等離子爐富集料回收鉑族金屬前的預處理方法技術

本發明專利技術公開了一種從等離子爐富集料中回收鉑族金屬前的預處理方法，包括如下步驟：(1)球磨：將富集料球磨至100-200目；(2)配料：將磨細的富集料與NaOH、NaNO3充分混勻；(3)熔融：將混勻的物料裝入不銹鋼容器中，置于馬弗爐內升溫熔融；(4)溶解：將熔融物轉入玻璃燒杯中，加入4-6M鹽酸，加熱溶解，鉑的溶解率大于95％，鈀的溶解率大于95％，銠的溶解率大于92％。采用本發明專利技術的生產成本低，鉑族金屬溶解率高，能夠有效縮短工藝流程及生產周期，減少鉑族金屬鉑、鈀、銠的積壓。

【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，尤其是采用等離子熔煉富集技術處理堇青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)為載體蜂窩狀類失效汽車催化劑富集后得到的含鉑族金屬鐵合金回收鉑族金屬前的預處理方法。
技術介紹
由于鉑族金屬對汽車尾氣特有的凈化能力，每年超過60％的鉑、鈀、銠都用于生產汽車尾氣凈化催化劑。2011年，全球汽車催化劑中的鉑用量達到96.6噸，鈀187.6噸，銠22.1噸，從失效汽車催化劑中回收鉑38.1噸，鈀51.5噸，銠8.7噸。盡管很多機構都在研究新型催化劑來取代或減少鉑族金屬使用量，但隨著汽車數量增加和環保標準的提高，鉑族金屬的需求還將進一步增長。汽車尾氣催化劑現在最常用的是以堇青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)為載體的蜂窩狀催化劑，載體表面是γ-Al2O3涂層(重量約為催化劑的10％)，起催化作用的鉑族金屬就分散在涂層中。由于汽車的大小和型號不同，汽車尾氣催化劑中鉑族金屬的含量差別較大。鉑、鈀、銠的比例也沒有統一標準，三種金屬總含量約為1000～3000g/t。在使用過程中，鈀、銠會氧化形成PdO、Rh2O3等難溶氧化物，用過的催化劑還含有錳、碳、硫和磷等雜質，在去殼過程中，又會有硅、鐵和鉻等混雜進廢催化劑中。高溫下，γ-Al2O3涂層部分也會轉變為難溶于酸的α-Al2O3。由于原料組成差別大、雜質含量高且復雜，所以失效汽車尾氣催化劑的處理難度較大。目前，從失效汽車催化劑中回收鉑族金屬主要采用火法，火法主要有銅捕集法和等離子爐熔煉-鐵捕集法。等離子熔煉技術具有物料適應能力強、批次處理能力大、連續操作、鉑族金屬回收率高、環境友好等優點，已被世界著名貴金屬公司廣泛采用。采用等離子熔煉技術對失效汽車催化劑處理得到的鉑族金屬富集料是一種Fe-PGM-Si-P合金，鉑族金屬含量大于5％，鐵、硅和磷會形成Fe3Si、Fe2Si、Fe5SiP、Fe3P等合金，該合金極其惰性，具有很強的抗腐蝕性，用常用的HCl+Cl2或HCl+NaClO3，甚至王水都很難溶解，鉑族金屬溶解率很低。鉑族金屬的分離提純都是在鹽酸體系中進行的，分離提純鉑族金屬前，必須對等離子爐熔煉得到的含鉑族金屬富集料進行預處理，預處理技術主要有氧氣吹煉技術和堿熔融技術，預處理后，使鉑族金屬富集料Fe-PGM-Si-P合金中的金屬鍵斷裂，同時使鉑族金屬活性更高，易被溶解。中國專利CN104073625A對采用等離子熔煉技術處理后的失效汽車催化劑得到的貴金屬富集料進行回收貴金屬前的預處理：(1)將預處理對象放入氧化鋯坩堝中，再把氧化鋯坩堝放進8000-10000KHz高頻爐中，升溫到1600-1800℃，使物料熔化；(2)用石英玻璃管連接氧氣，管口距離物料熔化形成的液面15-25mm，氧氣流量為150-200升/小時，吹氧時間60-120分鐘；(3)將步驟(2)得到的物料澆鑄在不銹鋼模中，冷卻30-60分鐘，至物料分為上下兩層，除去上層渣層，得到下層金屬相。預處理后得到的物料用酸可輕松溶解，溶解過程中不會生成粘稠狀物質，固液分離方便，有利于貴金屬回收。中國專利CN101575674A公開了一種從熔煉捕集料中回收鉑族金屬的方法，從美國進口等離子富集料，進行鉑族金屬分離提純，步驟為：(1)濃硫酸浸煮物料；(2)焙燒硫酸浸煮渣；(3)焙燒產物與固體氫氧化物混合物堿熔；(4)堿性浸出渣用HCl等溶解；(5)溶解液用活潑金屬鐵置換；(6)置換渣用HCl+H2O2等溶解得到鉑族金屬富液。鉑回收率大于99.66％，鈀回收率大于99.7％，銠回收率大于98.1％，解決了等離子熔煉捕集料中貴金屬極難轉入溶液的難題，但該工藝流程較長，鉑族金屬回收周期長。
技術實現思路
本專利技術的主要目的是提供一種等離子爐富集料回收鉑族金屬前的預處理方法，實現失效汽車催化劑中鉑鈀銠的高效回收。由于Fe-PGM-Si-P合金中金屬鍵的穩定性，使富集料中鉑鈀銠極難被溶解。本專利技術通過添加NaOH和NaNO3與富集料熔融使Fe-PGM-Si-P合金中的金屬鍵被破壞，鉑族金屬鉑、鈀、銠被硝酸鈉氧化生成不溶于水易被酸溶解的鉑酸鈉(Na2PtO3)、鈀酸鈉(Na2PdO3)和銠酸鈉(Na3RhO3)化合物，達到鉑、鈀、銠的較高溶解率。本專利技術主要通過如下步驟依次進行：(1)球磨：將富集料球磨至100-200目；(2)配料：將磨細的富集料與NaOH、NaNO3充分混勻；(3)熔融：將混勻的物料裝入不銹鋼容器中，置于馬弗爐內升溫熔融；(4)溶解：將熔融物轉入玻璃燒杯中，加入4-6M鹽酸，加熱溶解，鉑的溶解率大于95％，鈀的溶解率大于95％，銠的溶解率大于92％。步驟(2)中所述配料比例為：富集料︰NaOH︰NaNO3＝1︰1︰3-5；步驟(3)中所述熔融條件為：先緩慢升溫至350-450℃，保溫2-3小時，然后再緩慢升溫至600-700℃，保溫3-4小時，冷卻；步驟(4)中所述溶解條件為：固液比(熔融物質量︰鹽酸溶液體積)＝1︰3-5，溶解溫度70-90℃，攪拌速度100-200r/min，溶解時間60-90min。本方法所述技術對用等離子爐從失效汽車催化劑中熔煉得到的鉑族金屬富集料的預處理方法，具有以下優點：(1)鉑族金屬溶解率高，鉑溶解率＞95％，鈀溶解率＞95％，銠溶解率＞92％；(2)工藝流程短，生產周期短，減少鉑族金屬積壓，降低資金占用；(3)輔料價格低，易得，生產成本低。具體實施方式實施例一將鉑族金屬總含量為5.68％的等離子熔煉富集料球磨至150目，其中鉑含量0.97％，鈀含量4.19％，銠含量0.52％；取100克磨細料，含鉑0.97克，含鈀4.19克，含銠0.52克，與100克NaOH和500克NaNO3充分混合均勻；混合料裝入2升不銹鋼容器中，送入馬弗爐里，緩慢升溫至350℃，保溫2小時，再緩慢升溫至600℃，保溫3小時，冷卻取出。將熔融物轉入5L燒瓶中，加入3升4M鹽酸溶液，邊攪拌邊加熱溶解，攪拌速度為100r/min，溶解溫度為80℃，溶解時間60分鐘。待反應完全后，冷卻過濾，濾液體積為3725mL，濾液中鉑、鈀、銠含量分別為0.250g/L、1.090g/L和0.129g/L，則溶液中含鉑、鈀、銠分別為0.93克、4.06克和0.48克，鉑、鈀、銠的溶解率分別為95.88％、96.90％和92.31％。實施例二將鉑族金屬總含量為5.68％的等離子熔煉富集料球磨至200目，其中鉑含量0.97％，鈀含量4.19％，銠含量0.52％；取100克磨細料，含鉑本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種等離子爐富集料回收鉑族金屬前的預處理方法，其特征在于：利用等離子爐對失效汽車催化劑熔煉得到的富集料為原料，磨粉后添加NaOH和NaNO3，混勻后在電爐中熔融，鉑、鈀、銠被硝酸鈉氧化生成不溶于水易被酸溶解的鉑酸鈉(Na2PtO3)、鈀酸鈉(Na2PdO3)和銠酸鈉(Na3RhO3)化合物。

【技術特征摘要】
1.一種等離子爐富集料回收鉑族金屬前的預處理方法，其特征在于：利用
等離子爐對失效汽車催化劑熔煉得到的富集料為原料，磨粉后添加NaOH和
NaNO3，混勻后在電爐中熔融，鉑、鈀、銠被硝酸鈉氧化生成不溶于水易被酸
溶解的鉑酸鈉(Na2PtO3)、鈀酸鈉(Na2PdO3)和銠酸鈉(Na3RhO3)化合物。
2.一種等離子爐富集料回收鉑族金屬前的預處理方法，其特征是按如下步
驟依次進行：
(1)球磨：將富集料球磨至100-200目；
(2)配料：將磨細的富集料與NaOH、NaNO3充分混勻；
(3)熔融：將混勻的物料裝入不銹鋼容器中，置于馬弗爐內升溫熔融；
(4)溶解：將熔融物轉入玻璃燒杯中，加入4-6M鹽酸，加熱溶解，鉑的
溶解率大于95％，鈀的溶解率大于95％，銠的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：賀小塘，吳喜龍，趙雨，施秋杰，王歡，李勇，劉文，李錕，湯永松，趙金成，王華，李子璇，李紅梅，李佳瑩，
申請(專利權)人：貴研資源易門有限公司，
類型：發明
國別省市：云南;53