TW201823478A - 製造富含鉑族金屬(pgm)合金之方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種製造富含鉑族金屬(PGM)合金之方法，該富含PGM合金包含0至60重量%鐵及20至99重量%之一或多種選自由鉑、鈀及銠組成之群的PGM。該方法包含以下步驟：(1)提供包含30至95重量%鐵、少於1重量%硫及2至15重量%一或多種選自由鉑、鈀及銠組成之群的PGM之PGM收集體合金；(2)提供當熔融時能夠形成類爐渣組合物之無銅及無硫材料，其中該熔融類爐渣組合物包含40至90重量%氧化鎂及/或氧化鈣及10至60重量%二氧化矽；(3)在轉化爐內使該PGM收集體合金與該當熔融時能夠形成類爐渣組合物之材料以1:0.2至1之重量比熔融，直至形成包含該熔融PGM收集體合金之下部高密度熔融體及包含該熔融類爐渣組合物之一或多種上部低密度熔融體之多相或二相系統；(4)使包含0至80體積%惰性氣體及20至100體積%氧氣的氧化氣體與步驟(3)中獲得之該下部高密度熔融體接觸，直至其已轉化成該富含PGM合金之下部高密度熔融體；(5)利用密度差使形成於步驟(4)之過程中之上部低密度熔融爐渣與該富含PGM合金之下部高密度熔融體分離；(6)使彼此分離之該等熔融體冷卻及固化；及(7)收集該經固化之富含PGM合金。

Description

製造富含鉑族金屬(PGM)合金之方法
本發明係關於一種用於製造富含鉑族金屬(PGM)合金之高溫冶金轉化方法及富含PGM合金本身。
本文所使用之縮寫「PGM」意謂鉑族金屬。 一般而言，藉由高溫冶金轉化來富集PGM係為人所熟知，參見(例如) S.D. MCCULLOUGH, Pyrometallurgical iron removal from a PGM-containing alloy, Third International Platinum Conference 『Platinum in Transformation』, The Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 2008, 第1-8頁。
本發明係關於一種在產生富含PGM合金方面改良之高溫冶金轉化方法，該富含PGM合金具有相當高的PGM含量，且展現非常低的PGM損失至作為該高溫冶金轉化方法之副產物形成之爐渣中。 本發明之方法係一種用於製造富含PGM合金之方法，該富含PGM合金包含0至60 wt.-%(重量%)鐵及20至99重量%一或多種選自由鉑、鈀及銠組成之群的PGM。該方法包含以下步驟： (1)提供包含30至95重量%鐵、少於1重量%硫及2至15重量%一或多種選自由鉑、鈀及銠組成之群的PGM之PGM收集體合金， (2)提供當熔融時能夠形成類爐渣組合物之無銅及無硫材料，其中該熔融類爐渣組合物包含40至90重量%氧化鎂及/或氧化鈣及10至60重量%二氧化矽， (3)在轉化爐內使該PGM收集體合金與該當熔融時能夠形成類爐渣組合物之材料以1:0.2至1之重量比熔融，直至形成包含熔融PGM收集體合金之下部高密度熔融體及包含熔融類爐渣組合物之一或多種上部低密度熔融體之多相或二相系統， (4)使包含0至80 vol.-%(體積%)惰性氣體及20至100體積%氧氣的氧化氣體與步驟(3)中獲得之下部高密度熔融體接觸，直至其已轉化成富含PGM合金之下部高密度熔融體(亦即具有富含PGM合金之組成之下部高密度熔融體)， (5)利用密度差使形成於步驟(4)之過程中之上部低密度熔融爐渣與富含PGM合金之下部高密度熔融體分離， (6)使彼此分離之熔融體冷卻及固化，及 (7)收集經固化之富含PGM合金。
在本說明書及申請專利範圍中數次出現「0重量%」或「0體積%」；其意謂對應的組分並不存在或者，若存在，其最多以不多於技術上不可避免的雜質含量之比例存在。 本發明之方法係一種用於製造富含PGM合金之方法，該富含PGM合金包含0至60重量%鐵及20至99重量%一或多種選自由鉑、鈀及銠組成之群的PGM。較佳地，利用本發明之方法製造之富含PGM合金包含0至45重量%鐵及30至99重量%該等PGM中之一或多種，詳言之，0至20重量%鐵及40至90重量%該等PGM中之一或多種。利用本發明之方法製備之富含PGM合金亦可包含0至60重量%鎳及0至5重量%銅。可為利用本發明之方法製備之富含PGM合金所包含的其他元素(除鐵、鎳、銅、鉑、鈀及銠以外的元素)之實例包括，詳言之，銀、金、鋁、鈣及矽。利用本發明之方法製備之富含PGM合金可包含總比例高達10重量%之該等其他元素中之一或多種。因此，利用本發明之方法製備之富含PGM合金可包含以下各者或由以下各者組成： 0至60重量%、較佳0至45重量%，詳言之，0至20重量%鐵， 20至99重量%、較佳30至99重量%，詳言之，40至90重量%一或多種選自由鉑、鈀及銠組成之群的PGM， 0至60重量%鎳， 0至5重量%銅，及 0至10重量%、較佳0至6重量%，詳言之，0至3重量%一或多種其他元素，詳言之，一或多種選自由銀、金、鋁、鈣及矽組成之群的其他元素。 在一實施例中，利用本發明之方法製備之富含PGM合金包含以下各者或由以下各者組成：0至20重量%鐵、40至90重量%一或多種選自由鉑、鈀及銠組成之群的PGM、0至60重量%鎳、0至5重量%銅及0至3重量%一或多種其他元素，詳言之，一或多種選自由銀、金、鋁、鈣及矽組成之群的其他元素。 在本發明之方法之步驟(1)中，提供PGM收集體合金。 PGM收集體合金為熟習此項技術者所熟知；其通常可形成於如(例如)含PGM廢棄催化劑(例如已使用過的汽車廢氣催化劑)之合適的含PGM廢料之高溫冶金再循環期間。在此高溫冶金再循環過程中，藉由在烘箱(一種所謂的熔爐)中使例如具有含PGM洗塗層(如已使用過之汽車廢氣催化劑)的陶瓷支撐物之含PGM廢料與如(例如)鐵之收集體金屬一起熔煉來分離PGM。PGM與收集體金屬一起形成PGM收集體合金，該收集體金屬在熔煉期間與作為副產物形成之爐渣分離。 步驟(1)中所提供之PGM收集體合金包含30至95重量%鐵、少於1重量%或，詳言之，甚至0重量%硫及2至15重量%一或多種選自由鉑、鈀及銠組成之群的PGM。 在一實施例中，PGM收集體合金可包含40至70重量%鐵、0至20重量%鎳、少於1重量%或，詳言之，甚至0重量%硫及5至15重量%該等PGM中之一或多種。較佳地，PGM收集體合金包含不多於4重量%，詳言之，≤1重量%銅。可為PGM收集體合金所包含之其他元素(除鐵、鎳、硫、銅、鉑、鈀及銠以外的元素)之實例包括銀、金、鋁、鈣、矽、磷、鈦、鉻、錳、鉬及釩。PGM收集體合金可包含總比例高達30重量%之該等其他元素中之一或多種。因此，PGM收集體合金可包含以下各者或由以下各者組成： 30至95重量%，詳言之，40至70重量%鐵， 0至20重量%，詳言之，0至15重量%鎳， 2至15重量%，詳言之，5至15重量%一或多種選自由鉑、鈀及銠組成之群的PGM， 少於1重量%，詳言之，0重量%硫， 0至4重量%，詳言之，0至1重量%銅，及 0至30重量%，詳言之，0至20重量%一或多種其他元素，詳言之，一或多種選自由銀、金、鋁、鈣、矽、磷、鈦、鉻、錳、鉬及釩組成之群的其他元素。 若PGM收集體合金包含矽，則可存在兩種變化形式。在第一種變化形式中，PGM收集體合金之矽含量可在0至4重量%範圍內，在第二種變化形式中，其可在＞4至15重量%範圍內。 在一實施例中，PGM收集體合金包含以下各者或由以下各者組成：40至70重量%鐵、0至15重量%鎳、5至15重量%一或多種選自由鉑、鈀及銠組成之群的PGM、0至＜1重量%硫、0至1重量%銅及0至20重量%一或多種其他元素，詳言之，一或多種選自由銀、金、鋁、鈣、矽、磷、鈦、鉻、錳、鉬及釩組成之群的其他元素。 在本發明之方法之步驟(2)中，提供當熔融時能夠形成類爐渣組合物之無銅及無硫材料(下文亦簡稱為「當熔融時能夠形成類爐渣組合物之材料」)。 本文在本發明之方法之步驟(2)的上下文中所使用之術語「無銅及無硫」意謂當熔融時能夠形成類爐渣組合物之材料可包含銅及硫，然而二者各自之比例不多於技術上不可避免的雜質含量(例如少於1000 wt.-ppm)。 本文所使用之術語「當熔融時能夠形成類爐渣組合物之材料」應說明熔融材料看起來及表現得類似爐渣。同時應表示其並不與作為本發明之方法之副產物形成之爐渣混淆，亦即步驟(4)結束之後所獲得的爐渣。此外，儘管當熔融時能夠形成類爐渣組合物之材料形成一或多種形成於步驟(3)中之上部低密度熔融體之至少主要部分，但其在組成方面不必與後者相同。 當熔融時能夠形成類爐渣組合物之材料所具有之組成使得熔融類爐渣組合物包含以下各者或由以下各者組成： 40至90重量%氧化鎂及/或氧化鈣， 10至60重量%二氧化矽， 0至20重量%，詳言之，0重量%氧化鐵(詳言之FeO)， 0至20重量%，詳言之，0至10重量%氧化鈉， 0至20重量%，詳言之，0至10重量%三氧化二硼，及 0至2重量%，詳言之，0重量%氧化鋁。 若步驟(1)中所提供之PGM收集體合金之矽含量在0至4重量%範圍內，則有利地是，當熔融時能夠形成類爐渣組合物之材料所具有之組成使得熔融類爐渣組合物包含以下各者或由以下各者組成： 40至60重量%氧化鎂及/或氧化鈣， 40至60重量%二氧化矽， 0至20重量%，詳言之，0重量%氧化鐵(詳言之FeO)， 0至20重量%，詳言之，0至10重量%氧化鈉， 0至20重量%，詳言之，0至10重量%三氧化二硼，及 0至2重量%，詳言之，0重量%氧化鋁。 若步驟(1)中所提供之PGM收集體合金之矽含量在＞4至15重量%範圍內，則有利地是，當熔融時能夠形成類爐渣組合物之材料所具有之組成使得熔融類爐渣組合物包含以下各者或由以下各者組成： 60至90重量%氧化鎂及/或氧化鈣， 10至40重量%二氧化矽， 0至20重量%，詳言之，0重量%氧化鐵(詳言之FeO)， 0至20重量%，詳言之，0至10重量%氧化鈉， 0至20重量%，詳言之，0至10重量%三氧化二硼，及 0至2重量%，詳言之，0重量%氧化鋁。 在一實施例中，且除二氧化矽及氧化鎂及/或氧化鈣之該等重量%比例之外，當熔融時能夠形成類爐渣組合物之材料所具有之組成使得熔融類爐渣組合物不包含氧化鐵、包含0至10重量%氧化鈉、0至10重量%三氧化二硼且不包含氧化鋁。 當熔融時能夠形成類爐渣組合物之材料及此外因其產生之熔融類爐渣組合物本身除技術上不可避免的雜質之外不包含PGM。然而，若後者存在，則其比例應較低；在熔融時能夠形成類爐渣組合物之材料中此比例較佳不超過例如10 wt.-ppm。 當熔融時能夠形成類爐渣組合物之材料係物質之組合且可包含前面提及之氧化物或僅該等氧化物，然而，並非必須為此情況。其可替代地或額外地包含在形成一或多種上部低密度熔融體期間當加熱時能夠形成此類氧化物或氧化物組合物之化合物。僅舉幾個此類型化合物之實例：碳酸鹽為當在一或多種上部低密度熔融體形成期間加熱及熔融時可分離出二氧化碳且形成相對應的氧化物之化合物之實例；矽酸鹽為在形成一或多種上部低密度熔融體期間當加熱及熔融時可形成相對應的氧化物及二氧化矽之化合物之實例；硼酸鹽為在形成一或多種上部低密度熔融體期間當加熱及熔融時可形成相對應的氧化物及三氧化二硼之化合物之實例。 在本發明之方法之步驟(3)中，使PGM收集體合金與當熔融時能夠形成類爐渣組合物之材料在轉化爐內以1:0.2至1、較佳1:0.2至0.8、甚至更佳1:0.2至0.6之重量比熔融，直至形成包含熔融PGM收集體合金之下部高密度熔融體及共同包含熔融類爐渣組合物之兩種或更多種上部低密度熔融體之多相系統，或在一實施例中，直至形成包含熔融PGM收集體合金之下部高密度熔融體及包含熔融類爐渣組合物之上部低密度熔融體之二相系統。 該轉化爐係習知的高溫冶金轉化器或容許使PGM收集體合金及當熔融時能夠形成類爐渣組合物之材料熔融的坩堝爐。該轉化爐在其頂部具有一或多個開口且其可具有例如類圓柱或類梨之形狀。其結構可使得其容許旋轉及/或搖動運動以容許支持其內容物之混合。較佳地，其係可傾斜的以容許倒出熔融內容物，因此允許執行本發明之方法之步驟(5)。其與下部高密度熔融體及一或多種上部低密度熔融體之多相或二相系統有接觸之內部具有如習知地用於高溫冶金轉化器之耐熱材料，亦即耐受盛行於方法步驟(3)及(4)之高溫且基本上對於該多相或二相系統之組分係惰性之材料。有用的耐熱材料之實例包括矽磚、耐火土磚、鉻-剛玉磚(chrome-corundum brick)、鋯富鋁紅柱石磚(zircon mullite brick)、矽酸鋯磚、氧化鎂磚及鋁酸鈣磚。 在步驟(3)之過程中，首先，將PGM收集體合金及當熔融時能夠形成類爐渣組合物之材料或作為預混物或作為獨立組分引入至轉化爐中。本發明之方法係分批法且較佳地，不是一次性全部引入整個批料且接著加熱及熔融該轉化爐之內容物，而是引入欲分批熔融之材料且適應熔融速度。一旦熔融整個批料，就獲得該下部高密度熔融體及一或多種上部低密度熔融體之多相或二相系統。 加熱該轉化爐內容物以便熔融後者且因此形成多相或二相系統意謂升高該轉化爐內容物之溫度至例如1200至1800℃、較佳1500至1700℃。可藉由或單獨或呈組合形式之各種方法進行此加熱，亦即例如電漿加熱、間接電加熱、電弧加熱、感應加熱、利用燃燒器間接加熱、利用一或多種上述氣體燃燒器直接加熱及該等加熱方法之任何組合。利用能夠產生該等高溫之氣體燃燒器直接加熱係較佳方法。有用氣體燃燒器之實例包括利用氫氣或烴類燃料氣體及氧氣或氧化亞氮作為氧化劑運轉之氣體燃燒器。 步驟(3)結束之後，亦即一旦形成多相或二相系統，就執行本發明之方法之步驟(4)。在步驟(4)中，使氧化氣體與步驟(3)中獲得之下部高密度熔融體接觸，直至後者已轉化成富含PGM合金之下部高密度熔融體，亦即形成富含PGM合金，該氧化氣體包含以下各者或由以下各者組成：0至80體積%惰性氣體及20至100體積%氧氣、較佳0至50體積%惰性氣體及50至100體積%氧氣，詳言之，0體積%惰性氣體及100體積%氧氣(亦即氧氣)。任何對於下部高密度熔融體呈惰性的氣體均可視為惰性氣體，詳言之氬氣及/或氮氣。在較佳實施例中，可藉由使氣體自轉化爐底部通過或鼓泡通過下部高密度熔融體及/或藉由氣體噴槍將其之排氣浸入下部高密度熔融體來實行氧氣或含氧氧化氣體與下部高密度熔融體之間的接觸。與該氧化氣體接觸的持續時間或換言之所使用之氧化氣體的量視具有所需組成之富含PGM合金何時形成。再換言之，與該氧化氣體的接觸保持此時間段，直至根據前面所揭示之實施例中之任一者形成具有所需組成之富含PGM合金；此將通常耗費例如1至5小時或2至4小時。在執行步驟(4)期間，發展下部高密度熔融體之組成直至形成具有所需組成之富含PGM合金，可藉由例如XRF (X射線螢光)分析之標準分析性技術追蹤該發展。上部低密度熔融爐渣作為副產物形成於步驟(4)之過程中。 與氧化氣體接觸導致非貴元素或非貴金屬轉化成氧化物且由一或多種上部低密度熔融體吸收的過程中之放熱氧化反應。步驟(4)之氧化方法導致耗乏除PGM以外的元素或金屬，詳言之在下部高密度熔融體內耗乏鐵及(若存在)其他非貴元素或非貴金屬，或(若反過來看)導致在下部高密度熔融體內富含PGM。 步驟(4) 結束之後，亦即一旦形成具有所需組成之富含PGM合金，就執行本發明之方法之步驟(5)。在該步驟(5)中，利用密度差使形成於步驟(4)之上部低密度熔融爐渣與富含PGM合金之下部高密度熔融體分離。為此目的，利用熟知的傾析原理謹慎地倒出轉化爐之內容物。一旦傾析該上部低密度熔融爐渣，就將富含PGM合金之下部高密度熔融體倒入合適的容器。 本發明之方法之步驟(3)至步驟(5)構成一系列步驟，詳言之以直接而連續的方式。需要在此意義上理解：在該等步驟(3)至步驟(5)之間或期間未要求或未執行其他步驟或至少其他基本步驟。視情況選用之非基本步驟之實例為：(i)在步驟(4)過程中移除上部低密度熔融體之一部分或(ii)在步驟(4)過程中添加PGM收集體合金及/或當熔融時能夠形成類爐渣組合物之材料。 步驟(5)結束之後，執行後續步驟(6)，其中容許經分離之熔融體冷卻及固化。 固化之後，在步驟(7)中收集經固化之富含PGM合金。其接著可經受另一習知的精煉(例如電冶金及/或濕法冶金(hydrometallurgical)精煉)，以便最終獲得或呈金屬之形式或呈PGM化合物之形式或呈後者之溶液之形式的個別PGM。 本發明之方法之優點為：在步驟(7)中收集的富含PGM合金以相對較高的PGM含量而著名。此相對較高的PGM含量意謂考慮到該等其他精煉方法，減少工作量且減少化學品消耗量。本發明之方法之另一顯著優點為：在步驟(4)期間作為副產物形成之爐渣包含少於50 wt.-ppm之極低的PGM含量。最終並不理解為何，但咸信步驟(1)中所提供之特別組成的PGM收集體合金與步驟(2)中所提供之當熔融時能夠形成類爐渣組合物之特別組成的材料之1:0.2至1或1:0.2至0.8或1:0.2至0.6重量比組合尤其對於非常低的PGM損失至本發明之方法之步驟(4)期間作為副產物形成之爐渣中而言係關鍵的。 本發明包含以下實施例： 1. 一種用於製造富含PGM合金之方法，該富含PGM合金包含0至60重量%鐵及20至99重量%一或多種選自由鉑、鈀及銠組成之群的PGM，該方法包含以下步驟： (1)提供包含30至95重量%鐵、少於1重量%硫及2至15重量%一或多種選自由鉑、鈀及銠組成之群的PGM之PGM收集體合金， (2)提供當熔融時能夠形成類爐渣組合物之無銅及無硫材料，其中該熔融類爐渣組合物包含40至90重量%氧化鎂及/或氧化鈣及10至60重量%二氧化矽， (3)在轉化爐內使該PGM收集體合金與該當熔融時能夠形成類爐渣組合物之材料以1:0.2至1之重量比熔融，直至形成包含熔融PGM收集體合金之下部高密度熔融體及包含熔融類爐渣組合物之一或多種上部低密度熔融體之多相或二相系統， (4)使包含0至80體積%惰性氣體及20至100體積%氧氣的氧化氣體與步驟(3)中獲得之下部高密度熔融體接觸，直至其已轉化成富含PGM合金之下部高密度熔融體， (5)利用密度差使形成於步驟(4)之過程中之上部低密度熔融爐渣與富含PGM合金之下部高密度熔融體分離， (6)使彼此分離之熔融體冷卻及固化，及 (7)收集經固化之富含PGM合金。 2. 如實施例1之方法，其中該富含PGM合金包含以下各者或由以下各者組成：0至45重量%鐵及30至99重量%一或多種PGM、0至60重量%鎳、0至5重量%銅及0至10重量%一或多種其他元素。 3. 如實施例1之方法，其中該富含PGM合金包含以下各者或由以下各者組成：0至20重量%鐵、40至90重量%一或多種PGM、0至60重量%鎳、0至5重量%銅及0至3重量%一或多種其他元素。 4. 如前述實施例中任一項之方法，其中步驟(1)中所提供之該PGM收集體合金包含40至70重量%鐵、0至20重量%鎳、少於1重量%硫及5至15重量%一或多種PGM。 5. 如前述實施例中任一項之方法，其中該PGM收集體合金包含不多於4重量%銅。 6. 如實施例1至3中任一項之方法，其中該PGM收集體合金包含以下各者或由以下各者組成： 30至95重量%鐵， 0至20重量%鎳， 0至＜1重量%硫， 2至15重量%一或多種PGM， 0至4重量%銅，及 0至30重量%一或多種其他元素。 7. 如實施例1至3中任一項之方法，其中該PGM收集體合金包含以下各者或由以下各者組成： 40至70重量%鐵， 0至15重量%鎳， 0至＜1重量%硫， 5至15重量%一或多種PGM， 0至1重量%銅，及 0至20重量%一或多種其他元素。 8. 如前述實施例中任一項之方法，其中該熔融類爐渣組合物包含以下各者或由以下各者組成： 40至90重量%氧化鎂及/或氧化鈣， 10至60重量%二氧化矽， 0至20重量%氧化鐵， 0至20重量%氧化鈉， 0至20重量%三氧化二硼，及 0至2重量%氧化鋁。 9. 如實施例1至7中任一項之方法，其中該熔融類爐渣組合物包含以下各者或由以下各者組成： 40至90重量%氧化鎂及/或氧化鈣， 10至60重量%二氧化矽， 0重量%氧化鐵， 0至10重量%氧化鈉， 0至10重量%三氧化二硼，及 0重量%氧化鋁。 10. 如前述實施例中任一項之方法，其中該PGM收集體合金包含0至4重量%矽且其中該熔融類爐渣組合物包含40至60重量%氧化鎂及/或氧化鈣及40至60重量%二氧化矽。 11. 如實施例1至9中任一項之方法，其中該PGM收集體合金包含＞4至15重量%矽且其中該熔融類爐渣組合物包含60至90重量%氧化鎂及/或氧化鈣及10至40重量%二氧化矽。 12. 如前述實施例中任一項之方法，其中使該PGM收集體合金與當熔融時能夠形成類爐渣組合物之材料以1:0.2至0.8或1:0.2至0.6之重量比熔融。 13. 如前述實施例中任一項之方法，其中將該轉化爐內容物之溫度升高至1200至1800℃。 14. 如前述實施例中任一項之方法，其中可藉由使氣體自轉化爐底部通過或鼓泡通過下部高密度熔融體及/或藉由氣體噴槍將其排氣浸入下部高密度熔融體中來實行氧化氣體與下部高密度熔融體之間的接觸。 15. 如前述實施例中任一項之方法，其中該與氧化氣體之接觸耗費1至5個小時。實例 實例1： 將500 kg PGM收集體合金(包含47重量%鐵、14.1重量%鎳、8.1重量%矽、4.6重量%鈀、3.2重量%鉻、2.5重量%鈦、2.2重量%鉑、1.8重量%錳、0.6重量%銠及0.9重量%銅)、123 kg氧化鈣、75 kg二氧化矽、15 kg碳酸鈉及15 kg硼砂的預混物分批引入至已經1500℃之熱圓柱形經天然氣加熱之熔爐中且進一步加熱至1700℃。 10小時之熔融時間之後，形成包含PGM收集體合金之下部高密度熔融體及包含類爐渣組合物之上部低密度熔融體之二相系統。氧氣以900 l/min之氧氣流量經由陶瓷管引入至下部高密度熔融體中。2.5小時之後，停止引入氧氣。將上部低密度熔融體倒入鑄鐵盛渣桶以便冷卻及固化。隨後將下部高密度熔融體倒入石墨模具以便冷卻及固化。固化及冷卻至環境溫度之後，藉由XRF分析兩種材料。 實例2及實例3： 重複實例1，差別為氧氣引入耗費2.75小時(實例2)或3小時(實例3)。 XRF分析之結果係彙編於表1及表2中。除了以wt.-ppm為單位的爐渣中之PGM含量之值之外，所有值均以重量%為單位： 表1：經固化之上部低密度體(爐渣)之組成 表2：經固化之下部高密度體(富含PGM合金)之組成

Claims (15)

  1. 一種用於製造富含鉑族金屬(PGM)合金之方法，該富含PGM合金包含0至60重量%鐵及20至99重量%一或多種選自由鉑、鈀及銠組成之群的PGM，該方法包含以下步驟： (1)提供包含30至95重量%鐵、少於1重量%硫及2至15重量%一或多種選自由鉑、鈀及銠組成之群的PGM之PGM收集體合金， (2)提供當熔融時能夠形成類爐渣組合物之無銅及無硫材料，其中該熔融類爐渣組合物包含40至90重量%氧化鎂及/或氧化鈣及10至60重量%二氧化矽， (3)在轉化爐內使該PGM收集體合金與該當熔融時能夠形成類爐渣組合物之材料以1:0.2至1之重量比熔融，直至形成包含該熔融PGM收集體合金之下部高密度熔融體及包含該熔融類爐渣組合物之一或多種上部低密度熔融體之多相或二相系統， (4)使包含0至80體積%惰性氣體及20至100體積%氧氣的氧化氣體與步驟(3)中獲得之該下部高密度熔融體接觸，直至其已轉化成該富含PGM合金之下部高密度熔融體， (5)利用密度差使形成於步驟(4)之過程中之上部低密度熔融爐渣與該富含PGM合金之下部高密度熔融體分離， (6)使彼此分離之該等熔融體冷卻及固化，及 (7)收集該經固化之富含PGM合金。
  2. 如請求項1之方法，其中該富含PGM合金包含以下各者或由以下各者組成：0至45重量%鐵及30至99重量%該一或多種PGM、0至60重量%鎳、0至5重量%銅及0至10重量%一或多種其他元素。
  3. 如請求項1之方法，其中該富含PGM合金包含以下各者或由以下各者組成：0至20重量%鐵、40至90重量%該一或多種PGM、0至60重量%鎳、0至5重量%銅及0至3重量%該一或多種其他元素。
  4. 如請求項1之方法，其中步驟(1)中所提供之該PGM收集體合金包含40至70重量%鐵、0至20重量%鎳、少於1重量%硫及5至15重量%該一或多種PGM。
  5. 如請求項1之方法，其中該PGM收集體合金包含不多於4重量%銅。
  6. 如請求項1之方法，其中該PGM收集體合金包含以下各者或由以下各者組成： 30至95重量%鐵， 0至20重量%鎳， 0至＜1重量%硫， 2至15重量%該一或多種PGM， 0至4重量%銅，及 0至30重量%一或多種其他元素。
  7. 如請求項1之方法，其中該PGM收集體合金包含以下各者或由以下各者組成： 40至70重量%鐵， 0至15重量%鎳， 0至＜1重量%硫， 5至15重量%該一或多種PGM， 0至1重量%銅，及 0至20重量%一或多種其他元素。
  8. 如請求項1之方法，其中該熔融類爐渣組合物包含以下各者或由以下各者組成： 40至90重量%氧化鎂及/或氧化鈣， 10至60重量%二氧化矽， 0至20重量%氧化鐵， 0至20重量%氧化鈉， 0至20重量%三氧化二硼，及 0至2重量%氧化鋁。
  9. 如請求項1之方法，其中該熔融類爐渣組合物包含以下各者或由以下各者組成： 40至90重量%氧化鎂及/或氧化鈣， 10至60重量%二氧化矽， 0重量%氧化鐵， 0至10重量%氧化鈉， 0至10重量%三氧化二硼，及 0重量%氧化鋁。
  10. 如請求項1之方法，其中該PGM收集體合金包含0至4重量%矽且其中該熔融類爐渣組合物包含40至60重量%氧化鎂及/或氧化鈣及40至60重量%二氧化矽。
  11. 如請求項1之方法，其中該PGM收集體合金包含＞4至15重量%矽且其中該熔融類爐渣組合物包含60至90重量%氧化鎂及/或氧化鈣及10至40重量%二氧化矽。
  12. 如請求項1之方法，其中使該PGM收集體合金及該當熔融時能夠形成類爐渣組合物之材料以1:0.2至0.8或1:0.2至0.6之重量比熔融。
  13. 如請求項1之方法，其中將該轉化爐內容物之溫度升高至1200至1800℃。
  14. 如請求項1之方法，其中藉由使氣體自該轉化爐底部通過或鼓泡通過該下部高密度熔融體及/或藉由氣體噴槍將其排氣浸入該下部高密度熔融體中來實行該氧化氣體與該下部高密度熔融體之間的接觸。
  15. 如請求項1之方法，其中該與該氧化氣體之接觸耗費1至5個小時。
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