Предложен способ извлечения суммы благородных металлов из скрапа отработанных автокатализаторов. Он предусматривает перевод платиновых металлов в водорастворимое состояние путем предварительного смачивания катализатора соляной кислотой с дальнейшим окислительным растворением, осуществляемым известными окислителями, например азотной кислотой или раствором пероксида водорода. Процесс ведут при нагреве для многократной циркуляции парогазовой выщелачивающей смеси. Способ достаточно прост и позволяет вовлекать в переработку катализаторы с различным сочетанием платиновых металлов при низких реагентных затратах со снижением потерь извлекаемых металлов. 2 з. п. ф-лы.
Изобретение относится к области металлургии платиновых металлов, использующей в качестве исходного вторичное техногенное сырье, а именно скрап отработанных автомобильных катализаторов, где платиноиды применяются в виде двойных или тройных систем, например Pt/Rh, Pd/Rh, Pt/Pd/Rh, нанесенных на сотообразные блоки, изготовленные из кордиерита.
Драгметаллы из автокатализаторов. Часть первая
Известны способы извлечения каталитических компонентов металлов платиновой группы путем их окисления газообразными реагентами (окислительный обжиг с кислородом, хлорирование, фторирование) [патент Японии 54-14571 от 08.06.79, Патент США 4069040 от 17.01.78, патент США 4077800 от 07.03.78, заявитель ЧССР, Precious Metals 89. Proc. Int. Symp. TMS Annu. Meet., Las Vegas, 483-501] с последующим их отделением от основы.
В данных случаях, например хлорировании, проводят высокотемпературную обработку до образования летучих карбонилхлоридов платины, которые улавливают абсорбцией и выделяют металл восстановительным осаждением. Рассматривая подробно сведения о режимах проведения данных процессов с применением газообразных окислителей, справедливо отметить, что они не вполне пригодны для переработки катализаторов-дожигателей моторных топлив. Высокоагрессивные газообразные реагенты весьма опасны в работе и требуют использования дорогостоящего оборудования, соблюдения повышенных мер безопасности, необходимости строгой утилизации ядовитых соединений.
Широко представлены способы извлечения драгметаллов путем их окисления и выщелачивания жидкими растворителями, например царской водкой, азотной кислотой, смесью соляной кислоты и пероксида водорода, растворами хлора в кислотах, гипохлоритами [Precious and Rare Metal Technol., Proc Symp. Precious and Rare Metals Albuguergue, N. M., Apr. 6-8, 1988./Amsterdam etc., 1989. -P.345-363, Precious Metals 89. Proc. Int. Svmp.
IMS Annu, Meet., Las Vegas, Nev, Febr. 27 — March 2, 1989. — Warrendale (Pa), 1989. — p. 483-501, патент 1228989. Канада, С 22 В 11/06, заяв. 5.10.84, от 10.11.87]. Анализ этих патентных публикаций приводит к выводу об их ориентации на определенный тип сырья при достаточно низкой степени извлечения ценных компонентов.
При этом, как правило, данные процессы характеризуются сложным аппаратурно-технологическим оформлением, многостадийны и энергоемки.
Наиболее близким к заявляемому является способ выщелачивания благородных металлов жидкими окисляющими растворами или смесями, например царской водкой [Тематический обзор. Извлечение ценных металлов из отработанных гетерогенных катализаторов. ЦНИИТЭнефтехим, М., 1988, с. 29].
Палладий из Катализатора…Да за..просто!!!
Несмотря на дешевизну применяемых кислот и освоенность работы с царской водкой на аффинажных производствах, включая последующую газоочистку, данный способ не лишен существенных недостатков при использовании его для переработки автокатализаторов. Наличие в блоках сотовых катализаторов-нейтрализаторов выхлопа двигателей подслоя из активной окиси алюминия, на который наносятся каталитические элементы, определяет трудность полного снятия этих благородных металлов.
При жидкофазном выщелачивании из-за высокой величины поверхности у гамма-окиси алюминия (до 200 м 2 /г) всегда происходят два конкурентных процесса: десорбция соединений платиновых металлов в раствор с поверхности катализатора и обратная сорбция на нее. Именно это обратимое равновесие для своего смещения требует многократных процедур выщелачивания и промывки, которые в итоге не всегда обеспечивают полноту снятия металлов. Последнее обстоятельство также приводит к неизбежным реагентным и энергетическим затратам из-за необходимости переработки больших объемов с низкой концентрацией ценных компонентов. Эти недостатки, в конечном итоге, определяют высокие необратимые потери извлекаемых металлов.
Главной задачей настоящего изобретения, решение которой приводит к получению технического результата, является проведение процесса выщелачивания таким образом, чтобы постоянно изменять концентрацию окисленных металлов в сторону раствора для снижения потерь извлекаемых металлов.
Технический результат достигается способом извлечения платиновых металлов из автомобильных катализаторов, включающим растворение кислотно-окисляющей смесью, согласно изобретению перед растворением проводят смачивание катализатора водным раствором соляной кислоты в соотношении НСl:Н2O=1: 1-5, растворение ведут последующим нагревом с добавлением окислителей при кипении в парах окисляющих реагентов, и после промывки осадка водой из полученных растворов осаждают металлы цементацией в коллективный концентрат.
Кроме этого, растворение осуществляют в зависимости от состава сырья с использованием в качестве окислителя концентрированной азотной кислоты и(или) 30%-го раствора пероксида водорода, а также растворение проводят в замкнутом цикле при испарении и конденсации.
Известные кислотные смеси, окисляющие платиновые металлы, используют как в виде жидкости, так и в виде пара. Именно перевод в газообразное состояние снимает диффузионные затруднения контакта реагентов с каталитическими металлами и обеспечивает полноту их перевода в раствор.
Для этого катализаторные блоки загружают в реактор на специальную решетчатую полку, орошают предварительно приготовленным раствором соляной кислоты, выполняющим роль и комплексообразователя и пропиточного раствора. Его объем регулируется таким образом, чтобы катализатор при этом всегда располагался выше уровня жидкости.
Затем включается электрическая схема нагрева реактора и реакционную жидкость доводят до кипения. Процесс ведется в течение определенного времени, за которое происходит многократная циркуляция паров окислителя в каналах и порах катализатора и последующий слив по ним конденсата. При этом роль конденсора на себя берут сами блоки до тех пор, пока не будет достигнуто тепловое равновесие. По завершении этой стадии полученный раствор направляется на фильтрацию, а катализатор промывают водой и промводы объединяют с основным раствором. Выделение платиновых металлов и присутствующего в рецептурном составе редкоземельного церия из полученного раствора ведут известными способами.
Таким образом, главным отличительным признаком заявляемого способа является применение стандартных окисляющих смесей, учитывающих химическую активность конкретного металла, входящего в состав катализатора в парообразном и жидком состояниях. Это позволяет не только увеличить проникающую способность газовой смеси, но и осуществить многократное омывание мелкодисперсных частиц платиновых металлов всегда «свежим» раствором.
Другое отличие заключается в возможности строгой дозировки окислителя, например, азотной кислоты и применения «обедненной» по НNО3 царской водки, достаточной лишь на растворение целевых металлов и других примесей, образовавшихся в период эксплуатации блока. Реализация этих признаков становится возможным из-за работы по принципу замкнутого цикла: испарение-конденсация-смыв. Технический результат изобретения достигается еще и специальной конструкцией реактора получения основного раствора, который представляет собой модифицированную колонну, где роль флегмовых тарелочек выполняют каналы блоков катализатора. Отчасти по своей сути, он напоминает модифицированный к конкретным условиям задачи аппарат Сокслета, применяемый в органической химии для экстракции из твердых веществ ценных компонентов легколетучими растворителями.
Таким образом, главным следствием, определяющим существо предлагаемого способа, является высокая степень извлечения в раствор металлов платиновой группы, получение их растворов с высокой концентрацией, малый расход реагентов по сравнению с другими способами-аналогами. Заявляемый способ является общим, поскольку позволяет не только вовлекать в переработку блочные катализаторы с любой комбинацией благородных металлов, но и попутно выделять церий, входящий в состав этих композиций для уменьшения коэффициента термического расширения. Расчетно дозируемое количество высокоагрессивных окислителей резко снижает нагрузку на очистные устройства и позволяет успешно решить экологические проблемы производства как в виде газовых выбросов, так и сливных растворов.
Пример 2 Палладий-родиевый катализатор автомобиля «Volvo» по данным химического анализа содержит 0,08 мас.% палладия и 0,006 мас.% родия. Кроме этого, на катализаторе присутствуют значительные отложения пироуглерода, массовая доля которого составляет 8,7 мас.%. Из-за высокого содержания сажи до проведения процесса переработки катализатор подвергается предварительному обжигу при температуре 540 o С в течение 45 мин. Последующая пропитка охлажденного катализатора проводится раствором от смешения 46 мл НСl конц. и 230 мл Н2O. После внесения 184 мл 30%-ного раствора Н2О2, реакционная смесь общим количеством 460 мл ставится на нагрев. Температурную обработку после начала кипения проводят в течение 1 ч. Выход аффинированных металлов чистотой 99,5% составляет для палладия 97,8% (0,8810) г и для родия 92,4% (0,0624) г.
Пример 3 Дезактивированный катализатор автомобиля «Honda» имеет в своем составе 0,04% платины, 0,06% палладия, 0,007% родия и 1,4% церия. Катализатор заливают на холоду 250 мл водного раствора НСl (1:1). После достижения температуры кипения проводится последовательная обработка раствором царской водки с последующим введением пероксида водорода по условиям примера 1. В результате дальнейшей переработки суммарное извлечение аффинированных металлов к исходному содержанию составляет — платины 0,3878 г (98,0%), палладия 0,5831 г (98,2%) и родия 0,0653 г (94,1%).
Таким образом лабораторные и полупромышленные испытания технологической цепочки переработки катализаторов-нейтрализаторов выхлопа моторных топлив от их выщелачивания до получения товарных металлических черней платиновых металлов позволяет значительно сократить расходы на реагенты и уменьшить затраты на газоочистку. Кроме этого, представляется возможным повторно использовать кордиерит — ценный материал носителя катализатора для изготовления новых блоков-дожигателей.
1. Способ извлечения платиновых металлов из автомобильных катализаторов, включающий растворение кислотно-окисляющей смесью, отличающийся тем, что перед растворением проводят смачивание катализатора водным раствором соляной кислоты в соотношении HCl:Н2О=1:1-5, растворение ведут последующим нагревом с добавлением окислителей при кипении в парах окисляющих реагентов, и после промывки осадка водой из полученных растворов осаждают металлы цементацией в коллективный концентрат.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что растворение осуществляют в зависимости от состава сырья с использованием в качестве окислителя концентрированной азотной кислоты и/или 30%-ного раствора пероксида водорода.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что растворение проводят в замкнутом цикле при испарении и конденсации.
Источник: findpatent.ru
Как извлечь драгоценные металлы из катализатора и зачем это нужно
На протяжении последних 10 лет каталитические нейтрализаторы устанавливают на каждый выпускаемый автомобиль. Данные устройства отвечают за одну важную задачу – очистка отработанных газов и приведение их в соответствие требованиям экологических стандартов (в разных странах установлены различные нормативы). При воздействии специальных элементов токсичные вещества в автомобильных выхлопах преобразуются в совершенно безвредные компоненты (азот, вода, углекислый газ).
Это обеспечивается за счет догорания углеводородов, окиси углерода и окислов азота при воздействии высоких температур с участием кислорода. В этом процессе также участвуют каталитические вещества, которые представлены напылением драгоценных металлов (платины, палладия, родия). Благодаря таким химическим реакциям из выхлопной трубы автомобиля выходят абсолютно безвредные вещества, которые не загрязняют атмосферу и не оказывают негативных воздействий на организм человека.
Ценность внутренней «начинки» нейтрализаторов
Каталитические конвертеры, представленные на сайте autocatalystmarket.com/ru/ru , устанавливаются в выхлопную систему и размещаются под днищем автомобиля. Они представлены в виде металлического кожуха и термоизолированного блока с мелкими керамическими сотами. На поверхность этих ячеек тонким слоем наносятся драгоценные металлы. При высоких температурах от +300 °С и соблюдении пропорции топлива/кислорода ускоряется проведение окислительно-восстановительных реакций.
Внутренняя ячеистая структура имеет общую площадь в десятки тысяч м2, при этом драгметаллы составляют от 0.05 до 0.8 % от массы самого устройства. Хотя вес сравнительно невелик, из-за высокой стоимости платины, палладия и родия неисправные катализаторы лучше не выбрасывать, а сдавать на разборку. Это позволит немного сэкономить на покупке нового нейтрализатора.
Как правило, ценность «начинки» автомобильных катализаторов зависит от ряда важных факторов:
- машины возрастом более 12-15 лет оснащаются нейтрализаторами, которые соответствуют менее жестким экологическим стандартам, поэтому содержат намного меньше драгоценных металлов;
- современные модели автомобилей оснащаются каталитическими конвертерами, которые должны отвечать требованиям стандартов Евро5 и Евро6, поэтому сотовая решетка в них имеет больше напыления драгметаллов;
- автопроизводители стараются улучшать качество моторов, поэтому новые силовые агрегаты требуют менее производительных очистных деталей, соответственно в нейтрализаторах используется меньше платины и палладия;
- катализаторы с трехкамерной конструкцией наиболее выгодны с точки зрения извлечения драгметаллов;
- конвертеры в машинах Jeep, Hummer, Mersedes, Lexus и Land Rover более дорогостоящие, чем устройства в авто отечественного производства.
Особенности извлечения катализаторов
Чтобы получить ценное сырье, соты нейтрализаторов обрабатывают механическим и химическим способом. Их измельчают и подвергают электролизу (или воздействиям активных средств). Для высвобождения родия и платины применяется процесс выщелачивания (на соты многократно воздействуют окисляющими смесями и промывками). Также может применяться пирометаллургическая методика (сотовую решетку дробят, нагревают до высокой температуры и периодически сливают примеси, получая гранулы драгметаллов). Для получения палладия используется гальванический метод и фторирование с расщеплением минеральными кислотами.
Как видите, процесс извлечения дорогостоящего сырья является довольно сложным, и выполнить его самостоятельно практически невозможно. Поэтому неисправные и изношенные нейтрализаторы лучше сдать в специализированные компании, которые занимаются их скупкой и обработкой.
Источник: kuzov-media.ru
Как добыть платину из автомобильного катализатора самостоятельно
Как добыть платину из автомобильного катализатора и зачем это делать? Таким способом можно выгодно сдать отработанное устройство в пункт приема металлолома. Этот ценный металл используется в различных отраслях промышленности, а его высокая стоимость объясняется сложностью получения и обработки. Извлечение платины из нейтрализатора — сложный процесс, который требует специфических знаний.
Можно ли добыть платину из катализатора
Платина — редкий, драгоценный металл, который используется при изготовлении автомобильных нейтрализаторов. Цена элемента как минимум в два раза выше стоимости золота. Этот материал преобразует до 90 процентов токсичных составляющих выхлопных газов в безвредные элементы:
Чем дольше эксплуатируется устройство, тем меньше платинового напыления на нем остается, поэтому тратить время на извлечение металлов из отработанных нейтрализаторов не имеет смысла. Кроме того, для этих целей лучше использовать импортные катализаторы, поскольку отечественные производители часто заменяют платину более дешевыми аналогами.
Имеет ли смысл самостоятельно отделять драгметаллы от катализатора? Только в том случае, если вы планируете переработать большое количество устройств одновременно. Тратить время на единственный экземпляр нерационально, кроме того, процесс не окупится — траты на необходимые химические реактивы не намного меньше, а иногда даже больше стоимости самого металла.
Как добыть платину из обычного автомобильного катализатора
Если вы все-таки решили добыть платину из нейтрализатора самостоятельно, сделать это можно двумя методами:
- Извлечение с применением окислителей — этот вариант также подойдет для получения родия. Суть технологии заключается в использовании смеси высококонцентрированных кислот — азотной и соляной. Однако такой способ имеет весомый недостаток — невозможность полной добычи платины из-за необходимости многократного промывания элементов нейтрализатора.
- Использование щелочного раствора с последующей фильтрацией. В результате можно получить осадок, содержащий драгоценный металл.
Даже добыча небольшого количества драгметалла занимает массу времени и требует специальных инструментов. Кроме того, оценить процентное соотношение платины в составе устройства «на глаз» практически невозможно. Поэтому целесообразнее доверить решение этой задачи сотрудникам приемного пункта.
Источник: katalizator1.ru