申请日2018.12.12
公开(公告)日2019.03.01
IPC分类号C22B7/00; C22B11/02; C22B1/00
摘要
本发明公开了一种酸洗污泥捕集失效催化剂中铂族金属的方法，属于再生铂族金属领域。将酸洗污泥经过预处理与失效催化剂以及造渣剂混合后进行熔炼，综合回收失效催化剂中的铂族金属。本发明使用酸洗污泥经预处理后作为铂族金属捕集剂不仅经济效益高，减少了对环境的污染，实现了对二次资源无害化处置、高值化利用，而且能够高效回收失效催化剂中的铂族金属。
权利要求书
1.一种酸洗污泥捕集失效催化剂中铂族金属的方法，其特征在于，将酸洗污泥进行脱水脱油得到铁合金粉，以所述铁合金粉为铂族金属捕集剂和失效催化剂、造渣剂进行混合、熔炼，形成富含铂族金属铁合金。
2.根据权利要求1所述一种酸洗污泥捕集失效催化剂中铂族金属的方法，其特征在于，将酸洗污泥进行脱水脱油的条件控制为：脱水温度100～120℃，脱水时间10～120min;脱油温度180～320℃，脱油时间10～120min。
3.根据权利要求1所述一种酸洗污泥捕集失效催化剂中铂族金属的方法，其特征在于，控制铁合金粉、失效催化剂和造渣剂三者的质量比为：铁合金粉5～20wt%、失效催化剂50～70%wt%、造渣剂20～35wt%，三者总量为100wt%。
4.根据权利要求1所述一种酸洗污泥捕集失效催化剂中铂族金属的方法，其特征在于，将失效催化剂进行破碎后再和所述铁合金粉及所述造渣剂混合，破碎后失效催化剂的粒径为0.1～20mm;
所述失效催化剂为失效汽车催化剂、失效石油催化剂、失效化工催化剂的一种或一种以上。
5.根据权利要求1-4任一项所述一种酸洗污泥捕集失效催化剂中铂族金属的方法，其特征在于，所述造渣剂包括CaO和Na2CO3、CaF2、硼砂中的一种或一种以上;
在铁合金粉、失效催化剂、和造渣剂三者的混合物中，造渣剂各组分的加入量分别为CaO 15～30wt%、Na2CO3 0～20wt%、CaF2 0～5wt%、硼砂0～5wt%。
6.根据权利要求1所述一种酸洗污泥捕集失效催化剂中铂族金属的方法，其特征在于，将铁合金粉、失效催化剂、和造渣剂三者的混合物进行熔炼，熔炼温度1300～1600℃，熔炼时间30～180min，经渣相和铁相分离后获得富含铂族金属铁合金和弃渣;铂族金属捕集率为90.0～99.7%，弃渣铂族金属品位≤5g/t。
说明书
一种酸洗污泥捕集失效催化剂中铂族金属的方法
技术领域
本发明属于再生铂族技术领域，具体涉及一种酸洗污泥捕集失效催化剂中铂族金属的方法。
背景技术
铂族金属具有熔点高、沸点高、蒸汽压低、抗氧化性和耐腐蚀性好、催化活性高等特点，被广泛地应用于催化剂和高温腐蚀合金等，其消耗量逐年增加。但因铂族金属丰度极低且矿产资源分布极不均衡，我国铂族金属资源世界占比仅为2.14%，因此，从含铂族金属的二次资源中回收铂族金属势在必行。
失效催化剂是一种含铂族金属(主要是铂、铑、钯)的重要二次资源。从失效催化剂中回收铂族金属，关键的步骤是实现铂族金属与载体的有效分离。目前铂族金属回收方法主要有湿法和火法。
湿法多为酸性介质的氧化浸出，可以分为全溶解法、活性组分溶解法和载体溶解法三种，工艺较简单、建厂成本低，已为中小型回收企业普遍采用，但湿法回收铂族金属浸出率普遍较低。火法包括金属捕集法、等离子体熔炼法、氯化挥发法等。金属捕集法应用较广泛，铂族金属捕集剂主要有金属铅、氧化铜等，因含有毒金属致污染严重。
中国发明专利(申请号200910094317.5)公开了一种湿-火联合法从失效催化剂中提取铂族金属的方法，将失效汽车尾气催化剂进行破碎后加入盐酸以及氧化剂浸出铂族金属，再加入铁粉和锌粉从而置换铂族金属，得到铂族金属粉末，后将浸出残渣与捕集剂、造渣剂混合均匀，进行熔炼，使铂族金属进入金属相。该方法具有铂族金属回收率高的特点，但使用铁粉和锌粉置换铂族金属物耗能耗高、流程长，重金属污染严重。中国发明专利(申请号201210060308.6)公开了一种熔炼富集-湿法分离工艺从失效汽车尾气催化剂中提取铂族金属的方法，将失效汽车尾气催化剂与铁精矿等辅料混合均匀后经熔炼将铂族金属富集在合金中;合金粉化后经酸解分离贱金属并获得铂族金属粉末，最后熔炼得到铂族金属。该方法铂族金属回收率高、流程短、成本低。该专利采用铁精矿作为捕集剂，火法富集铂族金属，然后酸解得到铂族金属粉末，存在含酸废水量大、二次污染严重等问题。中国发明专利(申请号201510235965.3)公开了一种基于铜捕集回收铂族金属的方法，将失效石油催化剂、失效汽车催化剂与铜捕集剂(硫酸铜、氧化铜)、还原剂(煤、焦炭)、添加剂(石灰、石英砂、硼砂)以及粘结剂混合造团后进行还原焙烧，将还原后的金属化球团进行破碎、球磨、重选分离后获得含铂族金属的铜合金粉。该专利铂族金属回收率高、工艺简单，但采用球磨工艺破碎球团，重选分离球团内非金属与金属相，废水产生量大、能耗较高，且重金属铜离子污染严重。中国发明专利(申请号201611141140.6)公开了一种以铁基材料为捕集剂提取贵金属的方法，该方法以铁基材料为捕集剂，捕集贵金属，之后进行电解或酸解，但其采用高温还原焙烧，需要添加还原剂且需保护气氛才能进行，局限性较高。中国发明专利(申请号201410189468.X)公开了一种污水处理厂的酸洗污泥制备再生铁合金的方法，将酸洗污泥、生石灰及无烟煤混合搅拌，并调节pH至中性，经回转窑烧结再等离子炉熔炼后得再生铁合金，该方法使酸洗污泥中的金属得到有效富集，但其采用回转窑及等离子炉两次高温加热，能耗较高，且工序复杂。发明专利(申请号201580032856.X)公开了一种用于从废催化剂中回收铂族金属的方法，将氯气施加电磁场促使氯电离，并在预定温度下与失效催化剂中的铂族金属形成挥发性氯化物，最后经冷却获得含铂族金属的固相物质。该发明想法新颖，应用范围广泛，但其工艺中需要氯化反应器及电磁感应器，设备要求较高，工业化生产难度大，且反应过程中产生的氯气以及氯化物水溶液对环境污染严重。发明专利(申请号201080020551.4)公开了一种从废均相催化剂中回收贵金属的方法，利用高温冶金法，破坏催化剂中有机废物,以冰铜富集铂族金属。因冰铜含铜、铅、砷等重金属，重金属污染严重。
由此可见，现有的从失效催化剂中回收铂族金属的工艺，存在物耗能耗高、废水产量大、二次污染严重等问题，因此，亟需研发绿色高效回收失效催化剂中铂族金属的方法。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种酸洗污泥捕集失效催化剂中铂族金属的方法。该方法利用酸洗污泥作为铂族金属捕集剂，不仅有效回收铂族金属，而且降低了反应成本，减少了对环境污染，实现了铂族金属高效绿色回收。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种酸洗污泥捕集失效催化剂中铂族金属的方法，将酸洗污泥进行脱水脱油得到铁合金粉，以所述铁合金粉为铂族金属捕集剂和失效催化剂、造渣剂进行混合、熔炼，形成富含铂族金属铁合金。
进一步地，将酸洗污泥进行脱水脱油的条件控制为：脱水温度100～120℃，脱水时间10～120min;脱油温度180～320℃，脱油时间10～120min。
进一步地，控制铁合金粉、失效催化剂和造渣剂三者的质量比为：铁合金粉5～20wt%、失效催化剂50～70%wt%、造渣剂20～35wt%，三者总量为100wt%。
进一步地，将失效催化剂进行破碎后再和所述铁合金粉及所述造渣剂混合，破碎后失效催化剂的粒径为0.1～20mm;
所述失效催化剂为失效汽车催化剂、失效石油催化剂、失效化工催化剂的一种或一种以上。
进一步地，所述造渣剂包括CaO和Na2CO3、CaF2、硼砂中的一种或一种以上;
在铁合金粉、失效催化剂、和造渣剂三者的混合物中，造渣剂各组分的加入量分别为CaO 15～30wt%、Na2CO3 0～20wt%、CaF2 0～5wt%、硼砂0～5wt%。
进一步地，将铁合金粉、失效催化剂、和造渣剂三者的混合物进行熔炼，熔炼温度1300～1600℃，熔炼时间30～180min，经渣相和铁相分离后获得富含铂族金属铁合金和弃渣;铂族金属捕集率为90.0～99.7%，弃渣铂族金属品位≤5g/t。
本发明的有益技术效果：
1)与传统的重金属(如铅、铜)作为铂族金属捕集剂相比，本发明所述方法采用酸洗污泥为原料制备铂族金属捕集剂，不仅铂族金属捕集率高，而且实现了危险固废无害化利用，避免使用有毒重金属捕集剂，杜绝了重金属污染，具有铂族金属回收率高、工艺简单、无污染、成本低、适用性广，易于工业化生产的优点。
2)本发明所述方法采用酸洗污泥经脱水脱油制备铁合金，实现了低能耗回收，且制备的铁合金能高效捕集铂族金属;
3)本发明所述方法采用酸洗污泥为原料制备铂族金属捕集剂，实现了酸洗污泥无害化处置高值化利用、协同处置失效催化剂，使其“物尽其用”，降低了原料成本;
4)本发明所述方法所采用的造渣剂中的硼砂、氟化钙与渣相形成共晶相，降低了渣相的熔点，进而降低了熔炼温度和能耗;
5)采用本发明所述方法具有铂族金属捕集率高(90%以上)、弃渣中铂族金属含量低(≤5g/t)的优点;
6)本发明所述方法适用于回收多种含铂族金属的催化剂，如失效汽车催化剂、失效石油催化剂、失效化工催化剂，具有工艺简单、应用范围广，易于工业化生产。