一种低温熔炼回收废催化剂中铂族金属的方法与流程

1.本发明属于铂族金属回收领域，涉及一种低温熔炼回收废催化剂中铂族金属的方法。


背景技术：

2.铂族金属具有高稳定性、耐高温和催化活性好等优异的理化性能，广泛用于汽车、石油、化工、航空航天等领域。但我国铂族金属储量少，用量大，对外依存度高，供需矛盾十分突出。如何实现从废催化剂中高效回收铂族金属是急需解决的关键技术。
3.目前，对于铝基废催化剂中铂族金属回收方法包括湿法、火法，其中以湿法溶解为主，即在酸性环境中通过各种氧化剂溶解铂族金属，实现铂族金属与载体分离的效果。但是湿法工艺产生大量的废水，且溶解铂族金属过程易产生有毒气体，环境污染严重。
4.火法熔炼富集方法具有处理量大，回收效率高等优点，已成为研究的热点。中国发明专利(cn201510797358.6)公开了以镍锍为捕集剂，氧化钙、二氧化硅为造渣剂，在1400
‑
1450℃熔融捕集废催化剂中的铂族金属，其中镍为有毒重金属且熔炼过程产生so2气体。
5.中国发明专利(cn201710856842.0)公开了一种微波加热熔融捕集铀族金属的方法，以ni3s2为捕集剂，添加硼砂、碳酸纳、碳酸氢纳、氢氧化纳、过氧化纳、甲基纤维素中的至少一种造渣，在1050
‑
1200℃微波捕集废催化剂中的铂族金属，该方法具有熔炼温度低、捕集率高的优点，但捕集过程产生so2为有毒气体，具有一定的环境风险。
6.中国发明专利(cn201811156196.8)公开了一种废弃线路板与汽车尾气废催化剂协同资源化的方法，本质是采用铜捕集废催化剂中的铂族金属，回收率超过98％，存在重金属污染严重以及二噁英排放的危险。
7.中国发明专利(cn201911145745.6)公开了一种从vocs废催化剂中回收铂族金属的方法，具体以fes2为捕集剂，通过添加氧化钙、碳酸钠、氟化钙、硼砂等为造渣剂，熔炼温度1000～1700℃，铂族金属捕集效果好，但存在产生so2气体，渣量大等缺点。


技术实现要素：

8.针对现有技术中废催化剂回收铂族金属湿法存在试剂消耗大、废水难处理及火法熔炼中镍铅捕集法存在的重金属污染、高温铁捕集法存在的温度高、能耗高的技术问题，本发明的目的在于提供一种低温熔炼回收废催化剂中铂族金属的方法，采用金属捕集法在较低温度下实现回收废催化剂中铂族金属的方法，降低冶炼操作难度和能耗，实现铂族金属的绿色、低成本、渣量少和铂族金属高回收率。
9.为了达到上述目的，本发明提供以下技术方案：一种低温熔炼回收废催化剂中铂族金属的方法，包括以下步骤：
10.(1)将废催化剂、造渣熔剂、捕集剂、还原剂按设定比例混匀；
11.(2)将混匀后的物料在1000～1200℃温度条件下熔炼，反应预定时间后，渣相浮于合金液相表面，固液分离，得到含铂族金属的合金；
12.所述的捕集剂包含铜、锡和镍，按照铜锡镍合金组成范围为cu：sn：ni摩尔比＝(10～70)：(30～80)：(0～10)配制；
13.(3)回收所得含铂族金属的合金，经过酸解、分离、提纯处理后得到铂族金属。
14.进一步，所述的铜为铜粉、氧化铜、铜精矿中的一种或多种；所述的锡为锡粉、氧化锡、锡精矿中的一种或多种；所述的镍为镍粉、氧化镍、镍精矿中的一种或多种。
15.进一步，所述的废催化剂为含铂族金属的废催化剂。
16.进一步，所述的废催化剂与捕集剂的质量比为1：(0.2
‑
0.5)。
17.进一步，所述的造渣熔剂包括钠盐、钾盐、硼砂、氟化钙中的一种或多种。
18.进一步，所述的还原剂为焦炭、碳粉、石墨、煤粉的任意一种或多种。
19.本发明的原理在于：
20.根据cu
‑
sn、cu
‑
sn
‑
ni相图可发现锡、镍与铜可形成低共熔点的特点，优化合金组成，铜与锡、镍可形成熔化温度为600
‑
900℃的合金相，铜、锡、镍均为优良捕集剂，可发挥协同作用，提高铂族金属回收率。
21.与现有技术相比，本发明的优点在于：
22.本发明具有熔炼温度低(1000
‑
1200℃)、设备要求低、能耗低、成本低等优点，有利于工业化应用。
23.本发明以工业化应用中常用的捕集剂铜、锡、镍作为优良捕集剂，三种合金元素协同作用，所得铂族金属回收率大于99.5％。
附图说明
24.图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
25.下面通过实施例来进一步说明本发明的具体实施方式，但本发明的具体实施方式不局限于以下实施例。
26.在本发明实施例中，采用的废催化剂的主要成分如下表：
27.表1废催化剂的主要组成
28.sio2/％mgo/％al2o3/％pt/(g/t)pd/(g/t)40.2％10.5％36.1％362.2965.8
29.实施例1
30.一种低温熔炼回收废催化剂中铂族金属的方法，包括以下步骤：
31.(1)将铜粉、锡粉按照70:30配制为捕集剂；
32.(2)将100份含铂族金属废催化剂、50份造渣熔剂(80％硼砂，20％氟化钙)、30份捕集剂、10份石墨粉按比例混匀后在熔炼炉内熔炼，熔炼温度1000℃，反应5小时后，观察渣浮于合金相表面，经渣相与合金分离得到含铂族金属的铜基多金属合金；
33.(3)回收所得含铂族金属的合金，经过酸解、分离、提纯处理后，得到铂族金属，经检测铂族金属回收率大于99.5％。
34.实施例2
35.一种低温熔炼回收废催化剂中铂族金属的方法，包括以下步骤：
36.(1)将铜粉、氧化锡、氧化镍按照60:35:5配制为捕集剂；
37.(2)将100份含铂族金属废催化剂、50份造渣熔剂(60％氧化钠，40％氟化钙)、25份捕集剂、15份石墨粉按比例混匀后在熔炼炉内熔炼，熔炼温度1100℃，反应5小时后，观察渣浮于合金相表面，经渣相与合金分离得到含铂族金属的铜基多金属合金；
38.(3)回收所得含铂族金属的合金，经过酸解、分离、提纯处理后，得到铂族金属，经检测铂族金属回收率大于99.5％。
39.实施例3
40.一种低温熔炼回收废催化剂中铂族金属的方法，包括以下步骤：
41.(1)将铜粉、锡粉、镍粉按照50:40:10配制为捕集剂；
42.(2)将100份含铂族金属废催化剂、50份造渣熔剂(50％硼砂，50％氟化钙)、20份捕集剂、10份石墨粉按比例混匀后在熔炼炉内熔炼，熔炼温度1200℃，反应5小时后，观察渣浮于合金相表面，经渣相与合金分离得到含铂族金属的铜基多金属合金；
43.(3)回收所得含铂族金属的合金，经过酸解、分离、提纯处理后，得到铂族金属，经检测铂族金属回收率大于99.5％。
44.实施例4
45.一种低温熔炼回收废催化剂中铂族金属的方法，包括以下步骤：
46.(1)将铜粉、锡粉、镍粉按照40:55:5配制为捕集剂；
47.(2)将100份含铂族金属废催化剂、50份造渣熔剂(50％氧化钠，50％氟化钙)、25份捕集剂、10份石墨粉按比例混匀后在熔炼炉内熔炼，熔炼温度1150℃，反应5小时后，观察渣浮于合金相表面，经渣相与合金分离得到含铂族金属的铜基多金属合金；
48.(3)回收所得含铂族金属的合金，经过酸解、分离、提纯处理后，得到铂族金属，经检测铂族金属回收率大于99.5％。
49.实施例5
50.一种低温熔炼回收废催化剂中铂族金属的方法，包括以下步骤：
51.(1)将铜粉、锡粉、氧化镍按照30:60:10配制为捕集剂；
52.(2)将100份含铂族金属废催化剂、50份造渣熔剂(70％硼砂，30％氟化钙)、20份捕集剂、12份石墨粉按比例混匀后在熔炼炉内熔炼，熔炼温度1100℃，反应5小时后，观察渣浮于合金相表面，经渣相与合金分离得到含铂族金属的铜基多金属合金；
53.(3)回收所得含铂族金属的合金，经过酸解、分离、提纯处理后，得到铂族金属，经检测铂族金属回收率大于99％。
54.对比例
55.以氧化铜作为捕集剂；将100份含铂族金属废催化剂、40份捕集剂、10份石墨粉按比例混匀后在熔炼炉内熔炼，添加造渣熔剂控制熔渣组成(碱度为0.9，5％氟化钙)，熔炼温度1500℃，反应5小时后，观察渣浮于合金相表面，经渣相与合金分离得到含铂族金属的铜基合金；回收所得含铂族金属的合金，经过酸解、分离、提纯处理后，得到铂族金属，经检测铂族金属回收率大于96.7％。以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。