一种从废汽车催化剂中回收铂族金属的方法
【专利摘要】本发明公开了一种从废汽车催化剂中回收铂族金属的方法，其步骤包括(1)机械活化：(2)高温焙烧；(3)球磨水浸；(4)稀酸浸；(5)铂族金属精炼：将步骤(4)得到的铂族金属精矿采用现有的精炼工艺处理，得到铂族金属产品。本发明采用机械活化、钠化焙烧、水浸、酸浸联合方法处理废汽车催化剂。机械活化用于增加材料的反应活性。钠化焙烧使催化剂载体组分发生相变。经过水浸和酸浸，铂族金属在不溶性渣中富集，从而实现载体与铂族金属的分离。本发明所需设备为常规冶金设备，工艺流程简单，易于工业化实施。 铂族金属总回收率大于98%。
【专利说明】
一种从废汽车催化剂中回收铂族金属的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及铂族金属二次资源回收领域，特别涉及一种从废汽车催化剂中回收铂族金属的方法。[背景技术]
我国铂族金属矿产资源十分稀缺，远景储量不足350吨。目前，我国正处于经济快速发展时期，铂族金属消费量逐年增加，已成为世界第一铂族金属消费大国。2012年，我国铂族金属年需求量达到140吨左右，占全球的20%。据统计，2011年我国汽车产量为1800万辆，随着催化剂的失效和汽车的报废，每年更换的废催化剂中含有25-40吨铂族金属。随着催化剂使用年限达到年限和汽车的报废，产生大量失效的汽车尾气净化催化剂，成为重要的铂族金属二次资源。 因此，开展失效汽车尾气催化剂中铂族金属回收，实现铂族金属资源循环利用，是解决我国铂族金属矿产资源严重短缺、供需矛盾突出问题的必然选择。
目前汽车尾气催化剂多为以堇青石（2MgO??5SiO2）为载体的蜂窝状催化剂，催化活性组分为铂、钯、铑三种铂族金属。汽车催化剂通常使用寿命为5-8年，每套催化剂铂族金属消耗量约1-2g。失效汽车催化剂含铂族金属1000-2000g/t。我国每年报废汽车中产生的失效汽车催化剂中含有有价值的铂族金属（铂、钯、铑），回收意义重大。现有失效汽车催化剂的回收方法主要有湿法（常压溶解法、加压氰化法等）和火法冶金法（铅捕集法、铜捕集法、冰铜捕集法、等离子熔炼铁捕集法、氯化法等）。 湿法工艺一般将铂族金属的活性组分溶解，再通过后续精炼回收利用，铂族金属回收率低，特别是铑的回收率不超过90%，且产生大量废液，严重污染环境，环保问题突出。火法冶金工艺是利用熔融的铅、铜、铁、镍等金属捕集金属或利用硫化铜、硫化镍、硫化铁对钼族金属有特殊的亲和力，实现铂族金属的转移和富集。最成熟的火法冶金工艺有铁捕集等离子体冶炼和铜捕集电炉冶炼。火法冶金工艺在国内大规模应用尚不成熟，存在设备要求高、后续铂族金属精炼工艺复杂、投资大、成本高等一系列问题。
【发明概要】
[0004] 本发明的目的在于针对废汽车催化剂存在的问题，回收铂族金属，提出一种从废汽车催化剂中回收铂族金属的方法，采用机械活化-钠化焙烧-水浸-酸浸工艺处理废汽车催化剂，使载体组分发生相变，经水浸、酸浸后，铂族金属在不溶渣中富集，实现载体与铂族金属的分离。本发明所用设备为常规冶金设备，工艺流程简单，易于实现工业化。
为了实现上述目的，本发明的技术解决方案是：
（1）机械活化：将破碎的废旧汽车催化剂与钠盐按一定的质量比混合，放入搅拌磨内进行机械活化；
(2)高温焙烧：将步骤（1)得到的机械活化后的材料放入铁坩埚中，放入电阻炉进行高温焙烧；
(3)水浸：将步骤(2)得到的焙烧品放入球磨机中进行球磨、水浸，使水溶性的钠盐进入溶液中，经固液分离后得到不溶于水的渣；
(4)酸浸：将步骤(3)得到的水不溶渣用稀硫酸浸出，使大部分镁、铝、硅、钠进入溶液中，铂族金属进入不溶渣中，经固液分离后，得到铂族金属富集物；
[0010] (5)铂族金属精炼:将步骤(4)得到的铂族金属精矿经过现有的溶解、分离、净化、精炼工艺处理，得到铂族金属产品。
本发明的原理为：第一，在机械活化过程中，将废汽车催化剂与钠盐混合物在搅拌磨中机械活化后，提高了混合物的反应活性，有利于后续的煅烧反应；第二，在高温煅烧过程中，废汽车催化剂的载体堇青石(2MgO??5SiO2)与钠盐在固相中发生反应，生成硅酸钠、铝酸钠、铝硅酸钠和氧化镁，而废汽车催化剂中的活性组分铂族金属不与碳酸钠发生反应，保持原始状态；第三，采用球磨热水浸出煅烧产物，不仅保证了煅烧物质充分分散，还有利于实现硅酸钠、铝酸钠等的浸出，避免了后续酸浸过程中大量沉淀的生成； 第四，铝硅酸盐不溶于水浸出，氧化镁可能形成氢氧化镁或碱式碳酸镁。用稀硫酸将铝硅酸钠等不溶于水的物质浸出，使大部分镁、铝、硅、钠等进入溶液，铂族金属进入不溶性渣中。经固液分离后，得到铂族金属精矿，实现了载体与铂族金属的分离。
[0012] 本发明的主要优点在于采用机械活化-钠化焙烧-水浸-酸浸工艺处理废汽车催化剂， 使载体与铂族金属分离， 并富集铂族金属； 所用设备为常规冶金设备， 工艺流程简单， 易于工业化实施， 铂族金属总回收率高 ( 大于 98% )。 【附图】
[0013]附图1为本发明的工艺流程示意图。【具体实施方式】
[0014]下面结合附图及[具体实施方式]对本发明作进一步详细的说明。
本发明已进行过多次试验，现列举部分试验结果作为参考例，以进一步详细说明本发明，并验证其效果。
实施例1，参见附图1，取废汽车催化剂500g(其中SiO2约40％、Al2O3约35％、MgO约10％、Pt约357g/t、Pd约963g/t、Rh约193g/t)破碎为1mm，与1kg碳酸钠、30g硼酸钠混合，置于搅拌磨内机械活化30min；将活化后的混合物置于铁坩埚中，在1300℃下焙烧3h； 将焙烧产物放入湿式球磨机进行球磨、水浸(条件：矿浆浓度20%，初始水温90℃)，用稀酸浸出不溶于水的残渣(条件：硫酸质量浓度25%，室温，浸出时间2h，液固比8)，固液分离后得到铂族金属富集物，采用现有的铂族金属溶解、分离、纯化工艺处理，得到铂、钯、铑金属产品，铂族金属总回收率为98.6%。[0017]实施例2，参见图1，将破碎为1mm的废汽车催化剂500g(含SiO2约40%，Al2O3约35%，MgO约10%，Pt 357g/t，Pd 963g/t，Rh 193g/t)与1kg将碳酸钠和50g硼酸钠混合，置于搅拌磨内进行机械活化30min；将活化后的混合物置于铁坩埚内，在1250℃下煅烧3h；将煅烧后的产品置于湿式球磨机内进行球磨、水浸(条件：矿浆浓度15%，初始水温90℃)，用稀酸浸出不溶水残渣(条件：硫酸质量浓度25%，室温，浸出时间2h，液固比6)，经固液分离后得到铂族金属富集物，采用现有的铂族金属溶解、分离、纯化工艺处理可得到铂、钯、铑金属产品，铂族金属总回收率为98.3%。
实施例 3，参见图 1，将 500g废汽车催化剂(其中 SiO2 约 40%、Al2O3 约 35%、MgO 约 10%、Pt 357g/t、Pd 963g/t、Rh 193g/t)细磨至 100 目，与 1.5kg 碳酸钠、50g 硼酸钠混合后放入搅拌磨机中机械活化 30min；将活化后的混合物放入铁坩埚中，在 1200°C 下焙烧 3h；将焙烧产物放入湿式球磨机中进行球磨、水浸(条件：浆料浓度 20%、初始水温 90°C、时间 0.5h)，固液分离后，热水洗涤； 然后用稀酸浸出不溶水渣（条件：硫酸质量浓度20%，室温，浸出时间3h，液固比8），经固液分离后得到铂族金属富集产品，再采用现有的铂族金属溶解、分离、纯化工艺处理，得到铂、钯、铑金属产品，铂族金属总回收率为98.2%。
主权
1.一种从废汽车催化剂中回收铂族金属的方法，其特征在于包括以下工艺步骤：(1)机械活化：将破碎后的废汽车催化剂与钠盐按一定的质量比混合后放入搅拌磨中进行机械活化；(2)高温焙烧：将步骤(1)得到的活化物进行高温焙烧；(3)球磨水浸：将步骤(2)得到的焙烧产物放入湿式球磨机中进行球磨水浸，固液分离后得到不溶于水的渣；(4)稀酸浸：用稀酸浸出步骤(3)得到的不溶于水的渣，使铂族金属进入不溶性渣中，固液分离后得到铂族金属精矿；(5)铂族金属精炼：将步骤(4)得到的铂族金属精矿经过现有的精炼工艺处理，得到铂族金属产品。 2.根据权利要求1所述的一种从废汽车催化剂中回收铂族金属的方法，其特征在于步骤（1）中破碎后的废汽车催化剂的粒度小于1mm；钠盐为碳酸钠和硼酸钠的混合钠盐，碳酸钠的用量为废汽车催化剂质量的150-300％，硼酸钠的用量为废汽车催化剂质量的5-10％。3.根据权利要求1所述的一种从废汽车催化剂中回收铂族金属的方法，其特征在于步骤（1）中焙烧温度为1100-1300℃，时间为1-3h。4.根据权利要求1所述的一种从废汽车催化剂中回收铂族金属的方法，其特征在于步骤（2）中球磨水浸条件为：矿浆浓度10-20％，初水温80-90℃，时间0.5-1h。
5.根据权利要求1所述的一种从废汽车催化剂中回收铂族金属的方法，其特征在于步骤（4）中所述的稀酸浸出条件为：硫酸质量浓度20～30％，浸出时间1～2h，液固比5～8，室温。6.一种从废汽车催化剂中回收铂族金属的方法，其特征在于包括如下工艺步骤：取破碎至1mm的废汽车催化剂500g，其中SiO2约40％，Al2O3约35％，MgO约10％，Pt为357g/t，Pd为963g/t，Rh为193g/t，与1kg碳酸钠和30g硼酸钠混合，置于搅拌磨中机械活化30min； 将活化后的混合料放入铁坩埚中，在1300℃下焙烧3h；将焙烧产物放入湿式球磨机中进行球磨水浸出，矿浆浓度20%，初始水温90℃，时间1h，固液分离后，用热水洗涤；然后用稀酸浸出不溶于水的残渣：硫酸质量浓度25%，室温，浸出时间2h，液固比8，固液分离后得到铂族金属富集产品，采用现有的铂族金属溶解、分离、纯化工艺处理，可得到铂、钯、铑金属产品，铂族金属总回收率为98.6%。
【证件编号】C22B1/
【发表日期】2016年10月12日
【申请日期】2016年6月28日
【发明人】董海刚、赵家春、崔浩、李艳琼、吴跃东、李伯杰、杨海琼、童伟峰、王亚雄、吴晓峰、包思敏
【申请人】昆明贵金属研究院