[发明专利]熔炼富集-湿法分离工艺从失效汽车催化剂中提取贵金属的方法

说明书

技术领域

本发明涉及从失效汽车催化剂中提取贵金属的方法，具体涉及从含有铂族金属的失效汽车催化剂或其它含有低品位贵金属的物料中回收贵金属的方法。

背景技术

汽车通常行驶8万公里里程后报废，其尾气催化剂中铂族金属需要进行回收，因此汽车尾气催化剂被称为“可循环再生的铂矿”。2009年我国用于汽车催化剂中的铂钯铑约为25吨，成为世界上第一大铂族金属消费国。而我国矿山铂族金属产量仅为1吨，因此极大部分铂族金属依赖于进口。各国政府也很重视汽车废催化剂的回收，仅2008年，从废汽车催化剂中回收了铂31.3t、钯32.6t、铑6.4t。截止2010年，中国汽车保有量为8500万辆，成为全球第二大汽车保有国。未来数年，汽车催化剂将开始大量进入报废期，大批汽车催化剂需要进行回收处理。

目前，从汽车催化剂中回收铂族金属的工艺主要有全湿法和火法富集-湿法分离提纯两大类。

全湿法工艺又分为常压化学溶解法和加压化学溶解法；

常压湿法过程中常采用水溶液氯化法溶解铂族金属，再从滤液中用置换法或沉淀法回收铂族金属。常压浸出的技术比较成熟，对设备的要求也不高，很多回收企业都采用这种方法；但金属浸出率低，铂、钯约为90%，铑低于70%，氯化不溶渣中铂族金属的含量仍然很高，为100～200g/t，远远高于铂族金属矿石，需要进一步处理，而且，浸出过程中都会产生大量的废水、废气，对环境的影响较大。

加压氰化处理汽车催化剂，在高压釜中用氰化钠溶液于高温、加压条件下浸出催化剂，贵金属形成可溶的氰化络合物进入溶液，浸出率较高，铂、钯、铑的浸出率分别可达到了98%、99%、96%。过滤后将滤液返回高压釜，250℃保温1h，使氰化物分解，铂钯铑从溶液中沉淀析出，实现贵金属的富集，同时过量的氰化钠也会分解。加压氰化法减少了对设备的腐蚀，但是要大量使用剧毒的氰化钠，可能带来较大的危险。而且对于用过的废催化剂，加压氰化浸出法还是未能克服湿法过程中铂族金属浸出率不高、浸出率不稳定（甚至相差10%～15%）等问题。目前此方法还处于研究探索阶段，未见产业化的报道。

总之湿法工艺的主要缺点是不溶渣中铂族金属含量偏高（100g~200g/t），铂族金属的回收率偏低（低于90%）。另外，产生大量的废水（1吨物料产生20吨~30吨废水）也限制了湿法工艺的应用。

火法工艺利用熔融的贱金属及其硫化物对铂族金属具有特殊的亲合力实现铂族金属的捕集富集，再用湿法处理含有铂族金属的合金或锍，实现铂族金属的回收、提纯。其中：有铅捕集、铜捕集、镍捕集等方法，但因存在各自的缺陷，应用受到限制。如铅捕集法因铑的回收率低、铅挥发对操作人员和周边环境危害大，很少应用；铜捕集法，为处理得到的铜合金，需要建立铜电解车间，投资较大；镍的价格较高，捕集物后续处理麻烦，故镍捕集法未见工业应用报道。火法工艺的优点是铂族金属收率高，弃渣中铂族金属含量一般低于20g/t，废水产生量很少，对环境压力小；其缺点是该技术难度大，设备投资多，需要的配套条件复杂。

  等离子熔炼法富集法：将废催化剂、捕集剂、熔剂CaO、还原剂C及附剂等混合后投入到等离子电弧炉内，利用高温等离子焰加热物料，在温度高达到1500～1650℃下完成捕集熔炼，使贵金属积聚，并沉降到炉底的捕集相中，实现含贵金属的捕集相与作为载体的炉渣相分离。等离子体熔炼的热源强度高、生产效率高、富集倍数大、流程简短、操作稳定、废气量少。但受设备投资较高、维护复杂、操作技术难度大、耗材使用寿命较短等因素的影响，目前国内还未实现工业应用。

发明内容

本发明目的是针对现有全湿法处理汽车催化剂技术中贵金属回收率低、试剂耗量大、环保负担重的问题，提供一种新的火法富集技术并结合成熟的贵金属精矿精炼提纯工艺，形成新的废催化剂处理工艺流程，使单位产品消耗量下降、污染物减少、流程缩短、适应性增强、贵金属回收率大幅提高、成本降低，以显著提高经济和环境效益。

本发明目的通过以下方法实现，包括以下步骤：

1）将失效汽车催化剂破碎和磨粉，破碎和磨粉设备配备有收尘系统，以充分回收催化剂粉尘，减少催化剂的损失；

2）将步骤（1）得到的催化剂粉末与贵金属捕集剂、熔剂和还原剂等辅料按比例混合均匀并制粒烘干后作为炉料备用，用电弧炉高温熔炼，熔炼过程在1350℃~1500℃下进行，每个批次炉料保温熔炼1~3小时，熔炼完成后，熔融炉渣和富集了贵金属的合金相分别从电弧炉的不同放出口排出、冷却，合金相为块状物；