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2020年5月16日15:43:22
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铜捕集法从失效汽车催化剂中回收铂、钯和铑的研究

摘要:采用铜捕集法从失效汽车催化剂中回收铂族金属,重点研究了CaO/SiO2质量比、捕集剂、熔炼温度和时间、以及还原剂对Pt、Pd和Rh回收率的影响。结果表明,在CaO/SiO2=1.05,CuO配比35%~40%,还原剂配比6%,熔炼温度1400℃,熔炼时间5h的条件下,Pt、Pd和Rh回收率分别为98.2%、99.2%和97.6%。

关键词:有色金属冶金;铂族金属;铜捕集法;失效汽车催化剂;回收

铂族金属(PGM)包括铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)、 钌(Ru)、铱(Ir)和锇(Os)共 6 种元素。我国铂族金属 矿产资源十分贫乏,远景储量仅为 350 t,但铂族金 属年需求量超过 160 t[1-2],供需矛盾突出。汽车催 化剂主要用来将尾气中的 CO、未燃尽的 CHx及 NOx 转变为无毒的 CO2、H2O 和 N2。目前在汽车中应用 最广泛的是以堇青石为担体的蜂窝状催化剂,铂族 金属(主要是 Pt、Pd 和 Rh)以高活性、微粒状的金属 颗粒涂覆在担体表面。截至 2016 年底,我国汽车保 有量达 1.94 亿辆,80%左右的汽车安装了催化剂用 来净化尾气[3]。随着汽车催化剂使用寿命到达年限 以及汽车的报废,每年产生大量的失效汽车催化剂, 是最重要的铂族金属二次资源。铂族金属二次资源 高效回收对解决我国铂族金属矿产资源匮乏、供需 矛盾问题具有重要意义。 目前,从失效汽车催化剂中回收铂族金属的主 要工艺可分为湿法和火法工艺[4-7]。湿法工艺一般是 将 Pt、Pd 和 Rh 活性组分溶解而与担体分离,主要 包括常压氧化溶解法和加压氰化溶解法。由于催化 剂使用过程中,局部温度很高,Pd 和 Rh 被氧化形 成 PdO 和 Rh2O3 等难溶的氧化物,采用湿法工艺很 难完全溶解被包裹的铂族金属,导致金属回收率低, 且废液、废气对环境污染严重等问题。火法工艺包 括熔炼捕集法(铅捕集、铁捕集、铜捕集、锍捕集等)、 氯化挥发法等,部分金属捕集法在国外已经得到了 工业应用[8-9]。 本文在前期研究的基础上[10],以失效汽车催化 剂为研究对象,采用还原熔炼铜捕集法回收铂、钯 和铑,研究了 CaO/SiO2 重量比、捕集剂氧化铜配比、 熔炼温度、熔炼时间、还原剂配比等对 Pt、Pd 和 Rh 回收率的影响。

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