Способ извлечения металлов платиновой группы из отработанных автомобильных катализаторов
Изобретение относится к пирометаллургии. Отработанные автомобильные катализаторы измельчают с получением фракции 3-5 мм, готовят шихту путем перемешивания измельченных катализаторов с металлической стружкой на основе меди или железа и негашеной известью в качестве флюса, наплавляют в дуговой печи коллектор из металлического лома или металлической стружки на основе меди или железа, осуществляют плавку шихты в дуговой печи с нагревом шихты до температуры плавления, затем проводят нагрев до температуры 1600-1700 ºС и выдержку при этой температуре для осаждения капель металлической фазы на подине дуговой печи с получением концентрата металлов платиновой группы, сливают пустой шлак, а затем сливают концентрат металлов платиновой группы. Обеспечивается повышение извлечения металлов платиновой группы.
Изобретение относится к переработке вторичного сырья, в частности к пирометаллургическому способу переработки отработанных автомобильных катализаторов (OAK) на основе сотообразных керамических блоков, состоящих из оксидов алюминия, кремния и магния и содержащих металлы платиновой группы (МПГ), где МПГ применяются в виде двойных или тройных систем, например: Pt/Rh; Pd/Rh; Pt/Pd/Rh, с извлечением последних.
Известен способ извлечении МПГ из отработанных катализаторов, в том числе автомобильных, на основе оксидов алюминия, кремния и магния, содержащих платину или палладий, заключающийся в измельчении катализатора, кислотной обработке, шихтовании твердого остатка с гидроксидом щелочного металла, спекании, водном выщелачивании спека и фильтрации с получением концентрата платиновых металлов (патент RU 2138568 C1, C22B 11/00, 27.09.1999).
Недостатки данного способа:
- использование дорогостоящих, токсичных, химически опасных реагентов;
- получение большого количества опасных отходов;
- возникновение проблем с утилизацией отходов;
- сложность регенерации отходов.
Известны также способы извлечение МПГ из отработанных катализаторов их окислением газообразными реагентами (окислительный обжиг с кислородом, хлорирование, фторирование) с последующим их отделением от основы. В указанных случаях, например при хлорировании, проводят высокотемпературную обработку до образования летучих карбонилхлоридов платины, которые улавливают абсорбцией и выделяют металл восстановительным осаждением (патент JP 5414571 от 08.06.79, патент US 4069040 от 17.01.78., патент US 4077800 от 07.03.78).
Недостатки данного способа:
- высокоагрессивные газообразные реагенты весьма опасны в работе и требуют использования дорогостоящего оборудования;
- соблюдение повышенных мер безопасности;
- необходимость утилизации ядовитых соединений.
Заявляемое изобретение направлено на разработку более быстрого, простого, дешевого и экологически более чистого способа отделения МПГ от OAK; исключение из процесса переработки OAK дорогостоящих, токсичных, химически опасных реагентов и продуктов их отходов; повышение концентрации МПГ в металлической фазе для ее последующей аффинажной переработкой; снижение потерь МПГ при их извлечении из OAK, повышение качества конечного продукта - металлического концентрата МПГ.
Способ включает плавку шихты, состоящей из измельченных OAK, перемешанных с металлической стружкой на основе меди или железа и негашеной известью в качестве флюса, с концентрацией извлекаемых МПГ в металлической фазе на подине печи.
Осуществление способа переработки OAK заключается в следующем:
- измельчают OAK с получением фракции 3-5 мм;
- подготавливают порционно шихту, для этого перемешивают измельченные OAK с металлической стружкой на основе меди или железа и негашеной известью в качестве флюса. Металлическую стружку в шихту вводят на определенные марки катализаторов. Металлическая стружка в шихте необходима для более полного извлечения МПГ из шлакового расплава - капли расплавленного металла притягивают микроскопические капли МПГ. Выбор материала металлической стружки на основе меди или железа производят в зависимости от состава (марки) OAK;
- плавку шихты осуществляют в дуговой печи (постоянного или переменного тока).
В начале процесса в дуговой печи производят наплавление коллектора из металлического лома или металлической стружки на основе меди или железа. Затем в печь вводят первую порцию заранее приготовленной шихты. Шихту вводят равномерно в зону устойчивого горения дуги. После введения всей порции шихты ее полностью расплавляют, нагревают до температуры 1600-1700°C и дают термовременную выдержку (ТВВ) при этой температуре для осаждения на подине дуговой печи капель металлической фазы, образовавшихся в процессе плавки.
После проведения ТВВ «пустой шлак» (т.е. шлак, не содержащий МПГ) сливают в металлические изложницы. Металлический концентрат остается в печи.
Затем на жидкий металлический концентрат вводят вторую порцию шихты и проводят повторно все описанные выше операции плавления, нагрева и ТВВ. И т.д. с третьей и последующими порциями. При этом концентрация МПГ в металлической ванне постоянно повышается.
В конечном итоге получается концентрированная металлическая фаза с содержанием МПГ до 2%, которая разливается в специальные изложницы. Получившиеся слитки концентрата идут на аффинаж. На аффинажных предприятиях обычными химическими или электрохимическими методами извлекаются МПГ в чистом виде.
«Пустой шлак» тоже перерабатывается: дробится; проходит магнитную сепарацию для извлечения возможных неорганизованных утечек концентрата МПГ вместе со шлаком.
Дробленный шлак может использоваться как щебень для дорог.
Способ извлечения металлов платиновой группы из отработанных автомобильных катализаторов, включающий измельчение указанных катализаторов, перемешивание с добавками, нагрев до высоких температур, отличающийся тем, что отработанные автомобильные катализаторы измельчают с получением фракции 3-5 мм, готовят шихту путем перемешивания измельченных отработанных автомобильных катализаторов с металлической стружкой на основе меди или железа и негашеной известью в качестве флюса, наплавляют в дуговой печи коллектор из металлического лома или металлической стружки на основе меди или железа, осуществляют плавку шихты в дуговой печи с нагревом шихты до температуры плавления, затем проводят нагрев расплава до температуры 1600-1700°С и термовременную выдержку при этой температуре для осаждения капель металлической фазы на подине дуговой печи с получением концентрата металлов платиновой группы, сливают из дуговой печи пустой шлак, а затем сливают концентрат металлов платиновой группы.