一種從失效汽車催化劑中回收鉑族金屬的方法技術

本發明專利技術公開了一種從失效汽車催化劑中回收鉑族金屬的方法，其步驟包括(1)機械活化：(2)高溫焙燒；(3)球磨水浸；(4)稀酸浸出；(5)鉑族金屬精煉：將步驟(4)所得的鉑族金屬富集物通過現有的提煉工藝處理，獲得鉑族金屬產品。本發明專利技術采用機械活化、鈉化焙燒、水浸、酸浸聯合的方法處理失效汽車催化劑，通過機械活化提高物料的反應活性，鈉化焙燒使催化劑載體組分發生物相轉變，水浸、酸浸后，鉑族金屬富集在不溶渣中，實現載體與鉑族金屬的分離。本發明專利技術所需的設備為常規冶金設備，工藝流程簡單，易于工業化實施，鉑族金屬總回收率大于98％。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及鉑族金屬二次資源回收領域，具體涉及從一種失效汽車催化劑中回收鉑族金屬的方法。
技術介紹
我國鉑族金屬礦產資源十分貧乏，遠景儲量不到350噸。目前，我國處于經濟快速發展時期，鉑族金屬用量逐年增加，已成為世界鉑族金屬第一消耗大國，2012年我國鉑族金屬年需求量達到140噸左右，約占全球的20％。據統計，2011年我國汽車產量為1800萬輛，隨著催化劑失效及汽車的報廢，每年更換的廢催化劑中含鉑族金屬25～40噸。隨著催化劑使用壽命到達年限以及汽車的報廢，產生大量的失效汽車尾氣凈化催化劑，成為重要的鉑族金屬二次資源。因此，開展從失效汽車尾氣催化劑中回收鉑族金屬，實現鉑族金屬資源循環利用，是解決我國鉑族金屬礦產資源嚴重不足、供需矛盾突出問題的必然選擇。目前，汽車尾氣催化劑多是以堇青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)為載體的蜂窩狀催化劑，催化活性組分為鉑、鈀、銠三種鉑族金屬。汽車催化劑通常使用年限為5-8年，每套催化劑鉑族金屬用量約為1～2g，失效汽車催化劑中含有1000～2000g/t的鉑族金屬，我國每年報廢的汽車里面產生的失效汽車催化劑中含有價值高的鉑族金屬(鉑、鈀、銠)，回收意義重大。現有的失效汽車催化劑的回收方法主要包括濕法工藝(常壓溶解法、加壓氰化法等)及火法工藝(鉛捕集法、銅捕集法、锍捕集法、等離子熔煉鐵捕集法、氯化法等)。濕法工藝一般都是將鉑族金屬活性組分溶解，在通過后續精煉回收，鉑族金屬回收率低，尤其是銠的回收率不超過90％，產生大量的廢液嚴重污染環境，環保問題突出；火法工藝利用熔融狀態的鉛、銅、鐵、鎳等捕集金屬或利用硫化銅、硫化鎳、硫化鐵對鉑族金屬具有特殊的親合力實現鉑族金屬的轉移和富集。火法工藝最為成熟的工藝有鐵捕集等離子熔煉、銅捕集電爐熔煉，火法工藝中在國內規模化應用還不成熟，存在對設備要求高、后續鉑族金屬精煉工藝復雜，投資大，成本高等系列問題。
技術實現思路
本專利技術的目的是針對從失效汽車催化劑中回收鉑族金屬現有技術存在的問題，提出了一種從失效汽車催化劑中回收鉑族金屬的方法，采用機械活化-鈉化焙燒-水浸-酸浸工藝處理失效汽車催化劑，使載體組分發生物相轉變，水浸、酸浸后，鉑族金屬富集在不溶渣中，實現載體與鉑族金屬的分離。本專利技術所用的設備為常規冶金設備，工藝流程簡單，易于工業化實施。為實現上述目的，本專利技術的技術方案：(1)機械活化：將破碎過的失效汽車催化劑與鈉鹽按一定的質量比混合，置于攪拌磨中進行機械活化；(2)高溫焙燒：將步驟(1)所得的機械活化后的物料，置于鐵質坩堝中，在電阻爐內進行高溫焙燒；(3)水浸：將步驟(2)所得的焙燒產物置于球磨機中進行球磨水浸，使易溶于水的鈉鹽進入溶液，固液分離后，得到水不溶渣；(4)酸浸：將步驟(3)所得的水不溶渣采用稀硫酸浸出，使大部分鎂、鋁、硅、鈉進入溶液，鉑族金屬進入不溶渣中，固液分離后，得到鉑族金屬富集物；(5)鉑族金屬精煉：將步驟(4)所得的鉑族金屬富集物通過現有的溶解、分離、提純精煉工藝處理，獲得鉑族金屬產品。本專利技術的原理在于，一、在機械活化過程中，失效汽車催化劑與鈉鹽混合物料在攪拌磨中機械活化后，提高了混合物料的反應活性，有利于后續焙燒反應的進行；二、在高溫焙燒過程中，失效汽車催化劑的載體堇青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)與鈉鹽發生固相反應，生成硅酸鈉、鋁酸鈉、鋁硅酸鈉、氧化鎂，而失效汽車催化劑中的活性組分鉑族金屬不與碳酸鈉發生反應，保持原始狀態；三、焙燒產物通過球磨熱水浸出，不僅確保了焙燒物料充分分散，同時有利于實現硅酸鈉、鋁酸鈉等的浸出，避免了后續酸浸過程大量沉淀的產生；四、水浸出過程中鋁硅酸鹽不溶解，氧化鎂可能會形成氫氧化鎂或堿式碳酸鎂，對此再通過稀硫酸浸出鋁硅酸鈉及其它水不溶物，使大部分的鎂、鋁、硅、鈉等進入溶液，鉑族金屬進入不溶渣，固液分離后，得到鉑族金屬富集物，實現載體與鉑族金屬的分離。本專利技術的優點主要在于，采用機械活化-鈉化焙燒-水浸-酸浸工藝處理失效汽車催化
劑，使載體與鉑族金屬的分離，實現鉑族金屬的富集；所用的設備為常規冶金設備，工藝流程簡單，易于工業化實施，鉑族金屬總回收率高(98％以上)。附圖說明附圖1為本專利技術的工藝流程示意圖。具體實施方式下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術作進一步詳細說明。本專利技術先后進行過多次試驗，現舉一部分試驗結果作為參考實施例對專利技術進行進一步詳細描述及驗證其效果。實施例1，參見附圖1，取破碎為1mm的失效汽車催化劑500g(其中SiO2 40％左右，Al2O335％左右，MgO 10％左右，Pt 357g/t，Pd 963g/t，Rh 193g/t)，與1kg碳酸鈉、30g硼酸鈉混合，置于攪拌磨中機械活化30min；將活化后的混合物料置于鐵坩堝中，在1300℃溫度下焙燒3h；將焙燒產物置于濕式球磨機中進行球磨水浸(條件：礦漿濃度20％，初始水溫90℃，時間1h)，固液分離后，熱水洗滌；再將水不溶渣采用稀酸浸出(條件：硫酸質量濃度為25％，室溫，浸出時間2h，液固比8)，固液分離后，獲得鉑族金屬富集物，將其采用現有鉑族金屬溶解分離提純工藝處理，獲得鉑、鈀、銠金屬產品，鉑族金屬總回收率為98.6％。實施例2，參見附圖1，取破碎為1mm的失效汽車催化劑500g(其中SiO2 40％左右，Al2O335％左右，MgO 10％左右，Pt 357g/t，Pd 963g/t，Rh 193g/t)，與1kg碳酸鈉、50g硼酸鈉混合，置于攪拌磨中機械活化30min；將活化后的混合物料置于鐵坩堝中，在1250℃溫度下焙燒3h；將焙燒產物置于濕式球磨機中進行球磨水浸(條件：礦漿濃度15％，初始水溫90℃，時間1h)，固液分離后，熱水洗滌；再將水不溶渣采用稀酸浸出(條件：硫酸質量濃度為25％，室溫，浸出時間2h，液固比6)，固液分離后，獲得鉑族金屬富集物，將其采用現有鉑族金屬溶解分離提純工藝處理，獲得鉑、鈀、銠金屬產品，鉑族金屬總回收率為98.3％。實施例3，參見附圖1，取細磨至100目的失效汽車催化劑500g(其中SiO2 40％左右，Al2O335％左右，MgO 10％左右，Pt 357g/t，Pd 963g/t，Rh 193g/t)，與1.5kg碳酸鈉、50g硼酸鈉混合，置于攪拌磨中機械活化30min；將活化后的混合物料置于鐵坩堝中，在1200℃溫度下焙燒3h；將焙燒產物置于濕式球磨機中進行球磨水浸(條件：礦
漿濃度20％，初始水溫90℃，時間0.5h)，固液分離后，熱水洗滌；再將水不溶渣采用稀酸浸出(條件：硫酸質量濃度為20％，室溫，浸出時間3h，液固比8)，固液分離后，獲得鉑族金屬富集物，將其采用現有鉑族金屬溶解分離提純工藝處理，獲得鉑、鈀、銠金屬產品，鉑族金屬總回收率為98.2％。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種從失效汽車催化劑中回收鉑族金屬的方法，其特征在于包含以下工藝步驟：(1)機械活化：將破碎過的失效汽車催化劑與鈉鹽按一定的質量比混合，置于攪拌磨中進行機械活化；(2)高溫焙燒：將步驟(1)所得的活化物料進行高溫焙燒；(3)球磨水浸：將步驟(2)所得的焙燒產物置于濕式球磨機中進行球磨水浸，固液分離后，得到水不溶渣；(4)稀酸浸出：將步驟(3)所得的水不溶渣，采用稀酸浸出，鉑族金屬進入不溶渣中，固液分離后，得到鉑族金屬富集物；(5)鉑族金屬精煉：將步驟(4)所得的鉑族金屬富集物通過現有的提煉工藝處理，獲得鉑族金屬產品。

【技術特征摘要】
1.一種從失效汽車催化劑中回收鉑族金屬的方法，其特征在于包含以下工藝步驟：(1)機械活化：將破碎過的失效汽車催化劑與鈉鹽按一定的質量比混合，置于攪拌磨中進行機械活化；(2)高溫焙燒：將步驟(1)所得的活化物料進行高溫焙燒；(3)球磨水浸：將步驟(2)所得的焙燒產物置于濕式球磨機中進行球磨水浸，固液分離后，得到水不溶渣；(4)稀酸浸出：將步驟(3)所得的水不溶渣，采用稀酸浸出，鉑族金屬進入不溶渣中，固液分離后，得到鉑族金屬富集物；(5)鉑族金屬精煉：將步驟(4)所得的鉑族金屬富集物通過現有的提煉工藝處理，獲得鉑族金屬產品。2.根據權利要求1所述的一種從失效汽車催化劑中回收鉑族金屬的方法，其特征在于步驟(1)所述的破碎過的失效汽車催化劑粒度為1mm以下；所述的鈉鹽為碳酸鈉與硼酸鈉的混合鈉鹽，碳酸鈉用量為失效汽車催化劑質量的150～300％，硼酸鈉用量為失效汽車催化劑質量的5～10％。3.根據權利要求1所述的一種從失效汽車催化劑中回收鉑族金屬的方法，其特征在于步驟(1)所述的焙燒溫度1100～1300℃，時間1～3h。4.根據權利要求1所述的一種從失效汽車催化劑中回...

【專利技術屬性】
技術研發人員：董海剛，趙家春，崔浩，李艷瓊，吳躍東，李博捷，楊海瓊，童偉鋒，王亞雄，吳曉峰，保思敏，
申請(專利權)人：昆明貴金屬研究所，
類型：發明
國別省市：云南;53