废催化剂贵金属回收技术简介

2020-05-08 14:53
 
催化剂在制备过程中,为了确保其活性、选择性、耐毒性、一定强度及寿命等指标性能,常添加一些贵金属作为其活性成分。尽管催化剂在使用过程中某些组分的形态、结构和数量会发生变化,但废催化剂中仍然含有相当数量的贵金属。
由于矿产资源储量有限,生产困难,产量不高,所以价格不断上涨,许多工业发达把目光纷纷投向贵金属再生资源回收,资料显示,全世界使用过的贵金属超过85%被回收再使用。
全球每年产生的废催化剂约50万吨至70万吨,其中含有大量的贵金属(如Pt、Pd、Rh和Ru等),将其作为二次资源加以回收利用,不仅可以直接获得一定的经济效益,还可以提高资源的利用率,减少催化剂带来的环境问题。如果这些废催化剂不回收直接扔掉不仅浪费资源而且造成环境污染。铂族金属在地壳中的含量甚微且价格昂贵,所以回收这些金属在经济方面、科研方面还是在环保方面均有重要意义。
一、废催化剂贵金属回收
对于不同废催化剂,从中提取金属和合金的工艺技术不同。含银、铂和铑等贵金属废催化剂的回收利用主要方法有:
高温挥发法:在某些气体存在下加热物料,使贵金属以氯化物形式挥发出来,经吸收后提取其中的贵金属。
载体溶解法:用酸或碱将载体全部溶解而金属留在渣中,再从渣中提取贵金属。
选择性溶解法:即载体不溶,选择特殊溶剂将铂等贵金属溶出,从溶液中提取金属组分。
全溶法:将载体及贵金属一次性全部溶入溶液中,然后采取离子交换或萃取法回收溶液中的贵金属。
火法熔炼:在高温下把贵金属和载体进行分离。
燃烧法:对于载体为碳质的催化剂,将载体燃尽后提取其中的贵金属。
本文选用废金属催化剂回收过程比较常用的溶解载体法、选择性溶解法、全溶法来进行介绍。
1)载体溶解法
目前工业使用的载体催化剂,大多是以三氧化二铝作为载体的钯和铂金属催化剂。催化剂使用一定时间,钯和铂的催化活性会减弱以致失效,但钯和铂的存在状态不变,仍是单质。
溶解载体法是利用γ-Al203的可溶性,用盐酸或硫酸使之溶解,而钯和铂留于不溶渣中,然后用王水或盐酸加氧化剂溶解钯和铂。虽然回收率较高,但操作过程复杂,载体被破坏不能回收利用。
2)选择性溶解法
选择性溶解法是在(1000-1100)℃焙烧,除掉废催化剂表面吸附的有机物与表面积炭,同时使γ-Al203转变为难于溶解的α-Al203,然后用王水或盐酸加氧化剂溶解废催化剂中的钯和铂金属。该法的优点是Al203载体不被破坏,可以直接回收利用,缺点是钯和铂的溶解不彻底,回收率较低。
3)全溶法
全溶法是将γ-Al203与铂全部溶解,以离子交换树脂吸附铂分别得到铂的碱性解吸液与硫酸铝或氯化铝溶液。铂的解吸液经酸化、沉铂及精制得到纯铂产品。
 
二、贵金属提纯
1)电解法
在贵金属和贱金属共存的酸性溶液中,利用电位不同,贵金属在阴极析出,得到提纯如铑提纯,电解装置采用的是两室式电解槽。阳极室以碳棒为电极,阴极室以铂片为电极,中间为阴离子交换膜将计量的H+浓度为2mol·L-1盐溶液加人电解装置阴极室中,阳极室为10%氯化铵溶液,以饱和甘汞电极作参比电极。控制阴极电位在(-1.10~-1.15)V,电解(2~3)小时,电流效率为80%,铑粉在阴极析出。阴极析出的铑粉经酸洗、水洗和焙烧,即可得到纯度天于99.5%的铑粉.
2)离子交换
在pH<3盐酸溶液中,铂族金属以氯配阴离子形态存在。采用强酸性氢型阳离子交换树脂与氯铂酸铵或氯铑酸在热水中进行离子交换,即可将贵金属盐溶液直接转变为氯配阴离子酸而进人溶液,克服了沉淀法分离铂、铑和钯等贵金属过程冗长和分离效率不高的困难,又可以去除铂族金属中的贱金属杂质,达到提纯贵金属的目的。
三、结束语
随着工业的发展,我国废催化剂的数量逐年增加,其回收工作也引起一定重视。目前国内从废催化剂中回收金属的工艺基本以酸碱法为主,工艺流程长,贵金属回收率有待提高,实验过程中产生大量酸气及废渣,需要开发与推广新的回收技术,在回收废催化剂时不应将目标仅仅放在活性组分的回收上,对于载体及溶剂组分也应一并加以回收利用。