RU2802033C1 - Method for processing deactivated automobile catalysts - Google Patents

Method for processing deactivated automobile catalysts Download PDF

Info

Publication number
RU2802033C1
RU2802033C1 RU2023100918A RU2023100918A RU2802033C1 RU 2802033 C1 RU2802033 C1 RU 2802033C1 RU 2023100918 A RU2023100918 A RU 2023100918A RU 2023100918 A RU2023100918 A RU 2023100918A RU 2802033 C1 RU2802033 C1 RU 2802033C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sample
leaching
added
crushed
amount
Prior art date
Application number
RU2023100918A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Антонович Гречук
Виктория Валерьевна Морозова
Андрей Борисович Морозов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Промышленные технологии рециклинга"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Промышленные технологии рециклинга" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Промышленные технологии рециклинга"
Application granted granted Critical
Publication of RU2802033C1 publication Critical patent/RU2802033C1/en

Links

Abstract

FIELD: catalysts.
SUBSTANCE: methods for processing deactivated automotive catalysts, and in particular isolation and purification of rare earth metals contained in secondary raw materials. Waste automotive catalysts are crushed to a particle size of 1-2 mm, fired at t = 780-800°C for 5-5.5 hours, after which they are crushed to a size class of 3-5 microns to obtain a solid sample, into a resulting solid sample with a leaching solution of 6M HCl is added in a ratio of 1:5. The resulting suspension is stirred and heated, aluminum granules are added in an amount of 10% of the sample. After completion of the reduction reaction, the leaching process is carried out for 4 hours at a temperature of 75-80°C. During the entire leaching process, H2O2 is dosed into the suspension in an amount of 10% of the solid sample. After completion of the leaching process, the resulting suspension is filtered and washed to a neutral medium, the resulting precipitate is dried to constant weight.
EFFECT: increasing the environmental friendliness of the process of extraction of platinum group metals and rare earth elements while maintaining a high degree of extraction.
5 cl, 1 dwg, 1 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к способам переработки дезактивированных автомобильных катализаторов и, в частности, к области выделения и очистки редкоземельных металлов, содержащихся во вторичном сырье [C22B11/00, C22B11/04].The invention relates to methods for processing deactivated automotive catalysts and, in particular, to the field of isolation and purification of rare earth metals contained in secondary raw materials [C22B11/00, C22B11/04].

Автомобильный катализатор - сложное техническое устройство. В отличие от промышленных катализаторов, он работает в нестационарных условиях. Значительные перепады температур на разных режимах работы двигателя внутреннего сгорания, от «холодного старта», при котором температура отходящих газов близка к температуре окружающей среды, до форсированных режимов, при которых температура газов может достигать пиковых значений в 1100-1200°С. Кроме того, для него характерно чрезвычайно быстрое изменение состава и объемной скорости газового потока от работы на «богатой» смеси, при которой существует дефицит кислорода в отходящих газах, до работы на «бедных» смесях, когда избыток кислорода достигает 5% от стехиометрии. Все это приводит к достаточно быстрому износу катализатора. Критическим структурным изменениям подвергается не только нанесенный слой катализатора, содержащий в своем составе γ-оксид алюминия, допированный оксидами редкоземельных, щелочноземельных элементов и циркония, а также металлы платиновой группы, но и сам материал керамического блока, сложный алюмосиликат магния, синтетический кордиерит. Изменения в нанесенном покрытии сводятся к фазовому переходу γ-оксида алюминия в α-форму, сопровождающимся деградацией поверхности с изменением удельной площади ее с 80-120 м2/г до 25-50 м2/г. При этом происходят морфологические изменения в пористой структуре, приводящие к «схлопыванию» микро- и мезопор. В свою очередь это приводит к блокированию металлов платиновой группы и падению каталитической активности катализатора. Кроме того, из-за работ двигателя на «богатых» смесях происходит зауглероживание поверхности катализатора, из-за некачественного топлива происходит накопление серы, а из-за «проскоков» моторного масла - накопление фосфора. Особенно велико влияние серы, которая образует с платиновыми металлами сульфиды, не обладающие каталитической активностью в реакциях, проходящих на катализаторе. Материал носителя в результате работы на критических режимах претерпевает фазовые изменения и превращается из кордиерита в муллит с дополнительным уменьшением поверхности и блокировкой активных центров катализатора.An automobile catalyst is a complex technical device. Unlike industrial catalysts, it works in non-stationary conditions. Significant temperature differences in different modes of operation of the internal combustion engine, from a "cold start", in which the exhaust gas temperature is close to the ambient temperature, to forced modes, in which the gas temperature can reach peak values of 1100-1200 ° C. In addition, it is characterized by an extremely rapid change in the composition and volumetric velocity of the gas flow from operation on a "rich" mixture, in which there is an oxygen deficiency in the exhaust gases, to operation on "poor" mixtures, when the excess of oxygen reaches 5% of stoichiometry. All this leads to fairly rapid wear of the catalyst. Not only the applied catalyst layer, which contains γ-alumina doped with oxides of rare earth, alkaline earth elements and zirconium, as well as platinum group metals, undergoes critical structural changes, but also the material of the ceramic block itself, complex magnesium aluminosilicate, synthetic cordierite. Changes in the applied coating are reduced to a phase transition of γ-aluminum oxide to the α-form, accompanied by degradation of the surface with a change in its specific area from 80-120 m 2 /g to 25-50 m 2 /g. In this case, morphological changes occur in the porous structure, leading to the “collapse” of micro- and mesopores. In turn, this leads to blocking of the platinum group metals and a drop in the catalytic activity of the catalyst. In addition, due to the operation of the engine on “rich” mixtures, the surface of the catalyst is carbonized, due to low-quality fuel, sulfur accumulates, and due to “overshoots” of engine oil, phosphorus accumulates. The influence of sulfur is especially great, which forms sulfides with platinum metals that do not have catalytic activity in reactions taking place on a catalyst. The carrier material undergoes phase changes as a result of operation in critical modes and turns from cordierite into mullite with an additional reduction in surface and blocking of the active centers of the catalyst.

Активные компоненты катализатора, металлы платиновой группы, в начальный период работы находятся в сложных зарядовых состояниях, позволяющих эффективно осуществлять конверсию вредных компонентов отработанных газов двигателя как в диффузионной, так и в кинетической областях реакций. Со временем, происходящие морфологические изменения в составе покрытия приводят к потере каталитических свойств из-за укрупнения частиц благородных металлов от первоначального размера 5-7 нанометров до 2-5 мкм. И если поверхностный слой активных компонентов еще как-то продолжает функционировать, то внутренние слои агломератов металлов платиновой группы полностью блокированы.The active components of the catalyst, platinum group metals, are in complex charge states in the initial period of operation, which makes it possible to effectively convert harmful components of engine exhaust gases both in the diffusion and kinetic regions of reactions. Over time, the ongoing morphological changes in the composition of the coating lead to a loss of catalytic properties due to the coarsening of noble metal particles from the initial size of 5-7 nanometers to 2-5 microns. And if the surface layer of active components still somehow continues to function, then the inner layers of agglomerates of platinum group metals are completely blocked.

Предлагаемый способ переработки дезактивированных автомобильных катализаторов учитывает все изложенные выше особенности и, в связи с этим позволяет качественно осуществить процесс извлечения металлов платиновой группы и редкоземельных элементов с повышенной экологичностью процесса переработки.The proposed method for the processing of deactivated automotive catalysts takes into account all the above features and, in this regard, allows you to qualitatively carry out the process of extracting platinum group metals and rare earth elements with increased environmental friendliness of the processing process.

Из уровня техники известен СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ИЗМЕЛЬЧЕННОГО СКРАПА ОТРАБОТАННЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ [RU2364638, опубл. 20.08.2009] включающий растворение платиновых металлов кислотно-окисляющей смесью путем импульсной гейзерной подачи сверху на скрап порции кипящего раствора кислотно-окисляющей смеси с удалением полученного продуктивного раствора и подачи очередной чистой порции кислотно-окисляющей смеси до появления желтого цвета в продуктивном растворе с последующей промывкой подающейся сверху водой.Known from the prior art METHOD AND DEVICE FOR PROCESSING GROUND SCRAPE OF SPENT AUTOMOBILE CATALYST [RU2364638, publ. 20.08.2009] involving the dissolution of platinum metals with an acid-oxidizing mixture by pulsed geyser supply from above to the scrap of a portion of a boiling solution of an acid-oxidizing mixture with the removal of the resulting productive solution and the supply of another clean portion of the acid-oxidizing mixture until a yellow color appears in the productive solution, followed by washing water flowing from above.

Недостатком аналога является техническая сложность реализации заявленного способа из-за необходимости использования импульсной гейзерной подачи сверху на скрап порции кипящего раствора кислотно-окисляющей смеси.The disadvantage of the analogue is the technical complexity of the implementation of the proposed method due to the need to use a pulsed geyser supply from above to scrap portions of a boiling solution of an acid-oxidizing mixture.

Также из уровня техники известен СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ПЛАТИНОВЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ [RU2209843, опубл. 10.08.2003] включающий растворение кислотно-окисляющей смесью, отличающийся тем, что перед растворением проводят смачивание катализатора водным раствором соляной кислоты в соотношении HCl: Н2О= 1: 1-5, растворение ведут последующим нагревом с добавлением окислителей при кипении в парах окисляющих реагентов, и после промывки осадка водой из полученных растворов осаждают металлы цементацией в коллективный концентрат.Also known from the prior art is a METHOD FOR EXTRACTING PLATINUM METALS FROM AUTOMOBILE CATALYSTS [RU2209843, publ. 08/10/2003] including dissolution with an acid-oxidizing mixture, characterized in that before dissolution, the catalyst is wetted with an aqueous solution of hydrochloric acid in the ratio of HCl: H2O = 1: 1-5, the dissolution is carried out by subsequent heating with the addition of oxidizing agents at boiling in vapors of oxidizing reagents, and after washing the precipitate with water from the resulting solutions, metals are precipitated by cementation into a collective concentrate.

Недостатком аналога является низкая экологичность заявленного способа из-за необходимости добавления окислителей при кипении в парах окисляющих реагентов.The disadvantage of analogue is the low environmental friendliness of the proposed method due to the need to add oxidizing agents at the boil in the vapor of oxidizing reagents.

Также из уровня техники известен СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ РУТЕНИЕМ ОТРАБОТАННОГО РУТЕНИЕВОГО КАТАЛИЗАТОРА НА ОСНОВЕ ОКСИДА АЛЮМИНИЯ [CN114934180, опубл. 23.08.2022] который характеризуется тем, что включает следующие этапы: на первом этапе, после кислотного выщелачивания отработанный рутениевый катализатор на основе оксида алюминия тонко измельчают до размера частиц менее 0,149 мм, после измельчения частицы добавляют в кислый раствор для выщелачивания и контролируют наличие требуемого соотношения жидкости и твердой фазы между кислым раствором для выщелачивания и отработанным рутениевым катализатором на основе оксида алюминия, отношение объема жидкости в мл к массе г оксида алюминия, на основе отработанного рутениевого катализатора должно составлять 3-8:1, скорость перемешивания 300-600 об/мин, перемешивают при комнатной температуре в течение 0,5-2 ч, затем добавляют восстановитель - алюминиевый порошок, количество добавляемого алюминиевого порошка 0,01-0,02 массы отработанного рутениевого катализатора на основе оксида алюминия, поднимают температуру реакции до 50-95°C и продолжают реакцию в течение 1-3 часов; после завершения реакции отфильтровывают и промывают смесь, получая, при этом, первичный выщелачивающий раствор и первичный выщелачивающий остаток; на втором этапе осуществляют вторичное кислотное выщелачивание, остаток первичного выщелачивания подвергают кислотному выщелачиванию свежеприготовленным раствором соляной кислоты с концентрацией 3,0-7,0 моль/л, осуществляют контроль соотношения жидкость-твердое вещество, то есть отношение объема жидкости мл к массе шлака первичного выщелачивания должно составлять 5-10:1, кислотное выщелачивание осуществляют в течении 0,5-3,0 часов, при температуре 50-95°C, со скоростью перемешивания 300-600 об/мин, после завершения реакции, фильтрации и промывки раствора кислотного выщелачивания получают кислотный остаток выщелачивания, кислотный раствор выщелачивания возвращают на первый этап для повторного использования, а кислотный остаток выщелачивания направляют в процесс экстракции рутения; на третьем этапе добавляют гидроксид натрия в первичный раствор выщелачивания, чтобы довести рН раствора до 0,5-3,0, после этого добавляют сульфоксилат формальдегида натрия и регулируют его добавленную массу в пределах от 3 до 10:1 от массы рутения в растворе, температура реакции, при этом, составляет 60-90°С, время реакции 15-90°С, длительность 60 мин, скорость перемешивания от 300 до 600 об/мин, после завершения фильтруют, промывают и сушат, получая осадок рутения.Also known from the prior art is a METHOD FOR RUTENIUM ENRICHMENT OF A SPENT RUTENIUM CATALYST BASED ON ALUMINUM OXIDE [CN114934180, publ. 08/23/2022] which is characterized by the fact that it includes the following steps: in the first step, after acid leaching, the spent ruthenium catalyst based on alumina is finely ground to a particle size of less than 0.149 mm, after grinding, the particles are added to the acid leaching solution and the presence of the required ratio is controlled liquid and solid phase between acid leach solution and spent ruthenium alumina catalyst, the ratio of volume of liquid in ml to mass g of alumina, based on spent ruthenium catalyst should be 3-8:1, stirring speed 300-600 rpm , stirred at room temperature for 0.5-2 h, then add the reducing agent - aluminum powder, the amount of added aluminum powder 0.01-0.02 mass of spent ruthenium catalyst based on aluminum oxide, raise the reaction temperature to 50-95°C and continue the reaction for 1-3 hours; after completion of the reaction, the mixture is filtered and washed, thus obtaining a primary leach solution and a primary leach residue; at the second stage, secondary acid leaching is carried out, the primary leaching residue is subjected to acid leaching with a freshly prepared hydrochloric acid solution with a concentration of 3.0-7.0 mol/l, the liquid-solid ratio is controlled, that is, the ratio of the volume of liquid ml to the mass of primary leaching slag should be 5-10:1, acid leaching is carried out for 0.5-3.0 hours, at a temperature of 50-95°C, with a stirring speed of 300-600 rpm, after completion of the reaction, filtration and washing of the acid leaching solution an acid leach residue is obtained, the acid leach solution is returned to the first stage for reuse, and the acid leach residue is sent to the ruthenium extraction process; at the third stage, sodium hydroxide is added to the primary leaching solution to bring the pH of the solution to 0.5-3.0, after which sodium formaldehyde sulfoxylate is added and its added mass is adjusted in the range from 3 to 10:1 of the mass of ruthenium in the solution, temperature reaction, while, is 60-90°C, reaction time 15-90°C, duration 60 min, stirring speed from 300 to 600 rpm, after completion, filtered, washed and dried, obtaining a precipitate of ruthenium.

Недостатками аналога является:The disadvantages of analog are:

- техническая сложность реализации заявленного способа из-за длительного и многоэтапного технологического процесса;- the technical complexity of the implementation of the claimed method due to the long and multi-stage process;

- его ограниченные функциональные возможности из-за того, что на выходе можно извлечь только такой химический элемент, как рутений.- its limited functionality due to the fact that only such a chemical element as ruthenium can be extracted at the output.

Наиболее близким по технической сущности является СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ПЛАТИНЫ ИЗ КАТАЛИЗАТОРА НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ ПУТЕМ РАСТВОРЕНИЯ НОСИТЕЛЯ [CN108315564, опубл. 24.07.2018] который характеризуется тем, что включает следующие этапы: на первом этапе носитель содержащий платиносодержащий отработанный катализатор растворяют, при этом, в качестве реагента используют концентрированную серную кислоту, расход серной кислоты составляет 1% от платинового отработанного катализатора и в 2-8 раз превышает количество добавляемой воды, в 3-10 раз превышает вес сырья, температура реакции составляет от 80 до 120°С, а время реакции составляет от 2 до 8 часов; на втором этапе добавляют восстановитель; на третьем этапе проводят осветление и разделение жидкости и твердого вещества, для чего разбавляют раствор водой, после чего объем полученного раствора становиться от 30 до в 80 раз больше отработанного платинового катализатора, полученный раствор перемешивают и дают отстояться для осветления, сливают жидкость и отфильтровывают густую суспензию на дне для получения платиносодержащего шлака; на четвертом этапе прокаливают платиносодержащий шлак удаляя углеродистые отложения и органические вещества, температура прокаливания при этом составляет от 500-1000°C; на пятом этапе растворяют платину на прокаленном шлаке, в качестве реагентов используют соляную кислоту и окислитель, соотношение жидкости и твердого вещества составляет 2/1-10/1, исходная кислотность концентрация соляной кислоты составляет 1-10 моль/л, а окислителем является азотная кислота или хлорат натрия; на шестом этапе медленно добавляют твердый хлорид аммония к платиносодержащему раствору для получения хлорплатината аммония, осаживают, отфильтровывают и промывают осадок хлорплатинаты аммония с помощью 50 г/л раствора хлорида аммония, смешивают осадок хлороплатината аммония с горячей водой, добавляют восстановитель гидразингидрат для восстановления и получают сырой продукт губчатой платины; на седьмом этапе, после растворения неочищенного продукта, добавляют натриевую соль платины в количестве 20-200 г / л, затем добавляют раствор гидроксида натрия, чтобы довести значение pH до 7-10, далее примеси попадают в осадок, а затем их фильтруют; на восьмом этапе раствор комплекса натриевой соли платины доводят до значения pH от 1 до 3 с помощью аналитической чистой соли и добавляют аналитически чистый твердый хлорид аммония для осаждения платины, осадок аммония прокаливают и разлагают с получением платины, при этом, температура разложения прокаливания составляет 500-1000°С, время прокаливания 1-10 часов.The closest in technical essence is a METHOD OF EXTRACTION OF PLATINUM FROM A CATALYST BASED ON ALUMINUM BY DISSOLVING THE CARRIER [CN108315564, publ. 07/24/2018] which is characterized by the fact that it includes the following steps: at the first stage, the carrier containing the platinum-containing spent catalyst is dissolved, while concentrated sulfuric acid is used as a reagent, the consumption of sulfuric acid is 1% of the platinum spent catalyst and 2-8 times exceeds the amount of added water, 3-10 times the weight of raw materials, the reaction temperature is from 80 to 120°C, and the reaction time is from 2 to 8 hours; at the second stage, a reducing agent is added; at the third stage, clarification and separation of liquid and solid are carried out, for which the solution is diluted with water, after which the volume of the resulting solution becomes from 30 to 80 times more than the spent platinum catalyst, the resulting solution is stirred and allowed to settle for clarification, the liquid is drained and a thick suspension is filtered at the bottom to obtain platinum-containing slag; at the fourth stage, the platinum-containing slag is calcined to remove carbonaceous deposits and organic substances, the calcination temperature is from 500-1000°C; at the fifth stage, platinum is dissolved on calcined slag, hydrochloric acid and an oxidizing agent are used as reagents, the ratio of liquid to solid is 2/1-10/1, the initial acidity, the concentration of hydrochloric acid is 1-10 mol/l, and nitric acid is the oxidizing agent or sodium chlorate; in the sixth step, solid ammonium chloride is slowly added to the platinum-containing solution to obtain ammonium chloroplatinate, precipitated, filtered and washed with a 50 g/l ammonium chloride solution, the ammonium chloroplatinate precipitate is mixed with hot water, the reducing agent hydrazine hydrate is added to reduce, and crude spongy platinum product; at the seventh stage, after dissolving the crude product, platinum sodium salt is added in the amount of 20-200 g/l, then sodium hydroxide solution is added to bring the pH value to 7-10, then the impurities are precipitated, and then they are filtered; in the eighth step, the platinum sodium salt complex solution is adjusted to a pH value of 1 to 3 with analytical pure salt, and analytically pure solid ammonium chloride is added to precipitate platinum, the ammonium precipitate is calcined and decomposed to obtain platinum, while the calcination decomposition temperature is 500- 1000°C, calcination time 1-10 hours.

Основной технической проблемой прототипа является низкая экологичность процесса извлечения редкоземельных металлов, из-за того, что в способе прототипа используется большое количество серной, соляной и азотной кислоты, при этом процесс растворения происходит при высокой температуре, в течение длительного периода времени и является многоэтапным и технически сложным. Таким образом сам процесс извлечения является длительным и неэкологичным, требующим наличия специализированного оборудования, кроме того, после процесса извлечения - остается большое количество отработанных составов, требующих специального хранения и утилизации.The main technical problem of the prototype is the low environmental friendliness of the process of extracting rare earth metals, due to the fact that the prototype method uses a large amount of sulfuric, hydrochloric and nitric acid, while the dissolution process occurs at high temperature, over a long period of time and is multi-stage and technically difficult. Thus, the extraction process itself is lengthy and non-environmental, requiring specialized equipment, in addition, after the extraction process, a large number of spent compounds remain that require special storage and disposal.

Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.The objective of the invention is to eliminate the disadvantages of the prototype.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение экологичности процесса извлечения металлов платиновой группы и редкоземельных элементов.The technical result of the claimed invention is to increase the environmental friendliness of the process of extracting platinum group metals and rare earth elements.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ переработки дезактивированных автомобильных катализаторов, характеризующийся тем, что первоначально образцы отработанных автомобильных катализаторов дробят до крупности 1-2 мм, обжигают при t = 780-800°C в течение 5-5,5 ч, далее образцы отработанных автомобильных катализаторов измельчают до класса крупности - 3-5 мкм, далее в навеску из полученного твердого образца добавляют раствор для выщелачивания 6М HCl в соотношении 1:5, полученную суспензию перемешивают и нагревают, добавляют гранулы алюминия в количестве 10% от навески образца, далее после окончания реакции восстановления осуществляют процесс выщелачивания в течение 4-ч часов при температуре 75-80°C, в течении всего процесса выщелачивания в суспензию дозировано добавляют Н2О2 в количестве 10% от навески твердого образца, после завершения процесса выщелачивания, полученную суспензию фильтруют через фильтр и промывают до нейтральной среды, полученный осадок высушивают до постоянной массы.This technical result is achieved due to the fact that the method of processing deactivated automotive catalysts, characterized in that the samples of spent automotive catalysts are initially crushed to a particle size of 1-2 mm, fired at t = 780-800°C for 5-5.5 hours, then the samples of spent automotive catalysts are crushed to a size class of 3-5 microns, then a 6M HCl leaching solution is added to the sample from the obtained solid sample in a ratio of 1:5, the resulting suspension is stirred and heated, aluminum granules are added in an amount of 10% of the sample sample , then after the end of the reduction reaction, the leaching process is carried out for 4 hours at a temperature of 75-80 ° C, during the entire leaching process, H 2 O 2 is dosed into the suspension in an amount of 10% of the sample of the solid sample, after the completion of the leaching process, the resulting suspension is filtered through a filter and washed to a neutral medium, the resulting precipitate is dried to constant weight.

В частности, образцы отработанных автомобильных катализаторов дробят в щековой дробилке.In particular, samples of spent automotive catalysts are crushed in a jaw crusher.

В частности, образцы отработанных автомобильных катализаторов измельчают в планетарной мельнице.In particular, samples of spent automotive catalysts are ground in a planetary mill.

В частности, образцы отработанных автомобильных катализаторов обжигают в муфельной печи.In particular, samples of used automotive catalysts are fired in a muffle furnace.

В частности, полученную суспензию фильтруют через фильтр «синяя лента».In particular, the resulting suspension is filtered through a blue ribbon filter.

Краткое описание чертежей:Brief description of drawings:

На фиг. 1 показана общая схема установки для реализации заявленного способа.In FIG. 1 shows the general scheme of the installation for implementing the claimed method.

На фигуре обозначено: 1 - привод мешалки с регулировкой скорости, 2 - мешалка, 3 - раствор для выщелачивания, 4 - пробоотборник, 5 - термометр, 6 - отверстие для образца и выщелачивающего раствора, 7 - сифонная крышка, 8 - термостат, 9 - твердый образец.The figure shows: 1 - stirrer drive with speed control, 2 - stirrer, 3 - leaching solution, 4 - sampler, 5 - thermometer, 6 - hole for sample and leaching solution, 7 - siphon cover, 8 - thermostat, 9 - solid sample.

Осуществление изобретения.Implementation of the invention.

Установка для выщелачивания автокатализаторов включает в себя привод мешалки с регулировкой скорости 1, в нижней части которой во внутреннем объеме трехгорлой колбы размещена мешалка 2. Также во внутреннем объеме колбы размещается раствор для выщелачивания 3. В верхней части колбы размещен пробоотборник 4. Также в состав установки входит термометр 5, выполненный с возможностью измерения температуры внутри колбы. В верхней части колбы выполнено отверстие для образца и выщелачивающего раствора 6. В верхней части колбы над мешалкой размещена сифонная крышка 7. По внешнему периметру колбы размещен термостат 8. Во внутреннем объеме колбы, в ее нижней части размещен твердый образец 9.The installation for leaching autocatalysts includes a stirrer drive with speed control 1, in the lower part of which a stirrer 2 is placed in the internal volume of the three-necked flask. Also, the leaching solution 3 is placed in the internal volume of the flask. A sampler 4 is placed in the upper part of the flask. includes a thermometer 5, configured to measure the temperature inside the flask. A hole for the sample and leaching solution 6 is made in the upper part of the flask. A siphon cover 7 is placed above the stirrer in the upper part of the flask. A thermostat 8 is placed along the outer perimeter of the flask. A solid sample 9 is placed in the inner volume of the flask, in its lower part.

Способ переработки дезактивированных автомобильных катализаторов характеризуется тем, что первоначально образцы отработанных автомобильных катализаторов дробят в щековой дробилке до крупности - 1-2 мм, обжигают в муфельной печи при t = 780-800°C в течение 5-5,5 ч. При этом, при обжиге происходят следующие химические реакции:The method of processing deactivated automotive catalysts is characterized by the fact that initially samples of spent automotive catalysts are crushed in a jaw crusher to a particle size of 1-2 mm, fired in a muffle furnace at t = 780-800 ° C for 5-5.5 hours. At the same time, During firing, the following chemical reactions take place:

C + O2 = CO2;C + O 2 \u003d CO 2 ;

PtS + O2 = PtO + SO2;PtS + O 2 \u003d PtO + SO 2 ;

PdS + O2 = PdO + SO2;PdS + O 2 \u003d PdO + SO 2 ;

2Ce2O3 + O2 = 4CeO2.2Ce 2 O 3 + O 2 \u003d 4CeO 2 .

Далее катализатор измельчают в планетарной мельнице до класса крупности - 3-5 мкм. Получая тем самым твердый образец 9, подготовленный к стадиям восстановления и выщелачивания.Next, the catalyst is crushed in a planetary mill to a size class of 3-5 microns. Thus obtaining a solid sample 9, prepared for the stages of reduction and leaching.

Процесс выщелачивания осуществляют в трехгорлой колбе с установленным обратным холодильником при температуре 75-80°C и перемешивании со скоростью 300 - 600 оборотов в минуту в течение 4-х часов, при массе навески твердого образца 9 - 25 г.The leaching process is carried out in a three-necked flask with a reflux condenser installed at a temperature of 75-80°C and stirring at a speed of 300-600 rpm for 4 hours, with a solid sample weight of 9-25 g.

Навеску твердого образца 9 загружают в установку для выщелачивания автокатализаторов (фиг.1), к ней добавляют 6М HCl в соотношении 1:5 (т:ж). Данные операции производятся при помощи отверстия для образца и выщелачивающего раствора 6. Полученную суспензию (состоящую из раствора для выщелачивания 3 и твердого образца 9) перемешивают со скоростью 300 - 600 оборотов в минуту при помощи мешалки 2 (которая имеет привод с регулировкой скорости 1), нагревают при помощи термостата 8, до температуры 75 - 80°С.A portion of the solid sample 9 is loaded into the installation for leaching of autocatalysts (figure 1), 6M HCl is added to it in a ratio of 1:5 (t:g). These operations are carried out using the sample hole and the leaching solution 6. The resulting slurry (consisting of the leaching solution 3 and the solid sample 9) is stirred at a speed of 300 to 600 rpm using a stirrer 2 (which has a variable speed drive 1), heated using a thermostat 8, to a temperature of 75 - 80°C.

Контроль температуры осуществляют при помощи термометра 5, пробы раствора для выщелачивания 3, при необходимости, берут при помощи пробоотборника 4. В полученную суспензию (состоящую из раствора для выщелачивания 3 и твердого образца 9), при перемешивании и нагревании, добавляют гранулы алюминия в количестве 10% от навески образца.Temperature control is carried out using a thermometer 5, samples of the solution for leaching 3, if necessary, are taken using a sampler 4. In the resulting suspension (consisting of a solution for leaching 3 and a solid sample 9), with stirring and heating, aluminum granules are added in an amount of 10 % of the sample weight.

При восстановлении происходят следующие реакции.During recovery, the following reactions occur.

Выделение водорода в результате реакции между алюминием и раствором соляной кислоты:Hydrogen release as a result of the reaction between aluminum and hydrochloric acid solution:

2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2.2Al + 6HCl \u003d 2AlCl 3 + 3H 2 .

Восстановление оксидов платиновых металлов водородом в момент выделения в металлическую форму:Reduction of oxides of platinum metals with hydrogen at the moment of release into a metallic form:

PdO + H2 = Pd + H2O;PdO + H 2 \u003d Pd + H 2 O;

PtO + H2 = Pt + H2O;PtO + H 2 \u003d Pt + H 2 O;

2Rh2O3 + 6H2 = 4Rh + 6H2O.2Rh 2 O 3 + 6H 2 \u003d 4Rh + 6H 2 O.

Восстановление церия из высшего оксида в трехвалентную форму:Recovery of cerium from a higher oxide to a trivalent form:

2CeO2 + H2 = Ce2O3 + H2O.2CeO 2 + H 2 \u003d Ce 2 O 3 + H 2 O.

После окончания реакции восстановления металлов платиновой группы (МПГ) и редкоземельных элементов (РЗЭ) гранулами алюминия начинается отсчет времени процесса их извлечения, который характеризуется тем, что в суспензию дозированно добавляют Н2О2 в течение всего времени процесса выщелачивания (4 часа) - в количестве 10 % от навески твердого образца 9. Добавление гранул алюминия и Н2О2 также осуществляют при помощи отверстия для образца и выщелачивающего раствора 6.After the completion of the reduction reaction of platinum group metals (PGM) and rare earth elements (REE) with aluminum granules, the countdown of the process of their extraction begins, which is characterized by the fact that H 2 O 2 is dosed into the suspension during the entire leaching process (4 hours) - in amount of 10% of the weighed solid sample 9. The addition of aluminum granules and H 2 O 2 is also carried out using the sample hole and leaching solution 6.

Во время процесса выщелачивания протекают следующие реакции.During the leaching process, the following reactions take place.

Окислительное выщелачивание металлов платиновой группы в раствор:Oxidative leaching of platinum group metals into solution:

Pd + 4HCl + 2H2O2 = PdCl4 + 4H2O;Pd + 4HCl + 2H 2 O 2 = PdCl 4 + 4H 2 O;

Pt + 4HCl + 2H2O2 = PtCl4 + 4H2O;Pt + 4HCl + 2H 2 O 2 \u003d PtCl 4 + 4H 2 O;

2Rh + 6HCl + 3H2O2 = 2RhCl3 + 6H2O.2Rh + 6HCl + 3H 2 O 2 = 2RhCl 3 + 6H 2 O.

Выщелачивание церия в раствор:Leaching of cerium into solution:

Ce2O3 + 6HCl = 2CeCl3 + 3H2O;Ce 2 O 3 + 6HCl = 2CeCl 3 + 3H 2 O;

Частичное растворение кордиеритовой основы:Partial dissolution of the cordierite base:

Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O.Al 2 O 3 + 6HCl \u003d 2AlCl 3 + 3H 2 O.

По завершении процесса выщелачивания, суспензию фильтруют через фильтр «синяя лента». Отфильтрованный и промытый до нейтральной среды осадок высушивают до постоянной массы и взвешивают.Upon completion of the leaching process, the suspension is filtered through a blue ribbon filter. The precipitate filtered and washed to a neutral medium is dried to constant weight and weighed.

Заявленный технический результат повышение экологичности процесса извлечения металлов платиновой группы и редкоземельных элементов, достигается за счет того, что заявленный способ основанный на использовании гранул алюминия в процессе выщелачивания, технически прост в реализации, при этом, по сравнению с известными из уровня техники решениями, используется меньшее количество соляной кислоты, процесс выщелачивания длится меньшее количество времени, при меньшей требуемой температуре. Также заявленный технический результат достигается за счет возможности впоследствии регенерировать рабочий раствор, так как основа автомобильного катализатора - кордиерит (Mg2Al4Si5O18), представляет собой алюмосиликат магния.The claimed technical result of improving the environmental friendliness of the process of extracting platinum group metals and rare earth elements is achieved due to the fact that the claimed method, based on the use of aluminum granules in the leaching process, is technically simple to implement, while, in comparison with the solutions known from the prior art, less the amount of hydrochloric acid, the leaching process lasts a shorter amount of time, at a lower required temperature. Also, the claimed technical result is achieved due to the ability to subsequently regenerate the working solution, since the basis of the automotive catalyst is cordierite (Mg 2 Al 4 Si 5 O 18 ), which is a magnesium aluminosilicate.

Выбор диапазона дробления отработанных автомобильных катализаторов в щековой или молотковой дробилке до крупности - 1-2 мм, обосновывается проведенными лабораторными экспериментами в ходе которых было выявлено, что: обжиг образцов, измельченных до крупности менее 1 мм, не приводит к достижению повышения степени извлечения МПГ и РЗЭ в растворе на стадии выщелачивания; обжиг образцов, измельченных до крупности более 2 мм, приводит к уменьшению степени извлечения МПГ и РЗЭ в растворе на стадии выщелачивания. Также выбор диапазона обоснован, по минимальному значению, техническими характеристиками размольного оборудования, по максимальному, экономией затрат на второй стадии измельчения и затрат, связанных с обработкой в печи.The choice of the crushing range of spent automotive catalysts in a jaw or hammer crusher to a particle size of 1-2 mm is justified by laboratory experiments, during which it was found that: roasting samples crushed to a particle size of less than 1 mm does not lead to an increase in the degree of extraction of PGM and REE in solution at the leaching stage; calcination of samples ground to a particle size of more than 2 mm leads to a decrease in the degree of extraction of PGM and REE in solution at the leaching stage. Also, the choice of the range is justified, by the minimum value, by the technical characteristics of the grinding equipment, by the maximum, by cost savings in the second stage of grinding and the costs associated with processing in the furnace.

Выбор диапазонов температур (t = 780-800°C) и времени обжига в муфельной печи (в течение 5-5,5 ч) обосновывается проведенными лабораторными экспериментами в ходе которых было выявлено, что: при температуре ниже 780°С не происходит полного удаления углерода, а повышение температуры выше 800°С приводит к снижению степени извлечения родия и церия в процессе выщелачивания; увеличение времени обжига не приводит к повышению степени извлечения МПГ и РЗЭ на стадии выщелачивания, а уменьшение времени ниже значения, указанного в диапазоне, приводит к неполному удалению серы и углерода.The choice of temperature ranges (t = 780-800°C) and firing time in a muffle furnace (for 5-5.5 hours) is justified by laboratory experiments, during which it was found that: at temperatures below 780°C, complete removal of carbon, and an increase in temperature above 800°C leads to a decrease in the degree of extraction of rhodium and cerium in the leaching process; an increase in the roasting time does not lead to an increase in the degree of extraction of PGMs and REEs at the leaching stage, and a decrease in the time below the value specified in the range leads to incomplete removal of sulfur and carbon.

Выбор диапазона измельчения катализатора до класса крупности - 3-5 мкм, обосновывается проведенными лабораторными экспериментами в ходе которых было выявлено, что: уменьшение размеров частиц ниже нижнего значения диапазона не приводит к повышению степени извлечения МПГ и РЗЭ на стадии выщелачивания, а увеличение размеров частиц выше верхнего значения приводит к снижению степени извлечения родия и церия.The choice of the range of grinding the catalyst to the size class - 3-5 microns, is justified by laboratory experiments, during which it was found that: reducing the particle size below the lower value of the range does not lead to an increase in the degree of extraction of PGM and REE at the leaching stage, and an increase in particle size above the upper value leads to a decrease in the degree of extraction of rhodium and cerium.

Выбор диапазонов температур в процессе выщелачивания 75-80°C и времени перемешивания (в течение 4-ч) обосновывается проведенными лабораторными экспериментами в ходе которых было выявлено, что: проведение реакций при меньшей температуре приводит к снижению степени извлечения МПГ и РЗЭ, а повышение температуры выше 80°C приводит к интенсивному испарению рабочего раствора; уменьшение времени процесса приводит к снижению степени извлечения МПГ и РЗЭ, а увеличение не приводит к повышению степени извлечения МПГ и РЗЭ.The choice of temperature ranges in the leaching process of 75-80°C and mixing time (for 4 hours) is justified by laboratory experiments, during which it was found that: carrying out reactions at a lower temperature leads to a decrease in the degree of extraction of PGM and REE, and an increase in temperature above 80°C leads to intensive evaporation of the working solution; a decrease in the process time leads to a decrease in the degree of extraction of PGM and REE, and an increase does not lead to an increase in the degree of extraction of PGM and REE.

Выбор концентрации кислоты 6М HCl в соотношении 1:5 (т:ж) обосновывается проведенными лабораторными экспериментами в ходе которых было выявлено, что: снижение концентрации приводит к уменьшению степени извлечении целевых компонентов раствора, повышение концентрации не приводит к увеличению выхода целевых продуктов. Кроме того, повышение концентрации кислоты приводит к повышению экологической нагрузки за счет повышенного уноса паров. Соотношение т:ж выбрано исходя из того, что его увеличение не приводит к повышению степени извлечения целевых компонентов в раствор. Помимо этого, увеличение соотношения в производственных условиях приведет к увеличению объемов емкостного оборудования. Снижение соотношения, как показали эксперименты, приводит к изменению реологических свойств суспензии и ухудшении способности к перемешиванию и фильтрации.The choice of the concentration of 6M HCl acid in a ratio of 1:5 (t:l) is justified by laboratory experiments, during which it was found that: a decrease in concentration leads to a decrease in the degree of extraction of the target components of the solution, an increase in concentration does not lead to an increase in the yield of target products. In addition, an increase in the concentration of acid leads to an increase in the environmental load due to increased entrainment of vapors. The ratio t:l was chosen based on the fact that its increase does not lead to an increase in the degree of extraction of the target components into the solution. In addition, an increase in the ratio in production conditions will lead to an increase in the volume of capacitive equipment. Reducing the ratio, as shown by experiments, leads to a change in the rheological properties of the suspension and a deterioration in the ability to mix and filter.

Выбор соотношения добавляемых гранул алюминия в количестве 10% от навески твердого образца обосновывается проведенными лабораторными экспериментами в ходе которых было выявлено, что меньшее количество восстановителя не обеспечивает высокой степени качества извлечения МПГ и РЗЭ, а увеличение не приводит к улучшению результата.The choice of the ratio of the added aluminum granules in the amount of 10% of the solid sample is substantiated by laboratory experiments, during which it was found that a smaller amount of the reducing agent does not provide a high degree of quality for the extraction of PGM and REE, and an increase does not lead to an improvement in the result.

Выбор соотношения добавления Н2О2 в количестве 10 % от навески твердого образца обосновывается проведенными лабораторными экспериментами в ходе которых было выявлено, что меньшее количество окислителя не обеспечивает высокой степени извлечения МПГ и РЗЭ, а увеличенное количество не приводит к улучшению результата.The choice of the ratio of adding H 2 O 2 in the amount of 10% of the solid sample is justified by laboratory experiments, during which it was found that a smaller amount of oxidizing agent does not provide a high degree of extraction of PGM and REE, and an increased amount does not lead to an improvement in the result.

Заявителем, в 2022 году был реализован заявленный способ в лабораторных условиях.The applicant, in 2022, implemented the claimed method in laboratory conditions.

Примеры реализации заявленного способа.Examples of the implementation of the claimed method.

Пример 1.Example 1

Отработанный катализатор от автомобиля «Мерседес» содержит в своем составе следующие металлы платиновой группы и редкоземельные элементы: платину в количестве 0,0958%, палладий в количестве 0,1763%, родий в количестве 0,0328%, церий в количестве 2,97%. После измельчения в щековой дробилке до крупности 1,2 мм из общей массы катализатора отобрали образец массой 25 г. для дальнейшей переработки. Образец подвергли обжигу в муфельной печи при температуре 800°С в течение 5 часов. После охлаждения до комнатной температуры образец измельчили в планетарной мельнице до размера частиц 4,7 мкм. Измерения размеров частиц проводили на лазерном анализаторе размеров. Навеску образца после измельчения загружали в трехгорлую колбу, снабженную обратным холодильником, мешалкой и капельной воронкой. Затем в колбу заливали 125 г. соляной кислоты с концентрацией 6М. Полученную суспензию при перемешивании и нагревании добавляют гранулы алюминия в количестве 2,5 г. После окончания реакции восстановления, которое определяли по отсутствию выделения пузырьков водорода, проводили выщелачивание при температуре 75-80°С в течение четырех часов. Каждые 15 минут в суспензию добавляли концентрированную перекись водорода. Общее количество добавленной перекиси водорода составило 2,5 г. По завершении процесса выщелачивания, суспензию фильтровали через фильтр «синяя лента». Отфильтрованный и промытый до нейтральной среды осадок высушили до постоянной массы и взвесили. После этого были проведены расчеты по результатам рентгено - флуоресцентного анализа исходного порошка катализатора и высушенного осадка, оставшегося после процесса выщелачивания. Степень извлечения в раствор составила: Pd-97,6%; Pt-93,1%; Rh-72,9% и Се-76,7%.The spent catalyst from a Mercedes car contains the following platinum group metals and rare earth elements: platinum in the amount of 0.0958%, palladium in the amount of 0.1763%, rhodium in the amount of 0.0328%, cerium in the amount of 2.97% . After crushing in a jaw crusher to a particle size of 1.2 mm, a sample weighing 25 g was taken from the total mass of the catalyst for further processing. The sample was fired in a muffle furnace at a temperature of 800°C for 5 hours. After cooling to room temperature, the sample was ground in a planetary mill to a particle size of 4.7 μm. Particle size measurements were carried out on a laser size analyzer. After grinding, the sample sample was loaded into a three-necked flask equipped with a reflux condenser, a stirrer, and an addition funnel. Then 125 g of hydrochloric acid with a concentration of 6M was poured into the flask. 2.5 g of aluminum granules are added to the resulting suspension with stirring and heating. Every 15 minutes, concentrated hydrogen peroxide was added to the suspension. The total amount of hydrogen peroxide added was 2.5 g. At the end of the leaching process, the slurry was filtered through a blue ribbon filter. The precipitate filtered and washed to a neutral medium was dried to constant weight and weighed. After that, calculations were carried out based on the results of X-ray fluorescence analysis of the initial catalyst powder and the dried precipitate remaining after the leaching process. The degree of extraction into the solution was: Pd-97.6%; Pt-93.1%; Rh-72.9% and Ce-76.7%.

Пример 2.Example 2

Отработанный катализатор от автомобиля «Опель» содержит в своем составе следующие металлы платиновой группы и редкоземельные элементы: платину в количестве 0,2209%, церий в количестве 0,066%. После измельчения в щековой дробилке до крупности 1,7 мм из общей массы катализатора отобрали образец массой 9 г. для дальнейшей переработки. Образец подвергли обжигу в муфельной печи при температуре 800°С в течение 5 часов. После охлаждения до комнатной температуры образец измельчили в планетарной мельнице до размера частиц 4,1 мкм. Измерения размеров частиц проводили на лазерном анализаторе размеров. Навеску образца после измельчения загружали в трехгорлую колбу, снабженную обратным холодильником, мешалкой и капельной воронкой. Затем в колбу заливали 45 г. соляной кислоты с концентрацией 6М. Полученную суспензию при перемешивании и нагревании добавляют гранулы алюминия в количестве 0,9 г. После окончания реакции восстановления, которое определяли по отсутствию выделения пузырьков водорода, проводили выщелачивание при температуре 75-80°С в течение четырех часов. Каждые 15 минут в суспензию добавляли концентрированную перекись водорода. Общее количество добавленной перекиси водорода составило 0,9 г. По завершении процесса выщелачивания, суспензию фильтровали через фильтр «синяя лента». Отфильтрованный и промытый до нейтральной среды осадок высушили до постоянной массы и взвесили. После этого были проведены расчеты по результатам рентгено - флуоресцентного анализа исходного порошка катализатора и высушенного осадка, оставшегося после процесса выщелачивания. Степень извлечения в раствор составила: Pt-95,2% и Се-75,4%.The spent catalyst from the Opel car contains the following platinum group metals and rare earth elements: platinum in the amount of 0.2209%, cerium in the amount of 0.066%. After grinding in a jaw crusher to a particle size of 1.7 mm, a sample weighing 9 g was taken from the total mass of the catalyst for further processing. The sample was fired in a muffle furnace at a temperature of 800°C for 5 hours. After cooling to room temperature, the sample was ground in a planetary mill to a particle size of 4.1 μm. Particle size measurements were carried out on a laser size analyzer. After grinding, the sample sample was loaded into a three-necked flask equipped with a reflux condenser, a stirrer, and an addition funnel. Then 45 g of hydrochloric acid with a concentration of 6M was poured into the flask. 0.9 g of aluminum granules are added to the resulting suspension with stirring and heating. Every 15 minutes, concentrated hydrogen peroxide was added to the suspension. The total amount of hydrogen peroxide added was 0.9 g. At the end of the leaching process, the slurry was filtered through a blue ribbon filter. The precipitate filtered and washed to a neutral medium was dried to constant weight and weighed. After that, calculations were carried out based on the results of X-ray fluorescence analysis of the initial catalyst powder and the dried precipitate remaining after the leaching process. The degree of extraction into the solution was: Pt-95.2% and Ce-75.4%.

Пример 3. Example 3

Отработанный катализатор от автомобиля «Веста» содержит в своем составе следующие металлы платиновой группы и редкоземельные элементы: палладий в количестве 0,2116%, родий в количестве 0,0454%, церий в количестве 1,848%. После измельчения в щековой дробилке до крупности 1,4 мм из общей массы катализатора отобрали образец массой 16 г. для дальнейшей переработки. Образец подвергли обжигу в муфельной печи при температуре 800°С в течение 5 часов. После охлаждения до комнатной температуры образец измельчили в планетарной мельнице до размера частиц 3,7 мкм. Измерения размеров частиц проводили на лазерном анализаторе размеров. Навеску образца после измельчения загружали в трехгорлую колбу, снабженную обратным холодильником, мешалкой и капельной воронкой. Затем в колбу заливали 80 г. соляной кислоты с концентрацией 6М. Полученную суспензию при перемешивании и нагревании добавляют гранулы алюминия в количестве 1,7 г. После окончания реакции восстановления, которое определяли по отсутствию выделения пузырьков водорода, проводили выщелачивание при температуре 75-80°С в течение четырех часов. Каждые 15 минут в суспензию добавляли концентрированную перекись водорода. Общее количество добавленной перекиси водорода составило 1,7 г. По завершении процесса выщелачивания, суспензию фильтровали через фильтр «синяя лента». Отфильтрованный и промытый до нейтральной среды осадок высушили до постоянной массы и взвесили. После этого были проведены расчеты по результатам рентгено - флуоресцентного анализа исходного порошка катализатора и высушенного осадка, оставшегося после процесса выщелачивания. Степень извлечения в раствор составила: Pd-98,4%; Rh-79,7% и Се-91,3%.The spent catalyst from the Vesta car contains the following platinum group metals and rare earth elements: palladium in the amount of 0.2116%, rhodium in the amount of 0.0454%, cerium in the amount of 1.848%. After grinding in a jaw crusher to a particle size of 1.4 mm, a sample weighing 16 g was taken from the total mass of the catalyst for further processing. The sample was fired in a muffle furnace at a temperature of 800°C for 5 hours. After cooling to room temperature, the sample was ground in a planetary mill to a particle size of 3.7 μm. Particle size measurements were carried out on a laser size analyzer. After grinding, the sample sample was loaded into a three-necked flask equipped with a reflux condenser, a stirrer, and an addition funnel. Then 80 g of hydrochloric acid with a concentration of 6M was poured into the flask. 1.7 g of aluminum granules are added to the resulting suspension with stirring and heating. Every 15 minutes, concentrated hydrogen peroxide was added to the suspension. The total amount of hydrogen peroxide added was 1.7 g. At the end of the leaching process, the slurry was filtered through a blue ribbon filter. The precipitate filtered and washed to a neutral medium was dried to constant weight and weighed. After that, calculations were carried out based on the results of X-ray fluorescence analysis of the initial catalyst powder and the dried precipitate remaining after the leaching process. The degree of extraction into the solution was: Pd-98.4%; Rh-79.7% and Ce-91.3%.

В ходе реализации заявленного способа - подтвердился заявленный технический результат повышение экологичности процесса извлечения металлов платиновой группы и редкоземельных элементов, расчетный объем неэкологичных продуктов, оставшихся после реализации заявленного способа (по сравнению с решениями аналогов и прототипа) был уменьшен на 40-80%. Сохранение высокой степени извлечения (в сравнении с решениями аналогов и прототипа) продемонстрировано в таблице 1.During the implementation of the claimed method, the claimed technical result was confirmed, increasing the environmental friendliness of the process of extracting platinum group metals and rare earth elements, the estimated volume of non-environmental products remaining after the implementation of the claimed method (compared to the solutions of analogues and prototype) was reduced by 40-80%. Maintaining a high degree of extraction (in comparison with solutions of analogs and prototype) is shown in table 1.

Таблица 1Table 1 МПГ/РЗЭPGM/REE Аналог 1Analogue 1 Аналог 2Analogue 2 Аналог 3Analogue 3 ПрототипPrototype Заявленное решениеClaimed Solution Степень извлечения, %Degree of extraction, % ПлатинаPlatinum 96,896.8 98,198.1 98,2598.25 98,698.6 9898 98,298.2 98,298.2 93,193.1 95,295.2 Палладий Palladium 98,298.2 98,398.3 98,398.3 97,897.8 98,298.2 97,697.6 98,498.4 ЦерийCerium 94,494.4 95,295.2 76,776.7 75,475.4 91,391.3 РодийRhodium 96,296.2 94,894.8 92,492.4 94,194.1 72,972.9 79,779.7 РутенийRuthenium 99,8499.84 99,0799.07

Как видно из таблицы, 1 заявленное решение позволяет реализовать высокую степень извлечения МПГ и РЗЭ не существенно, отличающуюся от решений аналогов и прототипа.As can be seen from the table, 1 the claimed solution allows you to implement a high degree of extraction of PGM and REE is not significantly different from the solutions of analogues and prototype.

Заявленный способ, с учетом особенностей оборудования (замена планетарной мельницы на шаровую, замена муфельной печи на барабанную, замена трехгорлой колбы на обогреваемый реактор из полипропилена с перемешивающим устройством) может быть реализован в опытно-промышленном производстве.The claimed method, taking into account the characteristics of the equipment (replacing a planetary mill with a ball mill, replacing a muffle furnace with a drum one, replacing a three-necked flask with a heated reactor made of polypropylene with a stirrer), can be implemented in pilot production.

Claims (5)

1. Способ переработки дезактивированных автомобильных катализаторов, характеризующийся тем, что отработанные автомобильные катализаторы дробят до крупности 1-2 мм, обжигают при t = 780-800°C в течение 5-5,5 ч, после чего измельчают до класса крупности – 3-5 мкм с получением твердого образца, в навеску из полученного твердого образца добавляют раствор для выщелачивания 6М HCl в соотношении 1:5, полученную суспензию перемешивают и нагревают, добавляют гранулы алюминия в количестве 10% от навески образца, после окончания реакции восстановления осуществляют процесс выщелачивания в течение 4 ч при температуре 75-80°C, в течение всего процесса выщелачивания в суспензию дозировано добавляют Н2О2 в количестве 10% от навески твердого образца, после завершения процесса выщелачивания полученную суспензию фильтруют через фильтр и промывают до нейтральной среды, полученный осадок высушивают до постоянной массы.1. A method for processing deactivated automotive catalysts, characterized in that the spent automotive catalysts are crushed to a particle size of 1-2 mm, fired at t = 780-800 ° C for 5-5.5 hours, after which they are crushed to a size class of - 3- 5 μm to obtain a solid sample, a 6M HCl leaching solution is added to a sample from the obtained solid sample in a ratio of 1:5, the resulting suspension is stirred and heated, aluminum granules are added in an amount of 10% of the sample sample, after the reduction reaction is completed, the leaching process is carried out in for 4 hours at a temperature of 75-80°C, during the entire leaching process, H 2 O 2 is dosed into the suspension in an amount of 10% of the sample of the solid sample, after the completion of the leaching process, the resulting suspension is filtered through a filter and washed until a neutral medium, the resulting precipitate dried to constant weight. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отработанные автомобильные катализаторы дробят в щековой дробилке.2. The method according to claim 1, characterized in that the spent automotive catalysts are crushed in a jaw crusher. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что отработанные автомобильные катализаторы измельчают в планетарной мельнице.3. The method according to claim 1, characterized in that the spent automotive catalysts are crushed in a planetary mill. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что отработанные автомобильные катализаторы обжигают в муфельной печи.4. The method according to claim 1, characterized in that the spent automotive catalysts are fired in a muffle furnace. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что полученную суспензию фильтруют через фильтр «синяя лента». 5. The method according to claim 1, characterized in that the resulting suspension is filtered through a "blue tape" filter.
RU2023100918A 2023-01-17 Method for processing deactivated automobile catalysts RU2802033C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2802033C1 true RU2802033C1 (en) 2023-08-22

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2209843C2 (en) * 2001-06-22 2003-08-10 Шипачев Владимир Алексеевич Method of recovering precipitate metals from automobile catalysts
CN108315564A (en) * 2017-12-28 2018-07-24 核工业北京化工冶金研究院 The method that a kind of molten carrier recycles platinum from aluminium-based catalyst
CN109722541A (en) * 2019-02-27 2019-05-07 枣庄职业学院 A method of recovering rare earth and platinum group metal from failure cleaning catalyst for tail gases of automobiles

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2209843C2 (en) * 2001-06-22 2003-08-10 Шипачев Владимир Алексеевич Method of recovering precipitate metals from automobile catalysts
CN108315564A (en) * 2017-12-28 2018-07-24 核工业北京化工冶金研究院 The method that a kind of molten carrier recycles platinum from aluminium-based catalyst
CN109722541A (en) * 2019-02-27 2019-05-07 枣庄职业学院 A method of recovering rare earth and platinum group metal from failure cleaning catalyst for tail gases of automobiles

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
СЕЛИНА Е.А. и др. Технология переработки деактивированных каталитических нейтрализаторов выхлопных газов. Журнал Сибирского федерального университета. Техника и технологии, 2013-6, с.285-293. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2468855C2 (en) Composition based on zirconium, cerium and yttrium oxides with increased resilience, method of obtaining and application in catalysis
JP3262044B2 (en) Composite oxide carrier and composite oxide-containing catalyst
JP4029233B2 (en) Cerium-zirconium composite oxide, method for producing the same, and catalyst material for exhaust gas purification
Rumpold et al. Recycling of platinum group metals from automotive catalysts by an acidic leaching process
RU2580575C1 (en) METHOD FOR COMPLEX EXTRACTION OF METALLIC COBALT, RUTHENIUM AND ALUMINIUM FROM SPENT CATALYST Сo-Ru/Al2O3 FOR FISCHER-TROPSCH SYNTHESIS
KR100890773B1 (en) Ceric oxide, method for preparation thereof, and catalyst for purifying exhaust gas
CN101351267B (en) Catalyst carrier particle, exhaust gas purifying catalyst, and methods for producing those
CN101018740A (en) Cerium/zirconium-base composite oxide, method for producing the same, oxygen storage/release component using said cerium-zirconium-base composite oxide, exhaust gas purification catalyst, and exhaust
WO2007072690A1 (en) Catalyst for exhaust gas clean-up
JP3595874B2 (en) Zirconium-cerium composite oxide and method for producing the same
JPH09278444A (en) Multiple oxide having oxygen absorbing and releasing ability and its production
US7713909B2 (en) Catalyzed diesel soot filter and process
CN101198404B (en) Exhaust gas purifying catalyst
CN101666751B (en) Method of separating, gathering and measuring platinum, palladium and rhodium in automotive catalyst
CN104736240A (en) Catalyst carrier for exhaust gas and exhaust gas-cleaning catalyst
Hammadi et al. Recovery of platinum and palladium from scrap automotive catalytic converters
CN1264606C (en) Method for preparing ceria-based rare earth composite oxide material and use thereof
RU2802033C1 (en) Method for processing deactivated automobile catalysts
Zhao et al. Recovery of rare earth element cerium from spent automotive exhaust catalysts using a novel method
CN101249437B (en) Ternary catalyst of magnalium composite oxides adulterating metallic and manufacture method thereof
Sun et al. Failure analysis of three-way catalysts through comprehensive characterization and understanding the role of pretreatment
EP1743044B1 (en) Method for recovery of palladium
JP2008150264A (en) Ceria-zirconia-based compound oxide and its manufacturing method
JP6216234B2 (en) Exhaust gas purification catalyst
CN106048264B (en) The method that cerium is recycled from the integral catalyzer of junked-auto exhaust purifier