[发明专利]从失效汽车催化剂中回收贵金属的方法

说明书

技术领域

本发明涉及失效汽车催化剂资源综合利用领域，尤其采用等离子熔炼技术富集贵金属的方法。

背景技术

由于贵金属铂钯铑对汽车尾气特有的净化能力，每年超过60%的铂、钯、铑都用于生产汽车催化剂。2011年，全球汽车催化剂中的铂用量达到了96.6吨，钯为187.6吨，铑为22.1吨，从失效汽车催化剂回收的铂为38.1吨，钯为51.5吨，铑为8.7吨。尽管很多机构都在研究新型催化剂来取代或减少贵金属的使用量，但随汽车数量的增加和环保标准的提高，贵金属的需求还会进一步增长。

汽车尾气催化剂的种类有很多，最早的是以γ-Al2O3为载体的颗粒状催化剂，现在最常用的是以堇青石（2MgO·2Al2O3·5SiO2）为载体的蜂窝状催化剂，载体表面是γ-Al2O3涂层（重量为催化剂的10%），起催化作用的铂族金属就分散在涂层中。由于汽车的大小和型号不同，汽车尾气催化剂中铂族金属的含量差别较大。铂、钯、铑三种金属的比例也没有统一的标准，三种金属总含量为1000～3000g/t。在使用过程中，钯、铑会氧化形成PdO、Rh2O3等难溶氧化物，用过的催化剂还含有锰、碳、硫和磷等杂质，在去壳过程中，又会有硅、铁和铬等混杂进废催化剂中。高温下，γ-Al2O3涂层部分也会转变为难溶于酸的α-Al2O3。由于原料组成差别大、杂质含量高且复杂，所以汽车尾气废催化剂的处理难度较大。目前，从汽车废催化剂中回收铂族金属分为湿法和火法工艺。

湿法工艺：汽车尾气催化剂多是以堇青石为载体的蜂窝状催化剂，湿法处理这种汽车尾气废催化剂一般都是将铂族金属活性组分溶解。由于技术相对简单，设备投资较小，湿法工艺回收废催化剂中铂族金属的研究比较多，其大致工艺流程为：废催化剂磨碎后，用酸溶液处理，使铂族金属溶解进入溶液与载体分离。工艺的核心在于浸出过程，按照浸出压力可以分为常压化学溶解法和加压化学溶解法。

火法工艺：由于湿法存在着诸多问题，很多研究人员倾向用火法工艺富集汽车尾气废催化剂中的铂族金属。很多国际知名的贵金属公司都采用火法富集铂族金属。火法工艺利用熔融状态的铅、铜、铁、镍等捕集金属或利用硫化铜、硫化镍、硫化铁对铂族金属具有特殊的亲合力实现铂族金属的转移和富集。大致工艺包括粉碎、配料、造粒、熔炼造渣、吹炼等过程。最后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。同时，由于无铅汽油的使用，废催化剂的含铅量大大降低，避免了火法工艺中铅污染的难题。

CN200910094112.7发明涉及一种从失效汽车催化剂中回收贵金属的方法，该方法流程为：（1）将失效汽车催化剂与还原剂、添加剂及捕集剂混；（2）将混合后的物料放入黏土石墨坩埚中置于电炉内或在电弧炉内进行熔炼，获得贵金属相；（3）选择性浸出贵金属相中的贱金属，即可得到贵金属富集物，贵金属富集物精炼产出铂钯铑产品。

CN200910094317.5发明涉及一种从失效汽车催化剂中回收贵金属的方法，该方法流程为：（1）湿法浸出失效汽车催化剂中的贵金属，浸出液置换获得贵金属精矿；（2）火法捕集残渣中的贵金属获得贵金属相，选择性浸出其中的贱金属，即可得到贵金属精矿；（3）合并以上两步的贵金属精矿进行精炼产出铂钯铑产品。

发明内容

本发明目的是提供一种采用等离子熔炼技术从失效汽车催化剂中回收贵金属的方法。

本发明采用以下技术实现上述目的：

（1）物料前期处理

物料前期处理对贵金属的回收率有很大的影响，必须满足以下要求：

失效堇青石（2MgO·2Al₂O₃·5SiO₂）为载体的汽车催化剂：铂钯铑总含量范围为1000-3000克/吨，将其球磨粒度范围为0.074-0.5mm，水份小于2%；

磁铁矿：Fe₃O₄的含量范围为95-98%，将磁铁矿破碎至粒度范围为0.3-0.6mm。

冶金焦炭：C的含量范围为90-93%，将其破碎至粒度范围为0.1-2mm；

石灰：CaO的含量范围为96-99%，将其破碎至粒度范围为0.5-1mm；

萤石矿：CaF₂的含量范围为65-80%，将其破碎至粒度范围1-3mm；

（2）配料、混料