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一種從一次、二次資源中聯合提取鉑族金屬的方法與流程

文檔序號:12457784閱讀:2055來源:國知局

本發明屬于貴金屬冶金技術領域,具體涉及一種從一次、二次資源中聯合提取鉑族金屬的方法。

技術背景

鉑族金屬因其具有獨特的理化特性,而被廣泛的應用于現代工業中,被稱為“工業維生素”。目前,全球鉑族金屬產能貢獻主要由兩部分組成,其中,來源于銅鎳硫化礦等礦產的鉑族金屬占供應總量的約75%,從失效的汽車尾氣催化劑、石化加氫催化劑等二次資源中回收提取的鉑族金屬占供應總量的約25%。

盡管如此,鉑族金屬礦產資源日趨緊缺、資源壟斷化格局日益嚴重等已成為不爭的事實。而每年有超過60%的鉑、鈀、銠等鉑族金屬作為催化活性組分而用于催化劑的生產中。因此,眾多失效的催化劑也被認為是未來最具開發潛力的鉑族金屬資源。因此,國內外針對以失效催化劑為代表的二次資源中鉑族金屬提取技術與工藝,進行了廣泛而深入的研究。目前,形成的主要技術路線包括濕法與火法兩種。但濕法工藝由于廢水量巨大、鉑族金屬收率低、經濟效益不佳等因素,目前仍未實現大幅工業化。

可見,對于當今從二次資源中回收鉑族金屬而言,火法工藝仍是最具備應用前景的技術路線。火法工藝利用某些重金屬對鉑族金屬具有特殊親和力的性質,將其作為捕收劑與二次資源進行配料后在高溫下熔煉,使鉑、鈀、銠等鉑族金屬被捕集于重金屬锍中而作為進一步提取鉑族金屬的重要原料,載體中的Al2O3等雜質通過造渣除去。

目前,常用的捕收劑包括銅、鎳、鐵、鉛等。其中,鐵捕收劑盡管價格低廉,但其易于二次原料中的Si形成耐高溫、耐酸堿的高硅鐵而對金屬硫形成夾帶,從而造成熔煉過程鉑族金屬收率的下降和后期產物處理難度的增大;鉛捕收劑雖然比重大、易獲得,但其在熔煉過程中易揮發,不僅造成捕收劑損失,也使得作業環境顯著惡化。此外,鉛對于Rh的親和力不足,導致過程Rh的收率不足60%。

銅、鎳對鉑、鈀、銠等具有令人滿意的親和力,且其產出的貴金屬锍易處理、捕收劑易于回收再利用,因此,被認為是較為理想的捕收劑。中國專利CN 100366770等文獻表明,傳統的火法回收工藝,主要采用銅鎳冶煉過程中產出以銅、鎳的氧化物、硫化物及其混合物為主的銅鎳精礦為主要捕收劑,其獲取途徑極度有限,為此類捕收劑的應用提供了一些不利限制。

目前鉑族金屬的一次資源中,與銅鎳硫化礦等伴生的鉑族金屬資源量,占據一次資源總量的85%以上,并常以銅鎳合金、銅置換渣等形式,最終進入鉑、鈀、銠的分離與精煉流程中。對于一次資源的處理,通常將含鉑族金屬約10-30%的物料氯化溶解形成溶液,采用銅粉置換聯合傳統沉淀法進行鉑族金屬的分離與精煉。然而,該工藝并未對銅鎳等有價金屬進行直接性的綜合利用,造成大量銅、鎳的損失的同時,使之進入后續流程,造成除雜流程長、鉑族金屬損失增大。

可見,現有從一次資源中提取鉑族金屬工藝,對銅、鎳等重要有價元素未形成提取工藝。而應用較為廣泛的二次資源火法回收工藝,卻以銅、鎳作為高效捕收劑而具有強烈需求。從目前而言,一次、二次資源的處理工藝,仍處于相互獨立的狀態,造成資源利用率不高、冶煉成本高的問題廣泛存在。



技術實現要素:

本發明目的是針對現有一次、二次資源回收技術的各種缺點而提供一種從一次、二次資源中聯合提取鉑族金屬的方法,該方法可有效提高鉑族金屬資源中鉑族金屬提取水平,實現鉑族金屬一次、二次資源的交互利用,并降低雜質元素對鉑、鈀、銠后續精煉的不利影響。

為解決本發明的技術問題采用如下技術方案:

一種從一次、二次資源中聯合提取鉑族金屬的方法,是利用銅陽極泥、銅鎳合金等一次資源,和廢汽車尾氣催化劑、廢石化加氫催化劑等二次資源為原料,通過充分利用一次資源中的銅鎳等金屬,使之作為二次資源回收的重要原料,實現一次、二次資源的綜合利用與其中鉑族金屬的聯合提取,包括如下步驟:

(1)用質量分數40%的氫氧化鈉溶液或者固體氫氧化鈉將一次資源溶解液調整pH=1-1.5;

(2)在80-85℃下向調整了酸度的料液中加入試劑草酸,并在80-85℃下恒溫反應1-1.5h后,過濾產出銅鎳渣,凈化后液作為原料進行后續鉑族金屬的提取;

(3)將銅鎳渣洗滌,洗滌終點為洗液pH=6-7,100-120℃烘干,500-550℃焙燒使之充分轉化為以銅鎳氧化物為主要存在形式的銅鎳精礦,其中焙燒時間為5-6h;

(4)將銅鎳精礦與廢汽車尾氣催化劑、廢石化加氫催化劑等二次資源分別破碎,并按二次資源與銅鎳精礦質量為1:4-5混合均勻;

(5)將混合物在1300-1400℃下熔融,在1300-1400℃下恒溫2-4h,使以金屬Ni、Cu為主體的熔融金屬锍沉降于金屬氧化物的渣層下方,熔融金屬锍作為提取鉑族金屬的原料進行后續精煉。

所述步驟(2)中試劑草酸加入量為一次資源中每千克Cu和Ni加入3.5-4kg草酸。

所述步驟(2)中凈化后液作為原料進行后續鉑族金屬的提取放的方法包括置換法、化學還原法、離子交換法中的任一一種。

所述步驟(4)中二次資源與銅鎳精礦質量為1:4-5。

所述步驟(4)中銅鎳精礦與廢汽車尾氣催化劑、廢石化加氫催化劑等二次資源分別破碎粒度為60-100目。

所述步驟(5)中熔融溫度為1350℃。

所述熔融金屬锍處理方法為加壓富氧浸出、溶解-電解、溶解-離子交換中的任一一種。

本發明向一次資源溶解產出的鉑族金屬溶液中加入某種試劑進行凈化,凈化后液進行鉑族金屬的分離與精煉,而料液其中的Cu、Ni形成銅鎳渣沉淀而予以分離,將一次資源中的銅、鎳等有價元素進行優先提取,在降低銅鎳雜質累積對后續精煉過程不良影響的同時,并使之形成可用捕收劑,進入二次資源火法流程,將銅鎳渣進行焙燒,使之轉化為以銅鎳氧化物為主要存在形式的銅鎳精礦,與廢汽車催化劑、石化催化劑等鉑族金屬二次原料及石灰石、石英石等試劑共同破碎、混合后,于高溫下進行熔煉,捕集Pt、Pd、Rh等貴金屬,而Al2O3、MgO等雜質則以復雜氧化物的形式被造渣、分離。熔煉完畢后,從富集了貴金屬的銅鎳锍中進一步提取鉑族金屬。本發明的原理是將本發明與現有技術相比具有如下優點:1.一次資源中,Cu、Ni的提取率分別達到96%、99%以上,若采用不引入其他重金屬離子的方法進行后續精煉,Pt、Pd收率可達到99%以上;2.該法從一次資源中提取鉑族金屬,形成的鉑鈀精礦品位可達90%以上;3.該法充分利用了一次資源中的Cu、Ni,在完成鉑族金屬高效提取的同時,實現雜質元素的再利用,降低二次資源火法處理成本;4.采用一次資源產出銅鎳精礦作為捕收劑,Pt、Pd、Rh捕集率分別大于98%、98%、96%,且后續處理工藝成熟,捕收劑易于再回收;5.將該法應用于以一次資源為主的鉑族金屬冶煉單位,可為其二次資源的回收處理提供豐富的捕收劑資源。

附圖說明

圖1為本發明工藝流程圖。

具體實施方式

實施例1

將一次資源溶解液用飽和40%氫氧化鈉溶液調整pH=1,在80℃下向調整了酸度的料液中按照每千克Cu和Ni加入3.5kg草酸加入試劑,并在80℃下恒溫反應1h后,過濾產出銅鎳渣,凈化后液作為原料進行后續鉑族金屬的提取,Cu、Ni的提取率分別達到96.12%、99.09%;將銅鎳渣洗滌,洗滌終點為洗液pH=7,100℃烘干,500℃焙燒使之充分轉化為以銅鎳氧化物為主要存在形式的銅鎳精礦,其中焙燒時間為5h;將銅鎳精礦與廢汽車尾氣催化劑分別破碎,破碎粒度為60目,并按廢汽車尾氣催化劑與銅鎳精礦質量比為1:4混合均勻;將混合物在1300℃下熔融,并恒溫2h,使以金屬Ni、Cu為主體的熔融金屬锍沉降于金屬氧化物的渣層下方,熔融金屬锍作為提取鉑族金屬的原料進行后續精煉,Pt、Pd、Rh捕集率分別為98.02%、98.11%、96.05%。其中熔融金屬锍處理方法為加壓富氧浸出法。

實施例2

將一次資源溶解液用固體氫氧化鈉調整pH=1.5,在80℃下向調整了酸度的料液中按照每千克Cu和Ni加入4kg草酸加入試劑,并在85℃下恒溫反應1.5h后,過濾產出銅鎳渣,凈化后液作為原料進行后續鉑族金屬的提取,Cu、Ni的提取率分別達到96.74%、99.23%;將銅鎳渣洗滌,洗滌終點為洗液pH=7,120℃烘干,550℃焙燒使之充分轉化為以銅鎳氧化物為主要存在形式的銅鎳精礦,其中焙燒時間為6h;將銅鎳精礦與廢汽車尾氣催化劑分別破碎,破碎粒度為100目,并按廢汽車尾氣催化劑與銅鎳精礦質量比為1:5混合均勻;將混合物在1400℃下熔融,并恒溫4h,使以金屬Ni、Cu為主體的熔融金屬锍沉降于金屬氧化物的渣層下方,熔融金屬锍作為提取鉑族金屬的原料進行后續精煉,Pt、Pd、Rh捕集率分別為98.45%、98.33%、96.75%。所述熔融金屬锍處理方法為溶解-電解法。

實施例3

將一次資源溶解液用飽和40%氫氧化鈉溶液調整pH=1.5,在80℃下向調整了酸度的料液中按照每千克Cu和Ni加入3.5kg草酸加入試劑,并在80℃下恒溫反應1h后,過濾產出銅鎳渣,凈化后液作為原料進行后續鉑族金屬的提取,Cu、Ni的提取率分別達到96.12%、99.09%;將銅鎳渣洗滌,洗滌終點為洗液pH=6,100℃烘干,500℃焙燒使之充分轉化為以銅鎳氧化物為主要存在形式的銅鎳精礦,其中焙燒時間為5h;將銅鎳精礦與廢汽車尾氣催化劑分別破碎,破碎粒度為60目,并按廢汽車尾氣催化劑與銅鎳精礦質量比為1:4混合均勻;將混合物在1350℃下熔融,并恒溫2h,使以金屬Ni、Cu為主體的熔融金屬锍沉降于金屬氧化物的渣層下方,熔融金屬锍作為提取鉑族金屬的原料進行后續精煉,Pt、Pd、Rh捕集率分別為98.02%、98.11%、96.05%。其中熔融金屬锍處理方法為溶解-離子交換法。

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