetallhaltigen Stoffgemische bedient.
Durch die besondere Form der Bereitstellung der edelmetallhaltigen Stoffgemische verläuft beispielsweise die anschließende Veraschung so effektiv, dass das Gesamtverfahren zur Metallrückgewinnung aus den edelmetallhaltigen Stoffgemischen ebenfalls erheblich vereinfacht werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform verzichtet das erfindungsgemäße Verfahren zur Metall-Rückgewinnung oder -Verarbeitung auf den Einsatz nasschemischer Schritte vor der Veraschung.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform verzichtet das erfindungsgemäße Verfahren zur Metall-Rückgewinnung oder -Verarbeitung auf den Einsatz nasschemischer Schritte nach der Veraschung.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform verzichtet das erfindungsgemäße Verfahren zur Metall-Rückgewinnung oder -Verarbeitung auf den Einsatz jeglicher nasschemischer Schritte vor und nach der Veraschung.
Befeuchten des edelmetallhaltigen Stoffgemisches
Erfindungsgemäß wird das edelmetallhaltiges Stoffgemisch befeuchtet. Dies erfolgt in der Regel durch Wasserzugabe. Diese Befeuchtung ist vorteilhaft, da eine plötzliche Entzündung der edelmetallhaltigen Stoffgemische – und damit verbunden eine starke Rauchgasentwicklung – unterbunden werden kann. Des Weiteren dient der Wasserdampf, der während dem Aufheizen abgegeben wird, zur Inertisierung der Ofenatmosphäre. Somit können in der Aufheizphase explosible Gasgemische und unerwünschte Explosionen vermieden werden.
Eine spontane Entflammung der Stoffgemische bei der Edelmetallrückgewinnung ist nicht nur sicherheitstechnisch problematisch, sondern würde durch die dabei auftretende intensive Bildung von Rauchgasen und das Mitreißen feiner Edelmetallpartikel durch diese Rauchgase zu erheblichen Verlusten bei der Edelmetallausbeute des Rückgewinnungsprozesses führen.
Typischerweise sind in edelmetallhaltigen Stoffgemischen bzw. Gekrätzen Materialien enthalten, die Wasser aufnehmen und eventuell auch speichern können (Wischpapiere, Stofflappen usw.). Vorzugsweise wird ein poröses oder Wasser aufsaugendes Material mit Wasser befeuchtet und dann dem edelmetallhaltigen Stoffgemisch zugegeben. Ein weiterer Wasserzusatz kann nach der Vermengung des Stoffgemisches erfolgen. Bevorzugt werden die edelmetallhaltigen Stoffgemische zwecks Benetzung mit dem Wasser besprüht. Wasserfeuchte verbrauchte Aktivkohlekatalysatoren können in der Regel einen Wasseranteil aufnehmen, der ihr Eigengewicht übertrifft.
Der Gesamtwassergehalt des edelmetallhaltigen Stoffgemisches liegt im Bereich von 5 bis 90 Gew.-% (jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des edelmetallhaltigen Stoffgemisches). Vorzugsweise liegt der Gesamtwassergehalt im Bereich von 20 bis 80 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht). Dieser Gesamtwassergehalt umfasst den im porösen Material gespeicherten Wasseranteil (z. B. in den verbrauchten feuchten Aktivkohlekatalysatoren) sowie das zusätzliche, beispielsweise nach der Vermengung zugegebene Wasser.
Das poröse Material
Vorteilhafterweise erfolgt die Befeuchtung des edelmetallhaltigen Stoffgemisches in Gegenwart eines porösen, vorzugsweise wasseraufnehmenden Materials. Die Zugabe des porösen Materials ist jedoch optional. Wenn keine flüssigen edelmetallhaltigen Rückstände oder keine mit organischen Lösungsmitteln beladenen Aktivkohlekatalysatoren im edelmetallhaltigen Stoffgemisch vorhanden sind, kann auf die Zugabe eines porösen Materials verzichtet werden.
Das poröse Material kann sowohl organischer (d. h. kohlenstoffhaltiger) als auch anorganischer Natur sein.
Vorzugsweise wird ein anorganisches, nicht brennbares poröses Material verwendet. Dieses kann als Wasserspeicher und als Adsorbens für organische Lösungsmittel fungieren. Das poröse Material sollte daher eine hohe Aufnahmefähigkeit für Wasser beziehungsweise für organische Lösungsmittel besitzen. Es dient zur Aufnahme von edelmetallhaltigen Flüssigkeiten, teerartigen feuchten Destillationsrückständen sowie edelmetallhaltigen Tinten und Pasten beim Rückgewinnungsprozess. Durch die Vermengung bzw. Behandlung mit dem porösen Material lassen sich solche Rückstände besser verarbeiten und dosieren.
Als poröses anorganisches Material können beispielsweise Natrium-Aluminiumsilikat, Bentonit, Zeolith, Tonerde, Blähton oder handelsübliches Katzenstreu verwendet werden. Bevorzugt handelt es sich bei dem anorganischen Material um keramische Werkstoffe, wobei sowohl silikat-keramische, oxid-keramische als auch nicht-oxid-keramische Werkstoffe, vorzugsweise in Pulverform, in Frage kommen.
Bevorzugte oxid-keramische Werkstoffe sind beispielsweise Magnesiumoxid (MgO), Aluminiumoxid (Al₂O₃), Zirkondioxid (ZrO₂), Titan(IV)-oxid (TiO₂), Zinkoxid (ZnO), Aluminiumtitanat (Al₂TiO₅) oder Bariumtitanat (BaTiO₃) oder Gemische davon.
Bevorzugte nicht-oxid-keramische Werkstoffe sind beispielsweise Siliziumcarbid (SiC), Borcarbid (B₄C), Bornitrid (BN), Aluminiumnitrid (AlN_x) oder Siliziumnitrid (SiN_x) oder Gemische davon. Auch Gemische von oxid-keramischen und nicht-oxid-keramischen Werkstoffen können eingesetzt werden. Die Materialien sollten in der Regel eine hohe innere und/oder äußere Oberfläche aufweisen.
Handelt es sich bei den edelmetallhaltigen Stoffgemischen um Flüssigkeiten, so wird zunächst das poröse anorganische Material mit diesen Flüssigkeiten getränkt. In diesem Fall können neben den bereits erwähnten pulverförmigen Adsorbentien auch feuerfeste Materialien, Glaswolle, keramische Dämmstoffe wie Schamotte oder Steinwolle etc verwendet werden. Bei den mit feuerfesten Materialien behandelten Rückständen wird ebenso verfahren wie mit den edelmetallhaltigen Feststoffgemischen.
In einer weiteren Ausführungsform kann als poröses organisches Material ein kohlenstoffhaltiges Material, beispielsweise Aktivkohle, Holzkohle, Filterkohle oder Sägemehl, zum Einsatz kommen. Auch das kohlenstoffhaltige poröse Material sollte eine hohe äußere und/oder innere Oberfläche aufweisen.
Bei der Verarbeitung von Rückständen, die wasserhaltige, feuchte Aktivkohlekatalysatoren enthalten, kann ggf. auf die weitere Zugabe von Wasser verzichtet werden. Enthält das Gemisch jedoch zusätzlich flüssige Edelmetallrückstände mit organischen Lösungsmitteln, so wird in der Regel weiteres poröses Material als Adsorbens für organische Lösungsmittel zugegeben und ggf. das Gemisch zusätzlich befeuchtet. Verbrauchte Aktivkohlekatalysatoren (beladen zum Beispiel mit Pt und oder Rh) können erfindungsgemäß sowohl mit angefeuchteten keramischen Materialien als auch mit befeuchteter Aktivkohle vermengt werden. Auch hier verhindert die schrittweise Abgabe von Wasser aus dem porösen Material die spontane Entzündung der Gemenge oder gar die Entstehung explosiver Gasgemische, an denen vor allem die in den Katalysatoren zahlreich vorhandenen Rückstände organischer Lösemittel beteiligt sein können.
Die Zugabe von porösem Material richtet sich nach der Beschaffenheit und Zusammensetzung der edelmetallhaltigen Stoffgemische. In einem erfindungsgemäß hergestellten Stoffgemisch aus edelmetallhaltigem Material, porösem Material und Wasser liegt der Anteil des porösen Materials im Bereich von 0 bis 70 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des Stoffgemisches (ohne Wasserbeladung). Vorzugsweise liegt der Anteil des porösen Materials im Bereich von 0 bis 60 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des Stoffgemisches (ohne Wasserbeladung).
Die Zugabe der porösen, vorzugsweise wasseraufnehmenden Materialien ist aus verschiedenen Gründen vorteilhaft. Beim Prozess der Edelmetallrückgewinnung besitzen sie eine moderierende Funktion: Sie garantieren eine gleichmäßige thermische Zersetzung der edelmetallhaltigen Stoffgemische und verhindern eine ungezügelte Verbrennung oder ein schnelles Ausgasen der Komponenten der Stoffgemische. Darüber hinaus dienen sie als Wasserspeicher, der mit steigender Temperatur das Wasser sukzessive abgibt. Auf diese Weise bildet sich bei der Erwärmung der Gemenge aus edelmetallhaltigen Stoffgemischen und anorganischem Material eine Atmosphäre über diesen, die durch ihre hohe Feuchtigkeit die Gefahr einer Explosion brennbarer Gase minimiert.
Einbringen des Gemenges in ein Behältnis, das als Diffusionsbarriere für Wasser dient
Nach Vermengung des edelmetallhaltigen Stoffgemisches mit Wasser und gegebenenfalls porösem Material wird das Gemenge in mindestens ein Behältnis eingebracht, das als Diffusionsbarriere für Wasser dient.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Gemenge in genau einem solchen Behältnis eingebracht. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Gemenge in mehreren Behältnissen eingebracht, wobei ein inneres Behältnis durch äußere Behältnisse dicht schließend umschlossen ist.
Die Behältnisse wirken als Diffusionsbarriere für Wasser bzw. Wasserdampf und verhindern einen schnellen, ungehemmten Wasseraustritt aus dem Gemenge. Damit verhindern sie dessen schnelle Trocknung, was zu einem spontanen Entzünden des Gemenges führen könnte. Sie verhindern bzw. verzögern erheblich den Austritt von Wasser aus dem Gemenge. Zusätzlich wird die schnelle Trocknung des Gemenges durch die verlangsamte Abgabe des absorbierten Wassers im porösen Material weiter hinausgezögert.
Ebenso verhindern die Behältnisse den ebenfalls brandfördernden, breitflächigen Kontakt des Gemenges mit Sauerstoff der Umgebung.
Vorzugsweise besteht jedes Behältnis aus einem Kunststoff. In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist der Kunststoff zu einer verschließbaren Tasche geformt.
Besonders bevorzugte Kunststoffe sind halogenfreie Polymere, vorzugsweise chlor- und fluorfreie Polymere. Dies ist deswegen der Fall, weil die Zersetzung halogenhaltiger Polymere zur Freisetzung stark korrosiver und giftiger Gase bei hohen Temperaturen führen würde.
Bei einer erfindungsgemäßen Ausführung ist das Material, aus dem die Behältnisse geformt sind, ein Polymer, das außer Kohlenstoff, Wasserstoff und optional auch Sauerstoff über keine weiteren Elemente verfügt. Bei einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung handelt es sich bei dem Polymer um Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP).
Nach Einbringen des Gemenges in das Behältnis wird dieses verschlossen. In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Verschließen der Behältnisse mittels einer Schlaufe aus einem halogenfreien Kunststoff. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Verschließen der Behältnisse mittels eines handelsüblichen Kabelbinders aus Polyethylen. Die Verschlussstellen der Behältnisse fungieren als eine Art Überdruckventil. Übersteigt der Innendruck der Tasche, bedingt durch die ständige Entwicklung von Zersetzungsgasen ein bestimmtes Niveau, so entweicht ein Teil der Gase durch die Verschlussstelle. Hingegen ist durch die ständige Entwicklung von Zersetzungsgasen der Eintritt von Gasen aus der Umgebung, wie etwa Sauerstoff, in das Innere der Behältnisse aufgrund des herrschenden Druckgefälles zwischen dem Inneren der Behältnisse und der Umgebung dieser Behältnisse gehemmt.
Auf diese Weise ermöglichen die Behältnisse den Ablauf des ersten Teils des Veraschungsprozesses wie oben beschrieben, in einem sauerstoffarmen Milieu.
Nach einer bestimmten Aufheizphase und ab einer bestimmten Prozesstemperatur halten die Behältnisse den Umgebungsbedingungen nicht mehr stand und zersetzen sich selbst, wodurch sie eine vermehrte Sauerstoffzufuhr zum Gemenge aus der Umgebung ermöglichen. Auf diese Weise werden optimale Bedingungen für den Ablauf des zweiten Teils der Veraschung, der oxidativen Umsetzung der Pyrolyse-Zwischenprodukte zu flüchtigen Endprodukten, geschaffen.
Erfindungsgemäß werden die mit dem Gemenge befüllten und der Kunststoffschlaufe verschlossenen ein oder mehreren Behältnisse in eine hitzebeständige Kammer eingebracht.
Feuerfeste Matten
Erfindungsgemäß erfolgt das Einbringen der beladenen Behältnisse in eine hitzebeständige Kammer zusammen mit mindestens einer oberen feuerfesten Matte.
Aufgabe dieser oberen feuerfesten Matte ist es, einen sanften Verbrennungsablauf des Gemenges unterhalb der Matte zu garantieren, und die entweichenden Rauchgase einer Filtration zu unterziehen, wodurch bei der Veraschung entstehende feinste Edelmetaklstäube in Mikro- und Nanopartikelgröße am ungehemmten Austritt in die Umgebung gehindert werden. Die mindestens eine obere feuerfeste Matte dient auf diese Weise als Absorber für die bei der Veraschung gebildeten Edelmetallstäube.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Boden dieser Kammer zusätzlich mit mindestens einer unteren feuerfesten Matte ausgekleidet.
Aufgabe dieser unteren feuerfesten Matte ist es, ein Einbrennen bzw. Diffundieren der beim Veraschungsprozess entstehenden Edelmetalle in den Boden der hitzebeständigen Kammer zu verhindern. Diese untere feuerfeste Matte ist jedoch optional.
Vorzugsweise dienen als Materialien für die feuerfesten Matten die aus dem Ofenbau bereits hinlänglich bekannten Fasermatten auf der Basis von Oxiden oder Mischoxiden von Si, Al, Ca, Mg und Zr, wie etwa Glaswollematten, Steinwollematten und sonstige keramische Dämmmaterialien.
In einer bevorzugten Ausführungsform besitzen die Matten eine Rohdichte von 20 bis 150 kg/m³, bevorzugt von 70 bis 130 kg/m³ und besonders bevorzugt von 80 bis 100 kg/m³.
Die Dicke der Matte beträgt bevorzugt nicht mehr als 50 mm, weiter bevorzugt nicht mehr als 25 mm und besonders bevorzugt nicht mehr als 10 mm.
Die Temperaturbelastbarkeit des Fasermaterials ohne merkliches Zusammensintern sollte bei 800 bis 1800°C, bevorzugt bei 1000 bis 1400°C und besonders bevorzugt bei 1150 bis 1300°C liegen.
Hitzebeständige Kammer
Die ein oder mehreren Behältnisse mit den edelmetallhaltigen Stoffgemischen sowie die mindestens eine obere feuerfeste Matte sind während des Prozesses, bei dem die Behältnisse und das sich darin befindende Gemenge erwärmt werden, in einer hitzebeständigen Kammer untergebracht.
Vorzugsweise handelt es sich bei einer auf diese Weise beladenen, hitzebeständigen Kammer nicht selbst um einen Ofen, sondern um einen Behälter, der in einem Ofen untergebracht werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der hitzebeständigen Kammer um eine quaderförmige Kiste. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die hitzebeständige Kammer zylinderförmig.
Vorzugsweise ist das Material, aus dem die hitzebeständige Kammer besteht, eine korrosionsbeständige Stahllegierung. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die hitzebeständige Kammer aus einem Chrom-Nickel-Stahl mit Molybdänzusätzen.
Erfindungsgemäß bevorzugt, verfügt die hitzebeständige Kammer über eine oder mehrere optional auch während des Veraschungsprozesses verschließbare Öffnungen. Diese Öffnungen dienen als Ventilationsöffnungen dem Gasaustausch zwischen dem Inneren der hitzebeständigen Kammer und der Umgebung und verhindern das Entstehen eines Überdruckes in dieser Kammer.
Erfindungsgemäß kann die hitzebeständige Kammer optional mit einem Deckel verschlossen werden. In diesem Fall werden die geringsten Edelmetallverluste erzielt. Weiterhin wird durch das Verschließen der Kammer mit einem Deckel die Entnahme von edelmetallhaltigen Rückständen verhindert.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der Deckel aus demselben Material, wie die hitzebeständige Kammer selbst. Das Verschließen der hitzebeständigen Kammer mit Hilfe eines solchen Deckels ermöglicht die Einstellung eines thermischen Gleichgewichts in der Kammer, das durch die wenigen Ventilationsöffnungen nur geringfügig gestört wird.
Die abgedeckte, aufgeheizte hitzebeständige Kammer fungiert dann als gleichmäßiger Wärmestrahler aus allen Richtungen des Raumes. Dies garantiert einen gleichmäßigen chemischen Umsetzungsprozess über die gesamte Ausdehnung des Gemenges in der hitzebeständigen Kammer.
In einer bevorzugten Ausführungsform besitzt eine solche Kammer ein maximales Volumen von 500 l, weiter bevorzugt von 250 l und besonders bevorzugt von 100 l.
Verfahren zur Verarbeitung edelmetallhaltiger Stoffgemische
Die vorliegende Erfindung umfasst weiterhin ein Verfahren zur Verarbeitung edelmetallhaltiger Stoffgemische, bei dem diese Stoffgemische erwärmt werden, wobei sich das Verfahren die oben geschilderte Bereitstellung der edelmetallhaltigen Stoffgemische aufweist.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung umfasst das Verfahren einen einzigen Schritt, bei dem die edelmetallhaltigen Stoffgemische erwärmt werden und bei dem eine wie oben beschriebene und beladene hitzebeständige Kammer in einen Ofen eingebracht wird.
Als Ofen kann dabei jeder beliebige Ofen dienen, der eine hitzebeständige Kammer mit dem geschilderten Volumen und der geschilderten Form aufnehmen kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform verfügt der Ofen über einen Aktivkohlefilter, welcher feinste Edelmetallpartikel, welche die hitzebeständige Kammer mit dem Rauchgas verlassen, aus der Abluft filtert.
Bevorzugt beträgt die Prozesstemperatur bei dem Schritt, bei dem die edelmetallhaltigen Stoffgemische erwärmt werden, maximal nicht mehr als 1050°C, weiter bevorzugt nicht mehr als 950°C und besonders bevorzugt nicht mehr als 850°C.
In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sollte eine minimale Temperatur von weniger als 600°C, werter bevorzugt weniger als 700°C und besonders bevorzugt weniger als 750°C nicht unterschritten werden.
Bevorzugt beträgt die Prozesszeit des Schrittes, bei dem die edelmetallhaltigen Stoffgemische erwärmt werden, nicht mehr als 10 Stunden, weiter bevorzugt nicht mehr als 9 Stunden und besonders bevorzugt nicht mehr als 8 Stunden.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Verfahren zur Verarbeitung edelmetallhaltiger Stoffgemische zur Rückgewinnung von Edelmetallen aus Stoffgemischen genutzt, die über eines oder mehrere der folgenden Edelmetalle in gediegener Form oder in Form von Verbindungen verfügen: Ruthenium, Rhodium, Palladium, Silber, Osmium, Iridium, Platin und Gold.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform wird das Verfahren zur Rückgewinnung der Edelmetalle Ruthenium, Rhodium, Palladium und Platin sowie deren Gemische genutzt.
Ausführungsbeispiele
Beispiel 1:

Ein Stoffgemisch bestehend aus den in Tabelle 1 aufgeführten Komponenten und Mengen wird mit ca. 500 ml Wasser befeuchtet und anschließend in eine Tasche aus Polyethylen (PE) eingebracht.

Tabelle 1
Material	Einwaage [kg]	Anteil an Gesamtmenge [Gew.-%]
Triphenylphosphan (PPh₃)	0,100	0,66
Papier	0,372	2,47
Filterpatronen auf PE-Basis	0,534	3,55
Aktivkohle (Rh-beladen)	5,00	33,25
Wasser (adsorbiert an Aktivkohle)	6,00	39,90
KOH	0,050	0,33
Ethanol	0,025	0,17
Toluol	0,025	0,17
Arbeitsschutzhandschuhe (Kunststoff)	0,098	0,65
Arbeitshandschuhe (Latex)	0,030	0,20
PE-Sack	ca. 0,3	1,99
[Rh(acac)(CO)(PPh₃)] CAS: 25470-96-6	2,505 (Rh-Gehalt: 0,5001)	16,66
Gesamtgewicht	15,039	100
Gesamtgewicht (ohne Wasserbeladung))	9,039

acac: acetylacetato; Ph: Phenyl; CO: Carbonyl

Der Gesamtwassergehalt des Gemisches beträgt 6,5 kg (6,0 kg aus Aktivkohle sowie 0,5 kg zusätzliche Befeuchtung) und liegt somit bei 43,2 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht). Der Anteil des porösen Materials (in diesem Falle Aktivkohle) liegt bei 55,3 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht ohne Wasserbeladung und Befeuchtung). Die Tasche wird mit einem handelsüblichen Kabelbinder aus PE verschlossen und in einer hitzebeständigen Kammer aus korrosionsbeständigem Chrom-Nickel-Stahl (mit Molybdänzusätzen) mit je 6 Ventilationsöffnungen beidseitig unterhalb des Deckels eingebracht. Der Boden der hitzebeständigen Kammer wird mit einer feuerfesten Matte ausgekleidet. Die mit dem Stoffgemenge beladene PE-Tasche in der hitzebeständigen Kammer wird mit einer zweiten feuerbeständigen Matte dichtschließend bedeckt. Die hitzebeständige Kammer wird anschließend mit einem Deckel (ebenfalls aus Chrom-Nickel-Stahl mit Mo-Zusätzen) verschlossen.
Die beladene hitzebeständige Kammer wird in einen handelsüblichen Veraschungsofen eingebracht und dort über den Zeitraum von ca. 8 Stunden Temperaturen zwischen 750–850°C ausgesetzt. Nach Beendigung des Prozesses werden der Verbrennungsrückstand und die beiden feuerfesten Matten der hitzebeständigen Kammer entnommen und der darin enthaltene Anteil an Rhodium bestimmt.
Die Auswaage des entnommenen Rückstands ergibt: 8,306 kg
Die Auswaage des entnommenen Abdeckmaterials (feuerbeständige Matten ober- und unterhalb des beladenen Behältnisses) ergibt: 0,736 kg
Das Analyseergebnis nach Feinpräparation des Rückstands ergibt: 5,932% Rh. Dies entspricht einem Massenanteil von 8,306 kg × 5,932% = 0,4927 kg Rh
Das Analyseergebnis nach Feinpräparation des Abdeckmaterials ergibt: 0,786% Rh. Dies entspricht einem Massenanteil von 0,736 kg × 0,786% = 0,0058 kg Rh
Dies entspricht einer Wiederfindungsrate von 98,52% im Rückstand und von 99,68% im Rückstand und im Abdeckmaterial zusammen.
Beispiel 2:
Ein Stoffgemisch der Zusammensetzung wie in Tabelle 1 wird einem Veraschungsprozess wie in Beispiel 1 unterzogen, mit dem Unterschied, dass die hitzebeständige Kammer während der Veraschung nicht mit einem Deckel verschlossen wird und auf den Einsatz einer oberen Abdeckmatte verzichtet wird.
Die Auswaage des entnommenen Rückstands ergibt: 8,278 kg
Das Analyseergebnis nach Feinpräparation des Rückstands ergibt: 5,578% Rh. Dies entspricht einem Massenanteil von 8,278 kg × 5,578% = 0,4617 kg Rh.
Dies entspricht einer Wiederfindungsrate von 92,17%
Beispiel 3:

Ein Stoffgemisch wie in Tabelle 2 angegeben, wird einem Veraschungsprozess wie in Beispiel 1 unterzogen. Die zusätzliche Befeuchtung erfolgt ebenfalls mit 500 ml Wasser. Die hitzebeständige Kammer wird diesmal wie in Beispiel 1 während der Veraschung mit einem Deckel verschlossen. Das Behältnis mit dem edelmetallhaltigen Stoffgemisch wird in der hitzebeständigen Kammer mit einer oberen Abdeckmatte bedeckt.

Tabelle 2
Material	Einwaage [kg]	Anteil an Gesamtmenge [Gew.-%]
Triphenylphosphan (PPh₃)	0,320	1,28
Papier	0,249	1,00
Filterpatronen auf FE-Basis	0,564	2,26
Aktivkohle (Pt/Rh beladen)	5,00	20,00
Wasser (adsorbiert an Aktivkohle)	6,00	24,00
KOH	0,050	0,20
Ethanol	0,025	0,10
Toluol	0,025	0,10
Arbeitsschutzhandschuhe (Kunststoff)	0,307	1,23
Arbeitshandschuhe (Latex)	0,030	0,12
FE-Sack	ca. 0,3	1,20
[Rh(acac)(CO)(PPh₃)] CAS: 25470-96-6	2,505 (davon: 0,500 Rh)	10,02
[Pd(PPh₃)₄] CAS: 14221-01-3	4,502 (davon: 0,401 Pd)	18,01
[RuCl₂(PPh₃)₃] CAS: 15529-49-4	2,350 (davon: 0,251 Ru)	9,40
Pt[(ViMe₂Si)₂O]₂ + Pt[(ViMe₂Si)₂O][ViMe₂SiOSiMe₂OH] CAS: 81032-58-8	2,775 (davon: 0,573 Pt)	11,10
Gesamtgewicht	25,0	100
Gesamtgewicht (ohne Wasserbeladung)	19,0

acac: acetylacetato; Ph: Phenyl; CO: Carbonyl; Vi: Vinyl; Me: Methyl

Der Gesamtwassergehalt des Gemisches beträgt 6,5 kg (6,0 kg aus Aktivkohle sowie 0,5 kg zusätzliche Befeuchtung) und liegt somit bei 26 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht). Der Anteil des porösen Materials (Aktivkohle) liegt bei 26,3 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht ohne Wasserbeladung und ohne Befeuchtung)

Die Auswaage des entnommenen Rückstands ergibt 9,687 kg. Das Analyseergebnis nach Feinpräparation des Rückstands ergibt für die einzelnen Edelmetalle die folgenden Werte:

Tabelle 3
Edelmetall	Gefundene Masse des Edelmetalls in [kg]	Anteil Edelmetall an Gesamtmasse der Auswaage [kg]	Wiederfindungsrate des Edelmetalls in der Asche [Gew.-%]
Rh	0,493	5,085	98,52
Pd	0,396	4,088	98,72
Ru	0,246	2,538	97,96
Pt	0,566	5,848	98,86

Beispiel 4:

Ein Stoffgemisch wie in Tabelle 4 angegeben, wird einem Veraschungsprozess wie in Beispiel 2 unterzogen. Die zusätzliche Befeuchtung des Stoffgemisches erfolgt mit 500 ml Wasser. Die hitzebeständige Kammer wird entsprechend Beispiel 2 während der Veraschung nicht mit einem Deckel verschlossen. Das Behältnis mit dem edelmetallhaltigen Stoffgemisch wird in der hitzebeständigen Kammer auch nicht mit einer oberen Abdeckmatte bedeckt, bevor die Kammer in den Ofen eingebracht wird.

Tabelle 4
Material	Einwaage [kg]	Anteil an Gesamtmenge [Gew.-%]
Triphenylphosphan (PPh₃)	0,320	1,28
Papier	0,276	1,00
Filterpatronen auf PE-Basis	0,532	2,26
Aktivkohle (Pt und Rh beladen)	5,00	20,00
Wasser (adsorbiert an Aktivkohle)	6,00	24,00
KOH	0,050	0,20
Ethanol	0,025	0,10
Toluol	0,025	0,10
Arbeitsschutzhandschuhe Kunststoff)	0,319	1,23
Arbeitshandschuhe (Latex)	0,04	0,12
PE-Sack	ca. 0,26	1,20
[Rh(acac)(CO)(PPh₃)] CAS: 25470-96-6	2,499 (davon: 0,499 Rh)	10,02
[Pd(PPh₃)₄] CAS: 14221-01-3	4,622 (davon: 0,412 Pd)	18,01
[RuCl₂(PPh₃)₃] CAS: 15529-49-4	2,375 (davon: 0,254 Ru)	9,40
Pt[(ViMe₂Si)₂O]₂ + Pt[(ViMe₂Si)₂O][ViMe₂SiOSiMe₂OH] CAS: 81032-58-8	2,806 (davon: 0,579 Pt)	11,10
Gesamtgewicht	25,149	100
Gesamtgewicht (ohne Wasseranteil)	19,149

acac: acetylacetato; Ph: Phenyl; CO: Carbonyl; Vi: Vinyl; Me: Methyl

Der Gesamtwassergehalt des Gemisches beträgt 6,5 kg (6,0 kg aus Aktivkohle sowie 0,5 kg zusätzliche Befeuchtung) und liegt somit bei 25,8 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht). Der Anteil des porösen Materials (Aktivkohle) liegt bei 26,1 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht ohne Wasserbeladung und Befeuchtung).

Die Auswaage des entnommenen Rückstands ergibt 9,246 kg. Das Analyseergebnis nach Feinpräparation des Rückstands ergibt für die einzelnen Metalle die folgenden Werte (Tabelle 5):

Tabelle 5
Edelmetall	Gefundene Masse des Edelmetalls in [kg]	Anteil Edelmetall an Gesamtmasse der Auswaage [kg]	Wiederfindungsrate des Edelmetalls in der Asche [Gew.-%]
Rh	0,460	4,973	92,18
Pd	0,387	4,187	94,00
Ru	0,233	2,521	91,89
Pt	0,549	5,935	94,70

In Tabelle 6 sind die Ergebnisse aus den Beispielen 3 und 4 einander gegenübergestellt.

Tabelle 6
Edelmetall	Ausbeute in [Gew.-%] bei offener hitzebeständiger Kammer	Ausbeute in [Gew.-%] bei geschlossener hitzebeständiger Kammer	Differenz in der Ausbeute [Gew.-%]
Rh	92,18	98,52	6,34
Pd	94,00	98,72	4,72
Ru	91,89	97,96	6,07
Pt	94,70	98,86	4,15

Deutlich erkennbar ist aus dieser Tabelle 6, dass ausnahmslos bessere Ausbeuten der Edelmetalle aus der Asche erzielt werden, wenn die hitzebeständige Kammer während des Veraschungsprozesses mit einem Deckel verschlossen ist und das Behältnis mit dem edelmetallhaltigen Stoffgemisch in der hitzebeständigen Kammer mit einer oberen feuerfesten Matte bedeckt ist.
Beispiel 5:
Ein edelmetallhaltiges Stoffgemisch (Gewicht 9 kg), das im Wesentlichen aus den in Tabelle 2 angeführten Komponenten besteht (jedoch ohne Pt- und Rh-beladene Aktivkohle) wird mit 5 kg anorganischem Katzenstreu (handelsüblich, erhältlich in Baumärkten) vermischt. Sodann wird es mit 3,5 kg Wasser befeuchtet und anschließend in eine Tasche aus Polyethylen (PE) eingebracht. Das Gesamtgewicht des edelmetallhaltigen Stoffgemisches hegt bei 17,5 kg. Der Wassergehalt des Stoffgemisches liegt bei 20 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht). Der Anteil des porösen Materials (Katzenstreu) liegt bei 35,7 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht ohne Wasserbeladung).
Die Tasche wird mit einem handelsüblichen Kabelbinder aus PE verschlossen und in einer hitzebeständigen Kammer aus korrosionsbeständigem Chrom-Nickel-Stahl (mit Molybdänzusätzen) mit je 6 Ventilationsöffnungen beidseitig unterhalb des Deckels eingebracht. Der Boden der hitzebeständigen Kammer wird mit einer feuerfesten Matte ausgekleidet. Die mit dem Stoffgemenge beladene PE-Tasche in der hitzebeständigen Kammer wird mit einer zweiten feuerfesten Matte bedeckt. Die hitzebeständige Kammer wird anschließend mit einem hitzebeständigen Deckel verschlossen.
Die beladene hitzebeständige Kammer wird in einen handelsüblichen Veraschungsofen eingebracht und dort über den Zeitraum von ca. 8 Stunden Temperaturen zwischen 750–850°C ausgesetzt. Nach Beendigung des Prozesses werden der Verbrennungsrückstand und die beiden feuerfesten Matten der hitzebeständigen Kammer entnommen und der darin enthaltene Anteil an Edelmetall bestimmt. Man erhält die Edelmetalle Pt, Pd und Rh mit Wiederfindungsraten von insgesamt jeweils > 98,5%.
Beispiel 6:
Ein Stoffgemisch bestehend aus 5 kg eines Rh-haltigen Destillationsrückstandes wird mit 3,5 kg anorganischer Tonerde, die vorher mit 1 kg Wasser befeuchtet wurde, vermischt und anschließend in eine Tasche aus Polyethylen (PE) eingebracht. Des Gesamtgewicht des edelmetallhaltigen Stoffgemisches liegt bei 9,5 kg. Der Wassergehalt des Stoffgemisches liegt bei 10,5 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht). Der Anteil des porösen Materials (Tonerde) liegt bei 41,2 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht ohne Wasserzusatz).
Die Tasche wird mit einem handelsüblichen Kabelbinder aus PE verschlossen und in einer hitzebeständigen Kammer aus korrosionsbeständigem Chrom-Nickel-Stahl (mit Molybdänzusätzen) mit je 6 Ventilationsöffnungen beidseitig unterhalb des Deckels eingebracht. Die weitere Verarbeitung erfolgt wie in Beispiel 5 beschrieben. Nach Beendigung des Prozesses werden der Verbrennungsrückstand und die beiden feuerfesten Matten der hitzebeständigen Kammer entnommen und der darin enthaltene Anteil an Edelmetall bestimmt. Man erhält das Edelmetall Rh mit eine Wiederfindungsrate von insgesamt > 98,5%.
Beispiel 7:
Ein Stoffgemisch von 5 kg einer Pd-haltigen, mit organischen Rückständen beladenen Aktivkohle wird mit 3,5 kg anorganischer Tonerde, die zuvor mit 1 kg Wasser befeuchtet wurde, vermischt und anschließend in eine Tasche aus Polyethylen (PE) eingebracht. Das Gesamtgewicht des edelmetallhaltigen Stoffgemisches liegt bei 9,5 kg. Der Wassergehalt des Stoffgemisches liegt bei 10,5 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht). Der Anteil des porösen Materials (Tonerde) liegt bei 41,2 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht ohne Wasserbeladung).
Die Tasche wird mit einem handelsüblichen Kabelbinder aus PE verschlossen und in einer hitzebeständigen Kammer aus korrosionsbeständigem Chrom-Nickel-Stahl (mit Molybdänzusätzen) mit je 6 Ventilationsöffnungen beidseitig unterhalb des Deckels eingebracht. Die weitere Verarbeitung erfolgt wie in Beispiel 6 beschrieben. Man erhält das Edelmetall Pd mit einer Wiederfindungsrate von insgesamt > 99,5%.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 3223501 C1 [0009]
US 2008/0295749 A1 [0017]
JP 2009-222288 A [0017]
DE 9420410 U1 [0017]
KR 1020030067421 A [0024]
JP 2004-292912 A [0026, 0027, 0028]
US 710883982 [0027]
US 7108839 B2 [0028]

Claims

Bereitstellung edelmetallhaltiger Stoffgemische für einen Prozess zur Verarbeitung edelmetallhaltiger Stoffgemische durch Erwärmung des Stoffgemisches, wobei die Bereitstellung die folgende Maßnahmen aufweist: • Befeuchten des zu verarbeitenden edelmetallhaltigen Stoffgemisches • Einbringen des befeuchteten edelmetallhaltigen Stoffgemisches in mindestens ein Behältnis, das als Diffusionsbarriere für Wasser dient, • Einbringen des beladenen Behältnisses in eine hitzebeständige Kammer zusammen mit mindestens einer oberen feuerfesten Matte.
Bereitstellung edelmetallhaltiger Stoffgemische gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend das Verschließen der Kammer mit einer hitzebeständigen Abdeckung.
Bereitstellung edelmetallhaltiger Stoffgemische gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei es sich bei dem Prozess zur Verarbeitung der edelmetallhaltiger Stoffgemische um eine Veraschung handelt.
Bereitstellung edelmetallhaltiger Stoffgemische nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das edelmetallhaltige Stoffgemisch organische Edelmetallverbindungen, anorganische Edelmetallverbindungen, elementare Edelmetalle oder Mischungen davon enthält.
Bereitstellung edelmetallhaltiger Stoffgemische nach einem der Ansprüche 1 bis 4 wobei das edelmetallhaltige Stoffgemisch elementares Metall oder Metallverbindungen eines oder mehrerer Metalle aus der Reihe bestehend aus Ruthenium, Rhodium, Palladium, Silber, Osmium, Iridium, Platin und Gold enthält.
Bereitstellung edelmetallhaltiger Stoffgemische nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das edelmetallhaltige Stoffgemisch einen Gesamtwassergehalt im Bereich von 5 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 10 bis 80 Gew.-% (jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht) besitzt.
Bereitstellung edelmetallhaltiger Stoffgemische nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das edelmetallhaltige Stoffgemisch vor Einbringen in das Behältnis, das als Diffusionsbarriere für Wasser dient, mit einem porösen Material vermengt wird.
Bereitstellung edelmetallhaltiger Stoffgemische nach Anspruch 7, wobei der Anteil des porösen Materials im Bereich von 0 bis 70 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0 bis 60 Gew.-% (jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Stoffgemisches ohne Wasserbeladung) liegt.
Bereitstellung edelmetallhaltiger Stoffgemische nach Anspruch 7 oder 8, wobei als poröses Material ein anorganisches Material aus der Gruppe Natrium-Aluminiumsilikat, Bentonit, Zeolith, Tonerde, Blähton oder Katzenstreu verwendet wird.
Bereitstellung edelmetallhaltiger Stoffgemische nach einem der Ansprüche Anspruch 7 bis 9, wobei als poröses Material ein organisches, kohlenstoffhaltiges Material aus der Gruppe Aktivkohle, Holzkohle, Filterkohle oder Sägemehl verwendet wird.
Bereitstellung edelmetallhaltiger Stoffgemische nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das als Diffusionsbarriere für Wasser dienende Behältnis aus Kunststoff besteht.
Bereitstellung edelmetallhaltiger Stoffgemische nach Anspruch 11, wobei der als Diffusionsbarriere für Wasser dienende Kunststoff Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP) ist.
Bereitstellung edelmetallhaltiger Stoffgemische nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das mit dem Gemenge beladene Behältnis in der hitzebeständigen Kammer auf mindestens einer unteren feuerfesten Matte gelagert ist.
Bereitstellung edelmetallhaltiger Stoffgemische nach Anspruch 1 oder 13, wobei die obere und/oder untere feuerfeste Matte Fasermatten aus Glaswolle, Steinwolle oder sonstigen keramischen Dämmmaterialien sind.
Bereitstellung edelmetallhaltiger Stoffgemische nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die hitzebeständige Kammer aus korrosionsbeständigem Stahl, vorzugsweise aus Chrom-Nickel-Stahl mit Molybdänzusätzen besteht.
Bereitstellung edelmetallhaltiger Stoffgemische nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die hitzebeständige Kammer über eine oder mehrere optional verschließbare Ventilationsöffnungen verfügt.
Verfahren zur Verarbeitung edelmetallhaltiger Stoffgemische, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Bereitstellung der Stoffgemische gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16 umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass es einen einzigen Schritt umfasst, bei dem die edelmetallhaltigen Stoffgemische erwärmt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 17 oder 18, wobei die edelmetallhaltigen Stoffgemische auf Temperaturen im Bereich von 600 bis 1050°C erwärmt werden.
Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Rückgewinnung der Edelmetalle Ruthenium, Rhodium, Palladium, Silber, Osmium, Iridium, Platin oder Gold verwendet wird.
Beladene, hitzebeständige Kammer umfassend: • mindestens ein angefeuchtetes Gemenge aus einem edelmetallhaltigen Stoffgemisch und porösem Material, untergebracht in mindestens einem Behältnis, das als Diffusionsbarriere für Wasser dient, • mindestens eine obere feuerfeste Matte, welche das mit dem Gemenge gefüllte, halbdurchlässige Behältnis bedeckt.
Beladene hitzebeständige Kammergemäß Anspruch 21, weiterhin umfassend eine hitzebeständige Abdeckung zum Verschließen der Kammer.
Beladene hitzebeständige Kammer gemäß Anspruch 21 oder 22, weiterhin umfassend mindestens eine untere feuerfeste Matte, auf der das Behältnis mit dem Gemenge in der hitzebeständigen Kammer gelagert ist.