專利名稱：熔煉富集-濕法分離工藝從失效汽車催化劑中提取貴金屬的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從失效汽車催化劑中提取貴金屬的方法，具體涉及從含有鉬族金屬的失效汽車催化劑或其它含有低品位貴金屬的物料中回收貴金屬的方法。
背景技術(shù)：
汽車通常行駛8萬公里里程后報(bào)廢，其尾氣催化劑中鉬族金屬需要進(jìn)行回收，因此汽車尾氣催化劑被稱為“可循環(huán)再生的鉬礦”。2009年我國用于汽車催化劑中的鉬鈀銠約為25噸，成為世界上第一大鉬族金屬消費(fèi)國。而我國礦山鉬族金屬產(chǎn)量僅為1噸，因此極大部分鉬族金屬依賴于進(jìn)口。各國政府也很重視汽車廢催化劑的回收，僅2008年，從廢汽車催化劑中回收了鉬31. 3t、鈀32. 6t、銠6. 4t。截止2010年，中國汽車保有量為8500萬輛，成為全球第二大汽車保有國。未來數(shù)年，汽車催化劑將開始大量進(jìn)入報(bào)廢期，大批汽車催化劑需要進(jìn)行回收處理。目前，從汽車催化劑中回收鉬族金屬的工藝主要有全濕法和火法富集-濕法分離提純兩大類。全濕法工藝又分為常壓化學(xué)溶解法和加壓化學(xué)溶解法；
常壓濕法過程中常采用水溶液氯化法溶解鉬族金屬，再從濾液中用置換法或沉淀法回收鉬族金屬。常壓浸出的技術(shù)比較成熟，對設(shè)備的要求也不高，很多回收企業(yè)都采用這種方法；但金屬浸出率低，鉬、鈀約為90%，銠低于70%，氯化不溶渣中鉬族金屬的含量仍然很高， 為100 200g/t，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鉬族金屬礦石，需要進(jìn)一步處理，而且，浸出過程中都會產(chǎn)生大量的廢水、廢氣，對環(huán)境的影響較大。加壓氰化處理汽車催化劑，在高壓釜中用氰化鈉溶液于高溫、加壓條件下浸出催化劑，貴金屬形成可溶的氰化絡(luò)合物進(jìn)入溶液，浸出率較高，鉬、鈀、銠的浸出率分別可達(dá)到了 98%、99%、96%。過濾后將濾液返回高壓釜，250°C保溫lh，使氰化物分解，鉬鈀銠從溶液中沉淀析出，實(shí)現(xiàn)貴金屬的富集，同時(shí)過量的氰化鈉也會分解。加壓氰化法減少了對設(shè)備的腐蝕，但是要大量使用劇毒的氰化鈉，可能帶來較大的危險(xiǎn)。而且對于用過的廢催化劑， 加壓氰化浸出法還是未能克服濕法過程中鉬族金屬浸出率不高、浸出率不穩(wěn)定(甚至相差 10% 15%)等問題。目前此方法還處于研究探索階段，未見產(chǎn)業(yè)化的報(bào)道?？傊疂穹üに嚨闹饕秉c(diǎn)是不溶渣中鉬族金屬含量偏高(100g 200g/t)，鉬族金屬的回收率偏低(低于90%)。另外，產(chǎn)生大量的廢水(1噸物料產(chǎn)生20噸 30噸廢水)也限制了濕法工藝的應(yīng)用?；鸱üに?yán)萌廴诘馁v金屬及其硫化物對鉬族金屬具有特殊的親合力實(shí)現(xiàn)鉬族金屬的捕集富集，再用濕法處理含有鉬族金屬的合金或锍，實(shí)現(xiàn)鉬族金屬的回收、提純。其中有鉛捕集、銅捕集、鎳捕集等方法，但因存在各自的缺陷，應(yīng)用受到限制。如鉛捕集法因銠的回收率低、鉛揮發(fā)對操作人員和周邊環(huán)境危害大，很少應(yīng)用；銅捕集法，為處理得到的銅合金，需要建立銅電解車間，投資較大；鎳的價(jià)格較高，捕集物后續(xù)處理麻煩，故鎳捕集法未見工業(yè)應(yīng)用報(bào)道?；鸱üに嚨膬?yōu)點(diǎn)是鉬族金屬收率高，棄渣中鉬族金屬含量一般低于 20g/t，廢水產(chǎn)生量很少，對環(huán)境壓力??；其缺點(diǎn)是該技術(shù)難度大，設(shè)備投資多，需要的配套條件復(fù)雜。等離子熔煉法富集法將廢催化劑、捕集劑、熔劑CaO、還原劑C及附劑等混合后投入到等離子電弧爐內(nèi)，利用高溫等離子焰加熱物料，在溫度高達(dá)到1500 1650°C下完成捕集熔煉，使貴金屬積聚，并沉降到爐底的捕集相中，實(shí)現(xiàn)含貴金屬的捕集相與作為載體的爐渣相分離。等離子體熔煉的熱源強(qiáng)度高、生產(chǎn)效率高、富集倍數(shù)大、流程簡短、操作穩(wěn)定、 廢氣量少。但受設(shè)備投資較高、維護(hù)復(fù)雜、操作技術(shù)難度大、耗材使用壽命較短等因素的影響，目前國內(nèi)還未實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是針對現(xiàn)有全濕法處理汽車催化劑技術(shù)中貴金屬回收率低、試劑耗量大、環(huán)保負(fù)擔(dān)重的問題，提供一種新的火法富集技術(shù)并結(jié)合成熟的貴金屬精礦精煉提純工藝，形成新的廢催化劑處理工藝流程，使單位產(chǎn)品消耗量下降、污染物減少、流程縮短、適應(yīng)性增強(qiáng)、貴金屬回收率大幅提高、成本降低，以顯著提高經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。本發(fā)明目的通過以下方法實(shí)現(xiàn)，包括以下步驟
1)將失效汽車催化劑破碎和磨粉，破碎和磨粉設(shè)備配備有收塵系統(tǒng)，以充分回收催化劑粉塵，減少催化劑的損失；
2)將步驟(1)得到的催化劑粉末與貴金屬捕集劑、熔劑和還原劑等輔料按比例混合均勻并制粒烘干后作為爐料備用，用電弧爐高溫熔煉，熔煉過程在1350°C 1500°C下進(jìn)行，每個(gè)批次爐料保溫熔煉廣3小時(shí)，熔煉完成后，熔融爐渣和富集了貴金屬的合金相分別從電弧爐的不同放出口排出、冷卻，合金相為塊狀物；
以上所述的貴金屬捕集劑為鐵粉或鐵礦粉或硫鐵礦粉之一，熔劑為石英砂或蘇打粉或石灰粉或硼砂粉或螢石粉之一，還原劑為焦炭粉或原煤粉或木炭粉之一；
催化劑與輔料的重量比為催化劑捕集劑熔劑還原劑 =10 Γ6 3 9 0. 5 0. 8 ；
3)將步驟(2)合金相塊狀物置入1350°C 1500°C下重熔后制粉，獲得粒度<160目的合金粉末，以便后續(xù)工藝容易浸出；
4)將步驟(3)得到的粉狀合金投入裝有濃度稀硫酸溶液的反應(yīng)釜中進(jìn)行選擇性浸出分離賤金屬，該溶液中硫酸濃度1 N飛N、浸出溫度30°C、(TC、浸出時(shí)間4、小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后真空過濾、水洗滌3次，獲得主要含硫酸亞鐵成分硫酸鹽濾液及貴金屬精礦。5)將步驟(4)得到的貴金屬精礦轉(zhuǎn)入精煉工序以產(chǎn)出鉬鈀銠產(chǎn)品。所述步驟(3)進(jìn)一步為取步驟(2)的塊狀合金，投入200KW水霧化金屬粉末制粉設(shè)備，使塊狀合金經(jīng)1350°C 1500°C下重熔后，通過水霧化制粉獲得粒度<160目的合金粉末。所述步驟(4)所得的硫酸鹽濾液經(jīng)濃縮后結(jié)晶獲得硫酸亞鐵晶體。以上步驟(5)所述的貴金屬精礦轉(zhuǎn)入精煉工序產(chǎn)出鉬鈀銠產(chǎn)品屬于目前文獻(xiàn)記載已在企業(yè)生產(chǎn)中成熟使用的技術(shù)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和先進(jìn)性1)貴金屬回收率大幅度提高；失效汽車催化劑一般含有1500 2000克/噸的貴金屬， 用原有傳統(tǒng)濕法工藝處理后的殘?jiān)匈F金屬含量為200克/噸左右，還有7至10%的貴金屬仍留在渣中，必須進(jìn)一步處理才能盈利。而利用本發(fā)明工藝，一次就能把殘?jiān)械馁F金屬降到<5克/噸，殘?jiān)梢灾苯訏仐?，在殘?jiān)袚p失小于0. 3%，經(jīng)濟(jì)效益大幅提高。2)處理能力成倍提高。由于熔煉富集在高溫條件下進(jìn)行，它是一種高強(qiáng)度的冶金方法，物料的處理速度要比傳統(tǒng)濕法處理快得多，通常能提高4至5倍。3)有效降低環(huán)保壓力。熔煉富集后進(jìn)入濕法處理的物料數(shù)量僅為原來的約1/5， 單位產(chǎn)品酸耗量下降80%，既提高了濕法設(shè)備的利用率，又降低了試劑的消耗、減少了污染； 熔煉爐渣可作為建筑材料的原材料綜合利用，不會帶來廢渣污染。4)綜合利用較好。選擇性浸出分離賤金屬的溶液直接生產(chǎn)硫酸亞鐵結(jié)晶體，可供銷售。歸納上述，本發(fā)明結(jié)合新開發(fā)的火法富集技術(shù)與成熟的貴金屬精礦精煉提純工藝，形成了全新的廢汽車催化劑處理工藝流程，提高了金屬回收率、節(jié)能降耗明顯、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益顯著，將顯著提升中國在處理廢催化劑、回收利用其中稀貴和有色金屬技術(shù)水平和能力。


圖1為本發(fā)明實(shí)施的工藝原則流程圖
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。實(shí)施例包括但不限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。
具體實(shí)施例方式1、富集熔煉
失效汽車催化劑經(jīng)破碎和磨粉后，按催化劑與輔料的重量比為催化劑捕集劑熔齊U:還原劑=10 Γ6 3、 0.5、. 8混合均勻，制粒、烘干，作為爐料備用。樣品配比為
1)催化劑鐵礦粉硼砂粉焦炭粉=10 3 4 0. 5
2)催化劑硫鐵礦粉螢石粉木炭粉=10 1 6 0. 6
3)催化劑鐵礦粉蘇打粉原煤粉=10 5 3 0. 6
4)催化劑鐵礦粉石灰粉焦炭粉=10 6 5 0. 7
5)催化劑硫鐵礦粉石英砂焦炭粉=10 5 9 0. 8
6)催化劑硫鐵礦粉石灰粉原煤粉=10 6 8 0. 6
熔煉中，將爐料投入電弧爐中在高溫下熔煉廣3小時(shí)，直到貴金屬與載體的有效徹底分離后，分別放出熔煉爐渣和富集了貴金屬的合金相。分析以上抽樣結(jié)果的鉬鈀銠含量，結(jié)果如下表
權(quán)利要求
1.熔煉富集-濕法分離工藝從失效汽車催化劑中提取貴金屬的方法，該方法包括以下步驟1)將失效汽車催化劑破碎和磨粉，破碎和磨粉設(shè)備配備有收塵系統(tǒng)，以充分回收催化劑粉塵，減少催化劑的損失；2)將步驟(1)得到的催化劑粉末與貴金屬捕集劑、熔劑和還原劑等輔料按比例混合均勻并制粒烘干后作為爐料備用，用電弧爐高溫熔煉，熔煉過程在1350°C 1500°C下進(jìn)行，每個(gè)批次爐料保溫熔煉廣3小時(shí)，熔煉完成后，熔融爐渣和富集了貴金屬的合金相分別從電弧爐的不同放出口排出、冷卻，合金相為塊狀物；以上所述的貴金屬捕集劑為鐵粉或鐵礦粉或硫鐵礦粉之一，熔劑為石英砂或蘇打粉或石灰粉或硼砂粉或螢石粉之一，還原劑為焦炭粉或原煤粉或木炭粉之一；催化劑與輔料的重量比為催化劑捕集劑熔劑還原劑 =10 Γ6 3 9 0. 5 0. 8 ；3)將步驟(2)合金相塊狀物置入1350°C 1500°C下重熔后制粉，獲得粒度<160目的合金粉末，以便后續(xù)工藝容易浸出；4)將步驟(3)得到的粉狀合金投入裝有濃度稀硫酸溶液的反應(yīng)釜中進(jìn)行選擇性浸出分離賤金屬，該反應(yīng)釜中溶液的硫酸濃度1 N飛N、浸出溫度30°C、(TC、浸出時(shí)間4、小時(shí)， 反應(yīng)結(jié)束后真空過濾、水洗滌3次，獲得含硫酸亞鐵為主的硫酸鹽濾液及貴金屬精礦；5)將步驟(4)得到的貴金屬精礦轉(zhuǎn)入精煉工序以產(chǎn)出鉬、鈀、銠產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(3)進(jìn)一步為取步驟(2)的塊狀合金，投入200KW水霧化金屬粉末制粉設(shè)備，使塊狀合金經(jīng)1350°C 1500°C下重熔后，通過水霧化制粉獲得粒度<160目的合金粉末。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于將步驟(4)所得的硫酸鹽濾液經(jīng)濃縮后結(jié)晶，獲得硫酸亞鐵晶體。
全文摘要
熔煉富集-濕法分離工藝從失效汽車催化劑中提取貴金屬的方法，涉及一種從汽車催化劑中提取鉑族金屬的方法。本發(fā)明步驟包括有將催化劑與熔劑等輔料混合均勻后經(jīng)熔煉過程把貴金屬富集在合金相中；合金相粉化后經(jīng)酸性溶劑選擇性浸出分離賤金屬并獲得貴金屬精礦；對貴金屬精礦進(jìn)行精煉產(chǎn)出貴金屬產(chǎn)品。本發(fā)明與單一濕法處理流程相比較具有明顯的優(yōu)勢單位產(chǎn)品試劑消耗量及污染物大幅減少，貴金屬回收率大幅提高、縮短流程、成本降低，經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益顯著提高。
文檔編號C22B11/00GK102534226SQ201210060308
公開日2012年7月4日 申請日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月9日
發(fā)明者干方良 申請人:干方良