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
技術領域：
本發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：
汽車通常行駛8萬公里里程后報廢，其尾氣催化劑中鉬族金屬需要進行回收，因此汽車尾氣催化劑被稱為“可循環再生的鉬礦”。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國。而我國礦山鉬族金屬產量僅為1噸，因此極大部分鉬族金屬依賴于進口。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。未來數年，汽車催化劑將開始大量進入報廢期，大批汽車催化劑需要進行回收處理。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溶解法和加壓化學溶解法；
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。常壓浸出的技術比較成熟，對設備的要求也不高，很多回收企業都采用這種方法；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，遠遠高于鉬族金屬礦石，需要進一步處理，而且，浸出過程中都會產生大量的廢水、廢氣，對環境的影響較大。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合物進入溶液，浸出率較高，鉬、鈀、銠的浸出率分別可達到了 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，實現貴金屬的富集，同時過量的氰化鈉也會分解。加壓氰化法減少了對設備的腐蝕，但是要大量使用劇毒的氰化鈉，可能帶來較大的危險。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，未見產業化的報道?？傊疂穹üに嚨闹饕秉c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，產生大量的廢水(1噸物料產生20噸 30噸廢水)也限制了濕法工藝的應用。火法工藝利用熔融的賤金屬及其硫化物對鉬族金屬具有特殊的親合力實現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，實現鉬族金屬的回收、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，應用受到限制。如鉛捕集法因銠的回收率低、鉛揮發對操作人員和周邊環境危害大，很少應用；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；鎳的價格較高，捕集物后續處理麻煩，故鎳捕集法未見工業應用報道?；鸱üに嚨膬烖c是鉬族金屬收率高，棄渣中鉬族金屬含量一般低于 20g/t，廢水產生量很少，對環境壓力小；其缺點是該技術難度大，設備投資多，需要的配套條件復雜。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，利用高溫等離子焰加熱物料，在溫度高達到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，實現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度高、生產效率高、富集倍數大、流程簡短、操作穩定、 廢氣量少。但受設備投資較高、維護復雜、操作技術難度大、耗材使用壽命較短等因素的影響，目前國內還未實現工業應用。

發明內容
本發明目的是針對現有全濕法處理汽車催化劑技術中貴金屬回收率低、試劑耗量大、環保負擔重的問題，提供一種新的火法富集技術并結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，使單位產品消耗量下降、污染物減少、流程縮短、適應性增強、貴金屬回收率大幅提高、成本降低，以顯著提高經濟和環境效益。本發明目的通過以下方法實現，包括以下步驟
1)將失效汽車催化劑破碎和磨粉，破碎和磨粉設備配備有收塵系統，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下進行，每個批次爐料保溫熔煉廣3小時，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釜中進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、浸出時間4、小時，反應結束后真空過濾、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入精煉工序以產出鉬鈀銠產品。所述步驟(3)進一步為取步驟(2)的塊狀合金，投入200KW水霧化金屬粉末制粉設備，使塊狀合金經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濃縮后結晶獲得硫酸亞鐵晶體。以上步驟(5)所述的貴金屬精礦轉入精煉工序產出鉬鈀銠產品屬于目前文獻記載已在企業生產中成熟使用的技術。本發明與現有技術的相比，具有以下優點和先進性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， 用原有傳統濕法工藝處理后的殘渣中貴金屬含量為200克/噸左右，還有7至10%的貴金屬仍留在渣中，必須進一步處理才能盈利。而利用本發明工藝，一次就能把殘渣中的貴金屬降到<5克/噸，殘渣可以直接拋棄，在殘渣中損失小于0. 3%，經濟效益大幅提高。2)處理能力成倍提高。由于熔煉富集在高溫條件下進行，它是一種高強度的冶金方法，物料的處理速度要比傳統濕法處理快得多，通常能提高4至5倍。3)有效降低環保壓力。熔煉富集后進入濕法處理的物料數量僅為原來的約1/5， 單位產品酸耗量下降80%，既提高了濕法設備的利用率，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硫酸亞鐵結晶體，可供銷售。歸納上述，本發明結合新開發的火法富集技術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、節能降耗明顯、經濟和環境效益顯著，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水平和能力。


圖1為本發明實施的工藝原則流程圖
以下結合附圖對本發明做進一步說明。實施例包括但不限制本發明保護的范圍。
具體實施例方式1、富集熔煉
失效汽車催化劑經破碎和磨粉后，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，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。分析以上抽樣結果的鉬鈀銠含量，結果如下表
權利要求
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，破碎和磨粉設備配備有收塵系統，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下進行，每個批次爐料保溫熔煉廣3小時，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釜中進行選擇性浸出分離賤金屬，該反應釜中溶液的硫酸濃度1 N飛N、浸出溫度30°C、(TC、浸出時間4、小時， 反應結束后真空過濾、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入精煉工序以產出鉬、鈀、銠產品。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟(3)進一步為取步驟(2)的塊狀合金，投入200KW水霧化金屬粉末制粉設備，使塊狀合金經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.根據權利要求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濃縮后結晶，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。本發明步驟包括有將催化劑與熔劑等輔料混合均勻后經熔煉過程把貴金屬富集在合金相中；合金相粉化后經酸性溶劑選擇性浸出分離賤金屬并獲得貴金屬精礦；對貴金屬精礦進行精煉產出貴金屬產品。本發明與單一濕法處理流程相比較具有明顯的優勢單位產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，經濟和環境效益顯著提高。
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 優先權日2012年3月9日
發明者干方良 申請人:干方良