[發(fā)明專利]一種熔體萃取真空蒸餾回收廢舊催化劑中鉑族金屬的方法

在審

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• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN110863108A
• 公開（公告）日: 2020-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭學(xué)益;王松松;王親猛;田苗;田慶華;李棟
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B11/02
• 代理公司: 長沙朕揚(yáng)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43213
• 代理人: 劉向丹

本發(fā)明公開了一種熔體萃取真空蒸餾回收廢舊催化劑中鉑族金屬的方法，將含鉑族金屬的廢舊催化劑破碎料和還原劑充分混合，獲得熔體萃取原料；將熔體萃取原料與萃取劑在高于萃取劑熔點(diǎn)的溫度下進(jìn)行熔體萃取，獲得低熔點(diǎn)合金共熔體和固體催化劑載體；所述萃取劑包括Pb、Sb或Bi單元素萃取劑，或含兩種以上所述元素的二元素或多元素混合萃取劑；將低熔點(diǎn)合金共熔體進(jìn)行真空蒸餾，得到鉑族金屬合金和萃取劑冷凝物。本發(fā)明采用熔體萃取、真空蒸餾的方法回收廢舊催化劑中的鉑族金屬，萃取溫度較低，避免常規(guī)金屬捕集工藝造渣過程；萃取劑熔點(diǎn)較低、飽和蒸氣壓較大，易于真空蒸餾分離；萃取劑循環(huán)使用，過程清潔、高效、節(jié)能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于貴金屬二次資源回收技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種熔體萃取-真空蒸餾回收廢舊汽車催化劑中鉑族金屬的方法。

背景技術(shù)

汽車和石油化工是消耗鉑族金屬最高的行業(yè)，每年超過60％的鉑、鈀、銠用于生產(chǎn)汽車尾氣凈化催化劑和石化催化劑，利用鉑族金屬的高催化活性與穩(wěn)定性，催化汽車尾氣無害化和石油裂化等過程，降低汽車尾氣環(huán)境危害和提高石油化工產(chǎn)品質(zhì)量。

隨著全球汽車、石化行業(yè)的蓬勃發(fā)展和環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高，鉑族金屬的需求量將進(jìn)一步增長。但鉑族金屬資源稀少，價(jià)格昂貴。廢舊催化劑中鉑族金屬含量達(dá)到0.1～0.3％，為原礦中的幾百倍，經(jīng)濟(jì)價(jià)值高，是重要的鉑族金屬二次資源。開展廢舊催化劑中鉑族金屬的回收利用，是解決鉑族金屬資源短缺問題的有效途徑。

汽車尾氣和石化催化劑由多孔載體和活性物質(zhì)組成，常用載體為堇青石(2MgO·2Al₂O₃·5SiO₂)，起催化作用的活性物質(zhì)為鉑(Pt)、鈀(Pd)、銠(Rh)。

目前廢舊催化劑回收主要分為火法工藝和濕法工藝。

火法方面，包括等離子熔煉法和金屬捕集法。(1)等離子熔煉法在2000℃下，將Al₂O₃和堇青石等載體熔融造渣除去，并以Fe作為鉑族金屬捕集劑，得到PGM富集合金Fe-PGM-Si。但堇青石渣粘度大，與合金分離困難。該方法中Fe-PGM-Si合金惰性極強(qiáng)，在王水中也極難溶解，需經(jīng)氧氣吹煉或堿熔融處理后，再用酸法浸出提取鉑族金屬。(2)金屬捕集法是將粉碎后的廢舊催化劑與Cu，F(xiàn)e，Ni等金屬或金屬氧化物、還原劑、造渣劑充分混合，在1200～1450℃下進(jìn)行熔煉，鉑族金屬進(jìn)入金屬熔體，堇青石等氧化物造渣除去。該方法熔煉溫度較高、需要造渣，能耗較大、對設(shè)備要求較高，由于采用的捕集劑Cu，F(xiàn)e，Ni等金屬熔點(diǎn)較高、飽和蒸氣壓較小，無法采用真空蒸餾的方法與鉑族金屬分離，需要進(jìn)行電解，從陽極泥中回收鉑族金屬，過程產(chǎn)生廢酸、廢渣且流程較長。

濕法方面，包括載體溶解法、活性組分溶解法及全溶法。將廢催化劑磨碎后，酸性或堿性浸出載體或鉑族金屬，使其溶解進(jìn)入溶液，實(shí)現(xiàn)鉑族金屬的分離提取。酸性溶解法中金屬回收率較高，成本低，但工藝繁瑣、處理規(guī)模較小。堿法溶解一般需要加壓，對設(shè)備要求較高，生成的溶液粘度大，固液分離較困難，成本較高。

中國專利文獻(xiàn)CN102134647A公開了“一種從廢汽車三元催化劑中提取鉑族金屬的方法”，使用鉛火法熔煉捕集廢汽車三元催化劑中的Pt、Pd、Rh，將鉑族金屬富集于鉛液，將載體造渣脫除。后續(xù)用真空蒸餾法處理富集貴金屬的合金，控制蒸餾溫度900-1200℃，真空度1-600Pa，使合金中的鉛揮發(fā)，進(jìn)一步富集Pt、Pd、Rh。其使用Pb作為捕集劑，采用火法高溫熔煉—真空蒸餾，需要將催化劑載體造渣，工藝更復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服以上背景技術(shù)中提到的不足和缺陷，提供一種回收廢舊催化劑中鉑族金屬的方法，工藝簡單、清潔、低能耗。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：

一種熔體萃取真空蒸餾回收廢舊催化劑中鉑族金屬的方法，包括下述的步驟：