如何回收含铂族金属废催化剂中的贵金属?

载体催化剂的制备,一般是将载体原料经配料、成形、烧成等工艺,加工成一定形状(如球状、柱状、蜂窝状等),用浸渍法加载贵金属活性组分及助催化剂,再经还原焙烧而成。因此,贵金属主要是以高活性、微粒状的金属颗粒分布在载体表面,含量一般只占催化剂总量的百分之零点几到百分之几,回收的关键是使贵金属和载体分离。最方便的方法是直接浸出分布在载体表面的贵金属,但由于多数废催化剂已在高温下长期使用,直接浸出效果往往不好,而必须经过一些预处理。预处理的方法包括破碎、分拣、磨矿、筛分等,对废催化剂进行分类,失活载体催化剂一般都会吸附相当数量的有机物并带入其他杂质,多数会造成催化剂表面积碳,部分金属被氧化或生成硫化物,降低铂族金属的浸出率,因此该种催化剂可用氧化焙烧的方法除去物料中的有机物。以活性炭为载体的催化剂,为了减少浸出时活性炭对贵金属离子的吸附,一般都需经过焚烧,将大量的碳燃烧除去。

预处理以后的含铂族金属废催化剂,主要回收方法包括浸出法和火法。

载体催化剂中,贵金属活性组分含量较少,且呈高度分散的微粒金属态,集中分布在载体表面,比较容易浸出,如银、钯可溶于硝酸、硫酸,钯、铂可溶于盐酸,金、铂等可溶于氰化物溶液等。除银外,所有的贵金属都能用王水或水溶液氯化法溶解,因此通常以选择性浸出贵金属作为首选方案。废催化剂载体为易溶材料时,常采用溶解载体与贵金属分离的工艺,以避免多孔载体对贵金属离子的再吸附,并可通过加入还原剂、沉淀剂,使进入溶液的贵金属降至最低水平,因而有可能使贵金属的回收率高于溶解活性组分。在废催化剂的处理中,还常遇到载体溶解时,大量贵金属活性组分同时溶解的情况。因此,有时也可采用全部溶解,再在溶液中分别回收的工艺。

复杂废料往往采用具有较强适应性的火法富集工艺,包括熔炼法、卤化挥发法和焚烧法等。

熔炼法适应性强、流程短、金属回收率高,世界上几大贵金属废料回收厂都曾采用。其中,重金属捕集法最常用于处理难溶载体和铂族金属含量很少的物料,如低品位废催化剂。常用捕集剂有铅、铜和铁等。通常还原熔炼得到的金属铁,碳、硅含量较高,难以直接用湿法处理,往往用氧化精炼,降低碳、硅含量,使之易于酸浸,可选用以下工艺方法:

①富氧吹炼法。金属熔化后,高温通入富氧空气或纯氧面吹,使富集剂、硅、碳氧化挥发或与熔剂造渣。其过程反应剧烈、较难控制,易引起炉料喷溅,造成贵金属损失;同时,产生大量炉气,污染环境,用铅作捕集剂时还将造成铅害。

②加矿石氧化法。其过程较易控制,比较安全可靠。

除此之外,还有等离子电弧熔炼法、熔炼金属锍-铝合金化-酸浸除贱金属-酸加氧化剂溶解贵金属等方法和工艺处理低品位、难处理贵金属废料。

卤化挥发法是较常用的方法。它依据的是金及铂族金属在其熔融温度下不与卤素作用,而常见的贱金属和银,则可与卤素反应并挥发或造渣除去。卤化挥发最常用的挥发剂是氯或氟。

焚烧法是处理含有机基底物料的最简单途径,操作简便、成本低、周期短,但不能回收基底材料,且需配备收尘设备以防止金属损失。以活性炭为载体的废催化剂常用焚烧法处理。

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