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1、从废催化剂中回收铂族金属的湿法工艺研究 杜欣 张晓文 周耀辉 杨金辉 吕俊文 (南华大学城市建设学院,湖南衡阳421001) 摘要：铂族金属已被广泛地应用于各种催化剂中,废催化剂是再生回收铂族金属的重要原料。本文介绍了近年来采用预处理、溶浸、分离和提取等湿法冶金过程,从废催化剂中回收铂族金属的方法和技术,并对这些方法的优缺点进行了比较。 关键词：废催化剂;回收;铂族金属;湿法冶金 中图分类号: TF111·3 文献标识码: B
2、 文章编号: 1004-4051 (2009) 04-0082-04 铂族金属在地壳中含量低、储量少,其价格昂 贵,具有高熔点、高沸点和低蒸汽压的特性。在所 有的金属元素中,它们具有最好的抗氧化性和耐腐 蚀性,被广泛地应用于现代工业中。其中,贵金属 催化剂是铂族金属的最大用途。而从废催化剂中回 收铂族金属的生产成本,比原生金属生产要低好多 倍,可减少大量能源消耗和对环境的危害,因此, 从废催化剂中回收铂族金属显得至关重要。回收方 法主要有湿法、火法和气相挥发法。本文主要介绍 回收铂族金属的湿法工艺,包括预处理、溶浸和提取过程。1 预处理催化剂主要由载体和活
3、性物质两部分组成,不 同工业的催化剂其用途不同,载体亦不相同。例如 汽车工业的催化剂载体材料大多为α-Al2O3和陶瓷 堇青石;石油工业的催化剂载体一般为氧化铝;比 较常用的工业载体还有二氧化硅、活性炭、分子筛等。在催化反应过程中,载体中的铂族金属微粒处 于内外移动的动平衡状态,由于热扩散,温度升 高,金属微粒周围的γ-Al2O3转变成α-Al2O3。冷 却后,铂族金属包裹在难溶的α-Al2O3中。有时催 化剂可能会吸附有机物并带入其它杂质,造成催化 剂表面积炭。因此,根据不同种类催化剂的物理化 学性质,采用相应的预处理措施,如细磨[1]、焙 烧[2-4]、溶浸
4、打开包裹[5,6]等,可提高铂族金属的 浸出率。周俊等[7]采用硫酸化焙烧-水浸法,首先将废 汽车催化剂中γ-Al2O3转化为可溶性硫酸铝,用水 溶解硫酸铝,铝粉置换溶液中铂族金属,再回收渣 中铂族金属,最终回收率为: Pt97%~99%、Pd 99%、Rh 96%。一般而言,在溶浸前先用还原剂 对废催化剂进行预处理,对铂族金属的浸出有利。 日本专利[8]就报道了用硼氢化钠水溶液还原,再用 王水或盐酸加氧化剂浸出铂和铑的工艺。另有文 献[9]报道,先将废催化剂用2 mol/L的La (NO3)3浸透后,在1200℃空气中烧结,然后用硼 氢化钠还原,用盐酸加氧化剂
5、浸出铂族金属,铑和铂的回收率分别为81%和97%。Formanek[10]把废 汽车催化剂先氧化焙烧,再用HCl+Cl2在120℃、 1·5MPa加压浸出,铂回收率达97%。2 溶浸溶浸是使废催化剂中载体与铂族金属分离的重 要步骤之一,常用的方法有载体溶解法、活性组分 溶解法和全溶法三种。2·1 载体溶解法由于废催化剂的载体氧化铝是一种两性氧化 物,可采取酸溶或碱溶的方法溶解,使其转入溶液 与活性组分分离,达到富集铂族金属的目的。文献[11]报道了将汽车催化剂载体破碎至约 25·4 mm,用稀硫酸溶解γ-A12O3的结果。进入溶 液中的铂族金属,用铝粉和二氧化碲
6、(碲作为捕集 剂)置换回收。浸出渣中的铂族金属,用盐酸和氯 气或王水溶解,氯化液中的铂族金属用二氧化硫和 二氧化碲置换沉淀回收。液中的碲,用磷酸三丁脂 萃取,用浓盐酸反萃。此法耗酸少,但铑的回收率 较低(仅78%~85%)。刘公召等[12]研究了从失活的Pd-Al2O3催化剂 中提取Pd的工艺方法。用15%的硫酸溶液在 100℃、液固比10∶1的条件下, 12h浸出经过预 处理的废催化剂。浸取后,用王水溶解钯精渣,过 滤、除杂质后,将溶液蒸发结晶即得氯化钯样品。 实验结果表明,钯回收率可以达到97%以上,制 得的氯化钯纯度可达到99%以上。载体溶解法适用于处理载
7、体为γ-Al2O3的催化 剂,若载体呈α-Al2O3时,则溶解率不高,须再用 其它方法分离α-Al2O3。另外,碱溶法对设备要求 较高,且操作中固液分离比较困难,实际中应用不 多。2·2 活性组分溶解法活性组分溶解法,一般是用含有一种或几种氧 化剂的盐酸溶液,溶解废催化剂中的铂族金属组 分,使其以等氯配离 子形式转入溶液,再从溶液中提取的方法。姚洪等[13]用盐酸-氧化钠溶液选择性地从含Pd 废催化剂中浸出Pd,然后用Fe置换法富集Pd, Pd回收率大于96·5%。刘春奇[14]等人用盐酸渗 滤浸出,黄药富集,处理低品位废钯催化剂,钯的 浸出率大于90%。李牟等
8、[15]将含Pd约为0·
