СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ ПЛАТИНОВОЙ ГРУППЫ ИЗ ОТРАБОТАННЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ Российский патент 2014 года по МПК C22B11/00 

Изобретение относится к переработке вторичного сырья, в частности к пирометаллургическому способу переработки отработанных автомобильных катализаторов (OAK) на основе сотообразных керамических блоков, состоящих из оксидов алюминия, кремния и магния и содержащих металлы платиновой группы (МПГ), где МПГ применяются в виде двойных или тройных систем, например: Pt/Rh; Pd/Rh; Pt/Pd/Rh, с извлечением последних.

Известен способ извлечении МПГ из отработанных катализаторов, в том числе автомобильных, на основе оксидов алюминия, кремния и магния, содержащих платину или палладий, заключающийся в измельчении катализатора, кислотной обработке, шихтовании твердого остатка с гидроксидом щелочного металла, спекании, водном выщелачивании спека и фильтрации с получением концентрата платиновых металлов (патент RU 2138568 C1, C22B 11/00, 27.09.1999).

Недостатки данного способа:

- использование дорогостоящих, токсичных, химически опасных реагентов;

- получение большого количества опасных отходов;

- возникновение проблем с утилизацией отходов;

- сложность регенерации отходов.

Известны также способы извлечение МПГ из отработанных катализаторов их окислением газообразными реагентами (окислительный обжиг с кислородом, хлорирование, фторирование) с последующим их отделением от основы. В указанных случаях, например при хлорировании, проводят высокотемпературную обработку до образования летучих карбонилхлоридов платины, которые улавливают абсорбцией и выделяют металл восстановительным осаждением (патент JP 5414571 от 08.06.79, патент US 4069040 от 17.01.78., патент US 4077800 от 07.03.78).

Недостатки данного способа:

- высокоагрессивные газообразные реагенты весьма опасны в работе и требуют использования дорогостоящего оборудования;

- соблюдение повышенных мер безопасности;

- необходимость утилизации ядовитых соединений.

Заявляемое изобретение направлено на разработку более быстрого, простого, дешевого и экологически более чистого способа отделения МПГ от OAK; исключение из процесса переработки OAK дорогостоящих, токсичных, химически опасных реагентов и продуктов их отходов; повышение концентрации МПГ в металлической фазе для ее последующей аффинажной переработкой; снижение потерь МПГ при их извлечении из OAK, повышение качества конечного продукта - металлического концентрата МПГ.

Способ включает плавку шихты, состоящей из измельченных OAK, перемешанных с металлической стружкой на основе меди или железа и негашеной известью в качестве флюса, с концентрацией извлекаемых МПГ в металлической фазе на подине печи.

Осуществление способа переработки OAK заключается в следующем:

- измельчают OAK с получением фракции 3-5 мм;

- подготавливают порционно шихту, для этого перемешивают измельченные OAK с металлической стружкой на основе меди или железа и негашеной известью в качестве флюса. Металлическую стружку в шихту вводят на определенные марки катализаторов. Металлическая стружка в шихте необходима для более полного извлечения МПГ из шлакового расплава - капли расплавленного металла притягивают микроскопические капли МПГ. Выбор материала металлической стружки на основе меди или железа производят в зависимости от состава (марки) OAK;

- плавку шихты осуществляют в дуговой печи (постоянного или переменного тока).

В начале процесса в дуговой печи производят наплавление коллектора из металлического лома или металлической стружки на основе меди или железа. Затем в печь вводят первую порцию заранее приготовленной шихты. Шихту вводят равномерно в зону устойчивого горения дуги. После введения всей порции шихты ее полностью расплавляют, нагревают до температуры 1600-1700°C и дают термовременную выдержку (ТВВ) при этой температуре для осаждения на подине дуговой печи капель металлической фазы, образовавшихся в процессе плавки.

После проведения ТВВ «пустой шлак» (т.е. шлак, не содержащий МПГ) сливают в металлические изложницы. Металлический концентрат остается в печи.

Затем на жидкий металлический концентрат вводят вторую порцию шихты и проводят повторно все описанные выше операции плавления, нагрева и ТВВ. И т.д. с третьей и последующими порциями. При этом концентрация МПГ в металлической ванне постоянно повышается.

В конечном итоге получается концентрированная металлическая фаза с содержанием МПГ до 2%, которая разливается в специальные изложницы. Получившиеся слитки концентрата идут на аффинаж. На аффинажных предприятиях обычными химическими или электрохимическими методами извлекаются МПГ в чистом виде.

«Пустой шлак» тоже перерабатывается: дробится; проходит магнитную сепарацию для извлечения возможных неорганизованных утечек концентрата МПГ вместе со шлаком.

Дробленный шлак может использоваться как щебень для дорог.

Изобретение относится к пирометаллургии. Отработанные автомобильные катализаторы измельчают с получением фракции 3-5 мм, готовят шихту путем перемешивания измельченных катализаторов с металлической стружкой на основе меди или железа и негашеной известью в качестве флюса, наплавляют в дуговой печи коллектор из металлического лома или металлической стружки на основе меди или железа, осуществляют плавку шихты в дуговой печи с нагревом шихты до температуры плавления, затем проводят нагрев до температуры 1600-1700 ºС и выдержку при этой температуре для осаждения капель металлической фазы на подине дуговой печи с получением концентрата металлов платиновой группы, сливают пустой шлак, а затем сливают концентрат металлов платиновой группы. Обеспечивается повышение извлечения металлов платиновой группы.

Способ извлечения металлов платиновой группы из отработанных автомобильных катализаторов, включающий измельчение указанных катализаторов, перемешивание с добавками, нагрев до высоких температур, отличающийся тем, что отработанные автомобильные катализаторы измельчают с получением фракции 3-5 мм, готовят шихту путем перемешивания измельченных отработанных автомобильных катализаторов с металлической стружкой на основе меди или железа и негашеной известью в качестве флюса, наплавляют в дуговой печи коллектор из металлического лома или металлической стружки на основе меди или железа, осуществляют плавку шихты в дуговой печи с нагревом шихты до температуры плавления, затем проводят нагрев расплава до температуры 1600-1700°С и термовременную выдержку при этой температуре для осаждения капель металлической фазы на подине дуговой печи с получением концентрата металлов платиновой группы, сливают из дуговой печи пустой шлак, а затем сливают концентрат металлов платиновой группы.