RU2778336C1 - Method for extraction of platinum metals from catalysts - Google Patents
Method for extraction of platinum metals from catalysts Download PDFInfo
- Publication number
- RU2778336C1 RU2778336C1 RU2021137057A RU2021137057A RU2778336C1 RU 2778336 C1 RU2778336 C1 RU 2778336C1 RU 2021137057 A RU2021137057 A RU 2021137057A RU 2021137057 A RU2021137057 A RU 2021137057A RU 2778336 C1 RU2778336 C1 RU 2778336C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- copper
- catalysts
- metals
- platinum metals
- electrolyte
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 32
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 30
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 30
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 25
- -1 platinum metals Chemical class 0.000 title claims abstract description 25
- 238000000605 extraction Methods 0.000 title description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 51
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 48
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 48
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 18
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 14
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000002829 reduced Effects 0.000 claims abstract description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 7
- REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N aluminium(3+) Chemical class [Al+3] REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 abstract description 3
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 8
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 5
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 239000002585 base Substances 0.000 description 3
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative Effects 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N AI2O3 Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QZPSXPBJTPJTSZ-UHFFFAOYSA-N Aqua regia Chemical compound Cl.O[N+]([O-])=O QZPSXPBJTPJTSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001154 acute Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 235000012970 cakes Nutrition 0.000 description 1
- IVFILROKUQKCPB-UHFFFAOYSA-N carbonyl dichloride;platinum Chemical class [Pt].ClC(Cl)=O IVFILROKUQKCPB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic Effects 0.000 description 1
- 239000002894 chemical waste Substances 0.000 description 1
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003682 fluorination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 235000013919 monopotassium glutamate Nutrition 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии вторичного сырья благородных металлов, в частности, к способу переработки использованных катализаторов на керамической основе, состоящих из оксидов алюминия, кремния, циркония, других металлов и содержащих металлы платиновой группы (МПГ), где МПГ применяются в виде двойных или тройных систем, например: Pt/Rh; Pd/Rh; Pt/Pd/Rh, с извлечением последних.The invention relates to the field of metallurgy of secondary raw materials of noble metals, in particular, to a method for processing used ceramic-based catalysts consisting of oxides of aluminum, silicon, zirconium, other metals and containing platinum group metals (PGM), where PGM are used in the form of double or triple systems, for example: Pt/Rh; Pd/Rh; Pt/Pd/Rh, with extraction of the latter.
Для переработки автокатализаторов на практике применяют пиро- и гидрометаллургические методы.For the processing of autocatalysts, pyro- and hydrometallurgical methods are used in practice.
Гидрометаллургические технологии основаны на выщелачивании платиновых металлов растворами кислот в присутствии жидкого или газообразного окислителя. В первом случае выщелачивание проводят «царской водкой», другой вариант основан на хлорировании с использованием газообразного хлора. Как разновидности этого подхода известны способы извлечение МПГ из отработанных катализаторов их высокотемпературным окислением газообразными реагентами (окислительный обжиг с кислородом, хлорирование, фторирование) с последующим их отделением от основы. В указанных случаях, например при хлорировании, проводят высокотемпературную обработку до образования летучих карбонилхлоридов платины, которые улавливают абсорбцией и выделяют металл восстановительным осаждением (1. JP 5414571, 2. US 4069040, 3. US 4077800).Hydrometallurgical technologies are based on the leaching of platinum metals with acid solutions in the presence of a liquid or gaseous oxidant. In the first case, the leaching is carried out with "aqua regia", the other option is based on chlorination using chlorine gas. As a variation of this approach, methods are known for extracting PGMs from spent catalysts by their high-temperature oxidation with gaseous reagents (oxidative roasting with oxygen, chlorination, fluorination) followed by their separation from the base. In these cases, for example during chlorination, high-temperature treatment is carried out to form volatile platinum carbonyl chlorides, which are captured by absorption and release the metal by reductive precipitation (1. JP 5414571, 2. US 4069040, 3. US 4077800).
Известен способ переработки отработанных автомобильных катализаторов на основе оксидов алюминия, магния, кремния, содержащих платиновые металлы, включающий вскрытие основы катализатора обработкой раствором серной кислоты (34%) в автоклаве при температуре 150°C, давлении 10 Атм в течение 90 минут. Перед вскрытием катализатор подвергают тонкому измельчению (-100 меш). Элементы основы переходят в раствор, а платиновые металлы остаются в твердом остатке. После фильтрации получают концентрат платиновых металлов (4. Precious Metals '89. Ed. by M.C. Jha and S.D. Hill. The Minerals, Metals and Materials Soc., 1988, с. 491-492).A known method of processing spent automotive catalysts based on oxides of aluminum, magnesium, silicon containing platinum metals, including opening the base of the catalyst by treatment with a solution of sulfuric acid (34%) in an autoclave at a temperature of 150°C, a pressure of 10 ATM for 90 minutes. Before opening the catalyst is subjected to fine grinding (-100 mesh). The base elements go into solution, while the platinum metals remain in the solid residue. After filtration, a platinum metal concentrate is obtained (4. Precious Metals '89. Ed. by M.C. Jha and S.D. Hill. The Minerals, Metals and Materials Soc., 1988, pp. 491-492).
Основной недостаток методов, основанных на выщелачивании МПГ, заключается в низком извлечении платины и палладия, родий при использовании данных методов не извлекается. Кроме того, использование гидрометаллургических методов извлечения МПГ из отработанных алюмооксидных каталитических нейтрализаторов связано с высокими реагентными затратами и многостадийностью. При реализации гидрометаллургических технологий остро стоит проблема утилизации большого количества химических отходов и шламов, образующихся в процессе очистки и выделения соединений благородных металлов.The main disadvantage of methods based on PGM leaching is the low recovery of platinum and palladium; rhodium is not recovered using these methods. In addition, the use of hydrometallurgical methods for the extraction of PGMs from spent alumina catalytic converters is associated with high reagent costs and multistage nature. When implementing hydrometallurgical technologies, there is an acute problem of utilizing a large amount of chemical waste and sludge generated in the process of purification and isolation of noble metal compounds.
Известны способы извлечении МПГ из отработанных катализаторов, в том числе автомобильных, заключающийся в измельчении катализатора, и спеканием с гидроксидом щелочного металла, водном выщелачивании спека и фильтрации с получением концентрата платиновых металлов (5. РФ №2138568, 6. РФ №2100072 C1, 7. И.Н. Масленицкий, Л.В. Чугаев. Металлургия благородных металлов. М. Металлургия, 1972, с. 356-357). Полученный концентрат платиновых металлов направляют на аффинаж.Known methods for extracting PGM from spent catalysts, including automotive ones, consisting in grinding the catalyst, and sintering with an alkali metal hydroxide, aqueous leaching of the sinter and filtration to obtain a platinum metal concentrate (5. RF No. 2138568, 6. RF No. 2100072 C1, 7 I. N. Maslenitsky and L. V. Chugaev, Metallurgy of Precious Metals (Moscow Metallurgy, 1972, pp. 356-357). The resulting concentrate of platinum metals is sent for refining.
При спекании и выщелачивании спека платиновые металлы частично могут переходить в раствор, поэтому технология усложняется необходимостью целевой переработки щелочных растворов. Другим недостатком способов данной группы является повышенный расход щелочи и сложности аппаратурного оформления..During sintering and leaching of the cake, platinum metals can partially pass into solution, so the technology is complicated by the need for targeted processing of alkaline solutions. Another disadvantage of the methods of this group is the increased consumption of alkali and the complexity of instrumentation.
Пирометаллургические методы, получившие большее распространение на практике, заключаются в плавке измельченных катализаторов в присутствии флюсов с коллектированием платиновых металлов железом (8. РФ №2360984, 9. РФ №2618281, 10. РФ№2224034, 11. РФ №2564187) медью (12. РФ № 2112064), алюминием (13. А.С. СССР № 171116). Полученный сплав после охлаждения отделяют от шлака, металл-коллектор растворяют, платиновые металлы остаются в нерастворенном остатке. Данные способы обеспечивают более высокое извлечение МПГ в конечный продукт. Основные проблемы пирометаллургических методов связаны с трудностями выделения платиновых металлов из сплава-коллектора.Pyrometallurgical methods, which have become more widespread in practice, consist in melting crushed catalysts in the presence of fluxes with the collection of platinum metals with iron (8. RF No. 2360984, 9. RF No. 2618281, 10. RF No. 2224034, 11. RF No. 2564187) copper (12 . RF No. 2112064), aluminum (13. A.S. USSR No. 171116). The resulting alloy after cooling is separated from the slag, the collector metal is dissolved, the platinum metals remain in the undissolved residue. These methods provide a higher recovery of PGM in the final product. The main problems of pyrometallurgical methods are associated with the difficulties of separating platinum metals from the collector alloy.
Известен способ извлечения металлов платиновой группы из отработанных автомобильных катализаторов (14. РФ №2531333), выбранный прототипом и включающий измельчение катализаторов, перемешивание с флюсами и дисперсным коллектором на основе меди или железа, плавку с получением сплава металла коллектора с металлами платиновой группы (концентрата) и извлечение платиновых металлов аффинажными гидрометаллургическими методами.A known method for extracting platinum group metals from spent automotive catalysts (14. RF No. 2531333), selected as a prototype and including grinding catalysts, mixing with fluxes and a dispersed collector based on copper or iron, melting to obtain an alloy of the collector metal with platinum group metals (concentrate) and extraction of platinum metals by refining hydrometallurgical methods.
При использовании железного коллектора температура в печи должна быть не ниже температуры плавления железа или сплавов на его основе - 1450-1500°С.When using an iron collector, the temperature in the furnace must not be lower than the melting point of iron or alloys based on it - 1450-1500°C.
Интенсивный температурный режим плавки обуславливает высокий расход энергии независимо от типа плавильного агрегата, высокие требования предъявляются к футеровке.The intense temperature regime of melting causes a high energy consumption, regardless of the type of melting unit, high requirements are placed on the lining.
Автономная плавка катализаторов на медный коллектор позволяет снизить требуемую температуру до 1150-1200°С, что заметно снижает удельный расход энергии и требования к огнеупорам. С другой стороны, из-за более высокой цены затраты на медь в сравнении с железным коллектором при достижении одинаковых показателей в 4-5 раз выше, по этой причине плавка на автономный медный коллектор на практике не применяется. Известная возможность переработки сырья благородных металлов на керамической основе, в частности катализаторов, на медеплавильных заводах экономически не оправдана, поскольку используемые на данных предприятиях условия, прежде всего состав шлака, не обеспечивают удовлетворительного извлечения МПГ.Autonomous melting of catalysts on a copper header makes it possible to reduce the required temperature to 1150-1200°C, which significantly reduces the specific energy consumption and the requirements for refractories. On the other hand, due to the higher price, the cost of copper in comparison with the iron collector, when reaching the same indicators, is 4-5 times higher, for this reason, melting on an autonomous copper collector is not used in practice. The well-known possibility of processing precious metal raw materials on a ceramic basis, in particular catalysts, at copper smelters is not economically justified, since the conditions used at these enterprises, primarily the composition of the slag, do not provide a satisfactory recovery of PGM.
Техническая проблема, на решение которой направлено предполагаемое изобретение заключается в высоких удельных расходах энергии и затратах на металл-коллектор при извлечении платиновых металлов из катализаторов на керамической основе.The technical problem to be solved by the proposed invention lies in the high specific energy consumption and the cost of the collector metal in the extraction of platinum metals from ceramic-based catalysts.
Технический результат заключается в обеспечении условий многократного оборотного использования коллектора на основе меди.The technical result consists in providing conditions for the repeated use of a copper-based collector.
Указанная цель достигается при использовании способа извлечения платиновых металлов из катализаторов на керамической основе, включающего измельчение катализаторов, перемешивание с флюсами и дисперсной медью, плавка с коллектированием платиновых металлов медью, разделение медного сплава и шлака, выделение платиновых металлов из медного сплава. В отличие от прототипа медный сплав отливают в форме анодов и подвергают анодному растворению в сернокислом электролите, при этом платиновые металлы образуют шлам, а медь восстанавливается на катоде в виде порошка, порошок отделяют от электролита и возвращают на плавку новой порции катализаторов. Анодное растворение меди ведут в электролите, содержащем 20-40 г/л меди, 50-100 г/л серной кислоты при катодной плотности тока 3000-4000 А/м2.This goal is achieved by using a method for extracting platinum metals from ceramic-based catalysts, including grinding catalysts, mixing with fluxes and dispersed copper, melting with collecting platinum metals with copper, separating copper alloy and slag, separating platinum metals from copper alloy. Unlike the prototype, the copper alloy is cast in the form of anodes and subjected to anodic dissolution in a sulfuric acid electrolyte, while the platinum metals form a sludge, and copper is reduced on the cathode in the form of a powder, the powder is separated from the electrolyte and returned to the smelting of a new portion of the catalysts. Anode dissolution of copper is carried out in an electrolyte containing 20-40 g/l of copper, 50-100 g/l of sulfuric acid at a cathode current density of 3000-4000 A/m 2 .
Доказательствами определяющего влияния отличительных признаков предлагаемого способа на достижение технического результата служит совокупность теоретических основ и результатов специальных исследований.Evidence of the determining influence of the distinctive features of the proposed method on the achievement of the technical result is a set of theoretical foundations and the results of special studies.
В известном способе отмечается, что платиновые металлы выделяют из концентрата, а по сути - из сплава, на аффинажных заводах. Хорошо известно, что подобное разделение возможно только гидрометаллургическими методами, предусматривающими растворение медного сплава с концентрированием МПГ в нерастворенном остатке. При реализации данного метода на специализированном заводе, или непосредственно сразу после плавки образуются отходы в виде медьсодержащих растворов. Для плавки новых порций катализаторов требуется свежая порошкообразная медь.In a known method, it is noted that platinum metals are isolated from a concentrate, and in fact from an alloy, at refineries. It is well known that such a separation is possible only by hydrometallurgical methods involving the dissolution of the copper alloy with the concentration of PGM in the undissolved residue. When this method is implemented at a specialized plant, or immediately after smelting, waste is generated in the form of copper-containing solutions. Fresh powdered copper is required to melt new batches of catalysts.
Самым распространенным методом получения порошкообразной меди является электролиз, при котором в сернокислом электролите анодно растворяют чистую товарную медь и на катоде осаждается дисперсный осадок той или иной крупностью. Поскольку к качеству товарной порошкообразной меди предъявляются жесткие требования, то режимы электролиза - состав анодной меди, анодная и катодная плотность тока, состав электролита - строго регламентированы. В частности для получения на катоде товарного медного порошка плотность тока на катоде повышают до 2-2,5 тыс. А/м2 . Содержание меди в электролите не превышает 20-25 г/л. Подобные ограничения не позволяют повысить скорость процесса и удельную производительность электролизных ванн.The most common method for obtaining powdered copper is electrolysis, in which pure marketable copper is dissolved anodically in a sulfuric acid electrolyte and a dispersed precipitate of one size or another is deposited on the cathode. Since there are strict requirements for the quality of commercial powdered copper, the electrolysis modes - the composition of anode copper, the anode and cathode current density, and the composition of the electrolyte - are strictly regulated. In particular, to obtain commercial copper powder at the cathode, the current density at the cathode is increased to 2-2.5 thousand A/m 2 . The copper content in the electrolyte does not exceed 20-25 g/l. Such restrictions do not allow to increase the speed of the process and the specific productivity of the electrolysis baths.
В предлагаемом способе целями электролиза является разделение меди и платиновых металлов, а также получение требующегося для плавки дисперсного осадка меди. В этой ситуации к составу и физическим свойствам порошкообразного осадка никаких ограничений не предъявляется. Поскольку медь возвращается в оборот, то даже заметное попадание МПГ, например физический захват порошкообразным медным осадком, не влечет потери благородных металлов. Точно так же, теоретически возможное попадание примесей неблагородных металлов в катодную медь не снижает коллектирующих свойств меди. При получении катодных дисперсных осадков с целью предотвращения смешения этих осадков с анодным шламом аноды помещают в мешки из фильтровальной ткани, в частности, подобным образом проводят электролитическое рафинирование серебра. Использование меди в обороте позволяет резко снизить затраты на коллекторную плавку катализаторов.In the proposed method, the goals of electrolysis are the separation of copper and platinum metals, as well as the production of a dispersed copper precipitate required for melting. In this situation, no restrictions are imposed on the composition and physical properties of the powdered precipitate. Since copper is returned to circulation, even a noticeable ingress of PGM, for example, physical capture by powdered copper sediment, does not entail the loss of noble metals. In the same way, the theoretically possible ingress of base metal impurities into cathode copper does not reduce the collecting properties of copper. When receiving cathodic dispersed deposits in order to prevent mixing of these deposits with anode sludge, the anodes are placed in bags of filter cloth, in particular, electrolytic refining of silver is carried out in a similar way. The use of copper in circulation makes it possible to drastically reduce the cost of collector smelting of catalysts.
Рекомендуемые диапазоны параметров электролиза обеспечивают приемлемые экономические показатели и функциональные свойства катодного осадка.The recommended ranges of electrolysis parameters provide acceptable economic performance and functional properties of the cathode deposit.
Скорость электролиза определяется плотностью тока. При чрезмерно высокой плотности тока (выше 4000 А/м2) и недостаточной концентрации меди в электролите (меньше 20 г/л) резко интенсифицируется выделение водорода на катоде, соответственно возрастает удельный расход электроэнергии. В случае превышения концентрации меди в электролите более 40 г/л осадок становится крупнодисперсным и захватывает электролит. При плавке такого порошка наблюдается нежелательное выделение диоксида серы. Концентрация кислоты оказывает определяющее влияние на электропроводность электролита и косвенно на удельный расход энергии.The rate of electrolysis is determined by the current density. With an excessively high current density (above 4000 A/m 2 ) and an insufficient concentration of copper in the electrolyte (less than 20 g/l), hydrogen evolution at the cathode sharply intensifies, and the specific power consumption increases accordingly. If the concentration of copper in the electrolyte exceeds 40 g/l, the precipitate becomes coarse and captures the electrolyte. When melting such a powder, undesirable emission of sulfur dioxide is observed. The acid concentration has a decisive influence on the electrical conductivity of the electrolyte and indirectly on the specific energy consumption.
Таким образом совокупность отличительных признаков предлагаемого способа:Thus, the set of distinguishing features of the proposed method:
- использование меди в обороте с регенерацией ее коллектирующих свойств электролизом;- the use of copper in circulation with the regeneration of its collecting properties by electrolysis;
- поддержание концентрации меди 20-40 г/л и кислоты 50-100 г/л в электролите;- maintaining the concentration of copper 20-40 g/l and acid 50-100 g/l in the electrolyte;
- плотность тока на катодах 3000-4000 А/м2 - current density on the cathodes 3000-4000 A / m 2
по сравнению с прототипом обеспечивают снижение удельных расходов на плавку и последующее выделение МПГ из сплава, а также высокую скорость процесса.compared with the prototype provide a reduction in specific costs for melting and the subsequent separation of PGM from the alloy, as well as a high speed of the process.
Примером реализации предлагаемого способа служат результаты следующих опытов.An example of the implementation of the proposed method are the results of the following experiments.
В индукционной печи плавили измельченный автомобильный катализатор в присутствии флюсов и порошкообразной меди (1 г на 5 г катализатора). Полученный медный сплав с содержанием МПГ 1,4% отливали в аноды размером 5×5 см и подвергали анодному растворению в электролите заданного состава. Аноды помещали в чехлы из фильтровальной ткани. В качестве катодов использовали стержни из титана, силу постоянного тока регулировали в расчете на заданную катодную плотность тока.Crushed automotive catalyst was melted in an induction furnace in the presence of fluxes and powdered copper (1 g per 5 g of catalyst). The resulting copper alloy with an MPG content of 1.4% was cast into
По ходу электролиза контролировали массу получаемого осадка порошкообразной меди, рассчитывали скорость процесса и удельные затраты электроэнергии.In the course of electrolysis, the mass of the obtained precipitate of powdered copper was controlled, and the rate of the process and the specific power consumption were calculated.
В отдельной серии опытов полученные медные порошки после отмывки от электролита использовали для плавки новых порций катализатора. С одной массой меди проведено 5 плавок, по итогам которых оценены потери меди с шлаком и итоговый расход меди на 1 кг катализатора (опыт 6).In a separate series of experiments, the obtained copper powders after washing from the electrolyte were used to melt new portions of the catalyst. With one mass of copper, 5 melts were carried out, as a result of which the loss of copper with slag and the final consumption of copper per 1 kg of catalyst were estimated (experiment 6).
Для сравнения проведена плавка по способу прототипа с сопоставимым расходом меди. В этом случае медный сплав рассматривался как конечный продукт; по факту и медь расходовалась необратимо.For comparison, melting was carried out according to the prototype method with a comparable copper consumption. In this case, the copper alloy was considered as the final product; in fact, copper was consumed irreversibly.
Результаты опытов приведены в таблице 1.The results of the experiments are shown in table 1.
Сопоставительный анализ известных технических решений, в т.ч. способа, выбранного в качестве прототипа, и предполагаемого изобретения позволяет сделать вывод, что именно совокупность заявленных признаков обеспечивает достижение усматриваемого технического результата. Реализация предложенного технического решения за счет использования медного коллектора в обороте снизить удельный расход меди в 4-5 раз.Comparative analysis of known technical solutions, incl. method chosen as a prototype, and the alleged invention allows us to conclude that it is the totality of the declared features that ensures the achievement of the perceived technical result. The implementation of the proposed technical solution through the use of a copper collector in circulation will reduce the specific consumption of copper by 4-5 times.
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2778336C1 true RU2778336C1 (en) | 2022-08-17 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2065601A1 (en) * | 1991-04-10 | 1992-10-11 | Nobuyasu Ezawa | Process of recovering platinum group metal |
| JP2003247028A (en) * | 2001-11-21 | 2003-09-05 | Shipley Co Llc | Method for recovering catalytic metal |
| RU2484154C1 (en) * | 2012-04-03 | 2013-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный университет" | Processing wastes containing nonferrous and platinum metals |
| RU2531333C2 (en) * | 2012-06-25 | 2014-10-20 | Радик Расулович Ахметов | Method of extraction of platinoids from spent automotive catalysts |
| RU2678627C1 (en) * | 2017-08-07 | 2019-01-30 | Общество с ограниченной ответственностью "Легкие металлы" | Method of processing spent catalysts containing noble metals and rhenium |
| JP6464146B2 (en) * | 2013-04-11 | 2019-02-06 | シダンスク ウニベルシテート | Recycling platinum group metals from catalyst structures |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2065601A1 (en) * | 1991-04-10 | 1992-10-11 | Nobuyasu Ezawa | Process of recovering platinum group metal |
| JP2003247028A (en) * | 2001-11-21 | 2003-09-05 | Shipley Co Llc | Method for recovering catalytic metal |
| RU2484154C1 (en) * | 2012-04-03 | 2013-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный университет" | Processing wastes containing nonferrous and platinum metals |
| RU2531333C2 (en) * | 2012-06-25 | 2014-10-20 | Радик Расулович Ахметов | Method of extraction of platinoids from spent automotive catalysts |
| JP6464146B2 (en) * | 2013-04-11 | 2019-02-06 | シダンスク ウニベルシテート | Recycling platinum group metals from catalyst structures |
| RU2678627C1 (en) * | 2017-08-07 | 2019-01-30 | Общество с ограниченной ответственностью "Легкие металлы" | Method of processing spent catalysts containing noble metals and rhenium |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106756084B (en) | Method for extracting noble metal by taking iron-based material as trapping agent | |
| Hait et al. | Processing of copper electrorefining anode slime: a review | |
| CN104046785B (en) | The treatment process of a kind of waste and old copper iron base diamond cutter head | |
| CN100497674C (en) | Method for processing cunico | |
| CN112695200B (en) | Method for recovering selenium, gold and silver from copper anode slime | |
| Zhang et al. | Selection of reductants for extracting selenium and tellurium from degoldized solution of copper anode slimes | |
| JP2001316736A (en) | Method for recovering silver | |
| CN102534244A (en) | Method for concentrating precious metal from low-grade precious metal material | |
| CN101994013B (en) | Copper scum smelting process | |
| CN105886768A (en) | Method for efficiently enriching precious metal from electronic waste | |
| CN110684902B (en) | Process for extracting noble metal by silver capture of high-alumina oil catalyst | |
| CN106884093B (en) | A kind of thick aurin smelting method | |
| EA009399B1 (en) | Method for processing anode sludge | |
| JP2012246198A (en) | Method for purifying selenium by wet process | |
| Nagai et al. | Development of methods for concentration and dissolution of Rh and Ru from copper slime | |
| CN106282568A (en) | A kind of method being enriched with platinum group metal from spent automotive exhaust catalysts metallic carrier | |
| CN109971964A (en) | A kind of processing method of the high tin high-copper regeneration tin anode mud of high palladium | |
| RU2778336C1 (en) | Method for extraction of platinum metals from catalysts | |
| US11566333B2 (en) | Method for cleanly extracting metallic silver | |
| RU2415956C1 (en) | Procedure for production of nickel and concentrate of precious metals out of copper-nickel matte | |
| CN117568624A (en) | Bismuth purification method | |
| JP4715598B2 (en) | Chloride leaching method of lead electrolysis slime | |
| RU2444573C2 (en) | Manufacturing method of concentrate of precious metals from sulphide copper-nickel raw material | |
| JP2012246197A (en) | Method for purifying selenium by wet process | |
| EP3155135A1 (en) | Process of extracting gold and silver from ores and mining by-products |