Способ переработки катализаторов, содержащих металлы платиновой группы на носителях из оксида алюминия


 


Владельцы патента RU 2553117:

Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина" (ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина") (RU)

Изобретение относится к пирометаллургии благородных металлов. Способ извлечения металлов платиновой группы из катализаторов на огнеупорной подложке из оксида алюминия, содержащей металлы платиновой группы, включает размол огнеупорной подложки, приготовление шихты, плавку ее в печи и выдержку металлического расплава с периодическим сливом шлака. Шихту готовят путем смешивания размолотой огнеупорной подложки, флюса, выбранного из материалов, содержащих CaO, CaF2, Fe2O3, MgO и SiO2, материала-коллектора, выбранного из группы, содержащей железо, никель, медь, кобальт, свинец, цинк, алюминий, и связующего. Шихту брикетируют при давлении прессования 50-400 кгс/см2. Плавку полученных брикетов ведут в печи при температуре 1500-1700°C с получением металлического расплава, содержащего металлы платиновой группы. В брикеты может быть дополнительно введен восстановитель. Перед сливом шлака в печь может быть введен осадитель. Обеспечивается увеличение степени извлечения металлов платиновой группы в расплав и сокращение времени выдержки расплава. 2 з.п. ф-лы, 3 пр.

 

Изобретение относится к металлургии благородных металлов и может быть использовано при извлечении металлов платиновой группы из катализаторов на огнеупорной подложке из оксида алюминия.

Технический прогресс в автомобильной, нефтеперерабатывающей и ряде других отраслей промышленности и народного хозяйства страны связан с созданием и применением в промышленном масштабе новых, эффективных катализаторов на основе металлов платиновой группы, находящихся на поверхности огнеупорной керамической подложки, изготовленной из алюмосиликатов и/или глинозема.

В процессе эксплуатации катализаторы постепенно теряют свою каталитическую активность. Срок службы катализаторов - от 3 до 5 лет, после чего они становятся отходами, запрещенными к захоронению на полигонах, и требуют дополнительной переработки с целью извлечения содержащихся в них ценных металлов.

Разработка методов их утилизации является актуальной задачей.

Содержание платины в различных марках катализаторов изменяется от 0,05 до 1,0%. В некоторых марках катализаторов наряду с платиной содержатся палладий, родий, рутений, а также рений, молибден и никель.

Известно большое количество гидро- и пирометаллургических способов переработки катализаторов, содержащих металлы платиновой группы (МПГ), многие из которых внедрены в промышленность.

Известен химический способ утилизации катализаторов. Способ предусматривает первичное выщелачивание катализаторов серной кислотой при температуре 105-110°C и трехкратную промывку нерастворимого носителя водой. После чего проводится сушка при температуре 200°C и прокалка при 600°C. В результате, получаются соли металлов платиновой группы, которые отправляют на аффинажные заводы (М.А. Меретуков, А.М. Орлов. Металлургия благородных металлов (зарубежный опыт). - М.: Металлургия, 1990, с. 341-343).

Недостатками способа являются:

- сложность технологической схемы;

- потребность в больших площадях для размещения габаритного оборудования;

- низкая производительность;

- большой расход реагентов;

- нерентабельность переработки катализаторов с содержанием металлов платиновой группы менее 0,3%;

- появление отходов, утилизация которых затруднена.

Известен способ переработки материалов, содержащих благородные металлы, по которому путем плавки их в электропечи получают два продукта: штейн и шлак. Штейн с высоким содержанием серы далее перемешивают с расплавом металлического железа (никеля, меди) для перевода металлов платиновой группы, золота и, частично, серебра в металлическую фазу (патент ЕПВ 0077128, МПК С22В 11/02, опубликован 19.04.1992). Шлак утилизируется как строительный материал.

Недостатками известного способа являются:

- длительность передела;

- необходимость использования серы для получения штейна;

- полученные силикатные шлаки невозможно использовать в оборотном цикле.

Известен способ переработки материалов (отходов), содержащих металлическое железо, цветные и благородные металлы (патент US 4451289, МПК С22В 1/00, С22В 15/00, опубликован 29.05.1984). Отходы загружаются в ванну расплавленной меди совместно с флюсами, и, далее, полученный расплав продувают кислородом при температуре 1250-1400°С. При этом медь и благородные металлы переходят в состав рудного расплава, а железо - в шлак. После чего расплав цветных металлов конвертируют и селективно выделяют ценные соединения.

Недостатками способа являются:

- высокий расход меди из-за необходимости поддержания ванны расплавленной меди;

- высокие потери меди с железистым шлаком, полученным в процессе конвертирования, что приводит к дополнительному расходу электроэнергии для ее отделения в другом агрегате.

Использование известных способов переработки катализаторов, содержащих металлы платиновой группы, встречает значительные технические трудности и сопряжено с большими потерями последнего.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ извлечения металлов платиновой группы из катализаторов на огнеупорной керамической подложке, который включает размол огнеупорной подложки, содержащей металлы платиновой группы, плавку шихты, содержащей молотые катализаторы, материал-коллектор, флюсы и связующее, с выдержкой при температуре 1500-1750°C в электропечи либо плазменной печи, при этом в качестве флюсов используют материалы, содержащие CaO, CaF2, Fe2O3, MgO, SiO2, а материал-коллектор выбирают из группы: железа, никеля, меди, кобальта, свинца, цинка, алюминия или их соединений. После получения жидкого расплава проводится его выдержка, в результате которой металлы платиновой группы осаждаются на металл-коллектор (Патент Великобритании GB 2067599 (B), МПК C22B 11/02, C22B 9/2, опубл. 07.11.1984 - прототип).

Недостатками способа являются:

- значительные потери металлов платиновой группы (МПГ) с отвальным шлаком;

- долгое время выдержки расплава;

- значительный улет шихты в процессе загрузки.

Техническим результатом настоящего изобретения является увеличение степени извлечения МПГ и снижение времени выдержки расплава.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе извлечения металлов платиновой группы из катализаторов на огнеупорной подложке из оксида алюминия, содержащих металлы платиновой группы, включающем размол огнеупорной подложки, приготовление шихты, плавку ее в печи, выдержку металлического расплава с периодическим сливом шлака, согласно изобретению шихту готовят путем смешивания размолотой огнеупорной подложки, флюса, выбранного из материалов, содержащих CaO, CaF2, Fe2O3, MgO и SiO2, материала-коллектора, выбранного из группы, содержащей железо, никель, медь, кобальт, свинец, цинк, алюминий, и связующего, шихту брикетируют при давлении прессования 50-400 кгс/см2, при этом ведут плавку полученных брикетов в печи при температуре 1500-1700°C с получением металлического расплава, содержащего металлы платиновой группы. В состав брикетов дополнительно вводят восстановитель. Перед сливом шлака в печь вводят осадитель.

Расстояние между благородными металлами и металлом-коллектором в брикете меньше по сравнению с расстоянием в способе-прототипе между металлом-коллектором на подине печи и верхней границей шлака. За счет малого расстояния происходит укрупнение частиц металла платиновой группы (МПГ) на начальном этапе расплавления. Осаждение уже укрупненных частиц МПГ приводит к сокращению времени выдержки расплава, а из-за того, что укрупненным королькам металла, захваченным турбулентными потоками расплава, легче осесть, происходит увеличение степени извлечения за счет сокращения потерь МПГ с отвальным шлаком и сокращение времени выдержки для их осаждения.

Давление прессования меньше 50 кгс/см2 приводит к низкой прочности брикетов и затрудняет плавку, давление прессования выше 400 кгс/см2 приводит к перерасходу энергии на брикетирование.

При вводе CaO в плавку в виде извести происходит нагрев и разрушение брикетов в течение 12 часов, поэтому для большей прочности брикетов флюсы в виде материалов на основе CaO вводят в брикет в виде гашеной извести (CaO*H2O), известняка, мрамора или их аналогов. В некоторых случаях материал-коллектор вводят не в восстановленном виде, и для его восстановления требуется дополнительный ввод восстановителя в состав брикета.

Показатели технического результата изобретения могут быть незначительно улучшены путем ввода осадителя за 5-15 минут до выпуска расплава. Осадитель может содержать все те же компоненты шихты, кроме самих катализаторов, и служит для того, чтобы объединить уже укрупненные корольки металла, захваченного турбулентными потоками расплава, до того, как он полностью осядет на подину печи.

Степень извлечения металлов платиновой группы (МПГ) полупромышленной плавки (600 кг), проводимой по заявленному способу, составила 99,5%. При этом степень извлечения МПГ в соответствии со способом-прототипом составляла не более 98%.

Второстепенные преимущества, такие как использование высокоэнергетического потенциала исходных веществ, снижение пыления материала в процессе загрузки шихты в печь и снижение расходных коэффициентов путем сокращения количества оборотного материала, поступающего с систем газоочистки, не являются новыми для процесса брикетирования и не влияют на заявленный технический результат.

Ниже приведенные примеры использования изобретения не исключают возможности других вариантов в объеме формулы изобретения.

Пример 1

Партию катализаторов на основе алюминия отделили от корпуса, размололи огнеупорную керамическую подложку, усреднили и провели химический анализ. Рассчитали необходимое содержание компонентов шихты. Смесь для брикетирования состояла из: отработанных катализаторов фракцией менее 2,5 мм, порошка чугуна, гидроксида кальция (флюса) и связующего материала. Смесь увлажнили, перемешали и загрузили в брикет-пресс. Давление прессования составило 150 кгс/см2. Полученные брикеты загрузили в электропечь. После расплавления шихты и накопления шлака осуществили выдержку расплава. Расплав выдерживали 15 минут и скачивали шлак. Затем вновь загружали шихту и повторяли процедуру до накопления необходимого количества металлического расплава. В результате подведения баланса плавки степень извлечения МПГ возросла с 97% (в способе-прототипе) до 99,5% по предлагаемому способу, при том что время выдержки расплава сократилось с ~10 часов до ~15 минут, а пыление материала в процессе его загрузки сократилось на 60%.

Пример 2

Партию катализаторов отделили от корпуса, размололи, усреднили и провели химический анализ. Рассчитали необходимое содержание компонентов шихты. Смесь для брикетирования состояла из: отработанных катализаторов фракцией менее 2,5 мм, порошка электролитической меди, связующего и флюса в виде гашеной извести (материала, содержащего CaO). Смесь равномерно перемешали и увлажнили. Давление прессования составляло 120 кгс/см2. В течение 30 минут проходило проплавление шихты (брикетов) и накопление шлака. Расплав выдерживали 18 минут и скачивали шлак. Затем вновь загружали шихту и повторяли процедуру до накопления необходимого количества металлического расплава. Полученный металл содержал в сумме 9% металлов платиновой группы. Его разлили в изложницы и продали в виде слитков на аффинажное предприятие. В результате подведения баланса плавки степень извлечения МПГ возросла с 97% до 99,3%, при том что время выдержки расплава, расход электроэнергии и количество пыли на фильтрах сократилось.

Пример 3

Партию мелкодисперсных автомобильных катализаторов усредняли и провели химический анализ исследуемого материала. Рассчитали необходимое содержание металла-коллектора в шихте. Подготовили смесь для брикетирования. Смесь для брикетирования состояла из отработанных катализаторов, порошка оксида железа, дробленого кокса фракцией менее 2,5 мм (восстановитель), флюса в виде смеси известняка (в качестве CaO содержащего материала) с кварцитом (SiO2 содержащий материал) и связующего. Давление прессования составляло 180 кгс/см2. В течение 40 минут происходило проплавление шихты. Затем делали выдержку в течение 16 минут при 1450°C. После выдержки скачали ¾ части шлака. Затем вновь загрузили шихту и повторили процедуру до накопления необходимого количества металлического расплава. За 15 минут до выпуска металлического расплава из печи дали осадитель в виде CaF2 содержащего флюса. Полученный металл содержал в сумме 8% металлов платиновой группы, при том что содержание МПГ в шлаке не превышало 10 ppm. Степень извлечения металлов платиновой группы (МПГ) полупромышленной плавки (600 кг), проводимой по данной технологии, составила 99,5%. При этом степень извлечения МПГ в соответствии с способом-прототипом составила не более 98%.

1. Способ извлечения металлов платиновой группы из катализаторов на огнеупорной подложке из оксида алюминия, содержащих металлы платиновой группы, включающий размол огнеупорной подложки, приготовление шихты, плавку ее в печи, выдержку металлического расплава с периодическим сливом шлака, отличающийся тем, что шихту готовят путем смешивания размолотой огнеупорной подложки, флюса, выбранного из материалов, содержащих CaO, CaF2, Fe2O3, MgO и SiO2, материала-коллектора, выбранного из группы, содержащей железо, никель, медь, кобальт, свинец, цинк, алюминий, и связующего, шихту брикетируют при давлении прессования 50-400 кгс/см2, при этом ведут плавку полученных брикетов в печи при температуре 1500-1700°C с получением металлического расплава, содержащего металлы платиновой группы.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в брикеты дополнительно вводят восстановитель.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед сливом шлака в печь вводят осадитель.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу обезвреживания хромового шлака. Способ включает приготовление ядер окатышей из хромового шлака, угольной пыли или коксика и связующего.

Изобретение относится к области металлургии цветных и благородных металлов, в частности к переработке шламов электролитического рафинирования меди. Способ переработки медеэлектролитного шлама включает обезмеживание, обогащение и выщелачивание селена из обезмеженного шлама или продуктов его обогащения в щелочном растворе.

Изобретение относится к металлургии. Способ включает дозирование цинксодержащих отходов металлургического производства, твердого топлива, связующего и флюсующих добавок, смешивание и окомкование полученной шихты, сушку и термическую обработку окатышей.
Изобретение относится к способу кислотной переработки красных шламов, получаемых в процессе производства глинозема, и может применяться в технологиях утилизации отходов шламовых полей глиноземных заводов.

Изобретение относится к способу плавления твердой шихты алюминиевого лома в печи с осуществлением сжигания топлива в условиях распределенного горения. Способ включает плавление твердой шихты путем сжигания топлива в условиях распределенного горения за счет отклонения пламени по направлению к твердой шихте в продолжение фазы плавления посредством воздействующей струи окислителя, перенаправляющей пламя в направлении, противоположном шихте, и ступенчатого изменения распределения ввода окислителя между первичной и вторичной порциями в продолжение фазы распределенного горения.

Изобретение относится к утилизации активного материала оксидно-никелевого электрода никель-кадмиевого аккумулятора. Для этого проводят растворение активной массы в 1M растворе хлорида аммония.
Изобретение относится к регенерации вторичного металлического сырья, в частности к переработке металлических отходов жаропрочных сплавов на основе никеля (суперсплавов).

Изобретение относится к технологии переработки вторичного минерального сырья, в частности красного шлама и может быть использовано при производстве восстановленных железорудных окатышей и цемента.

Изобретение относится к области металлургии цветных и благородных металлов, в частности к переработке концентратов флотации шламов электролиза меди, содержащих селенид серебра, и может быть использовано при производстве серебра и солей селена из шламов медного производства.
Изобретение может быть использовано при переработке вторичного сырья, включающего отработанные катализаторы, содержащие металлы платиновой группы и рений, и концентраты.

Способ может быть использован в гидрометаллургии для переработки золотосодержащих концентратов двойной упорности, то есть сырья, содержащего тонко диспергированное в сульфидах золото и органическое углистое вещество.

Изобретение относится к гидрометаллургии цветных и благородных металлов, а именно к извлечению металлов из сульфидных руд и продуктов обогащения. Способ включает регулирование расхода воздуха, подаваемого на биоокисление, и скорость перемешивания в чане, где проводится биоокисление, по концентрации ионов двухвалентного железа в пульпе, обеспечивая значение концентрации около нуля.

Изобретение относится к области гидрометаллургии благородных металлов, в частности к аффинажному производству металлов платиновой группы (МПГ). Способ заключается в переводе хлоридных комплексов иридия (III) в хорошо экстрагируемое трибутилфосфатом комплексное соединение иридия (IV) путем смешивания хлоридного раствора МПГ с раствором хлорноватистой кислоты в трибутилфосфате при температуре 5-50°С.

Изобретение относится к области гидрометаллургии благородных металлов и может быть использовано для фильтрации пульпы на фильтр-прессах или вакуум-фильтрах. Предложен способ фильтрации цианистой пульпы, содержащей частицы флотоконцентрата упорной сульфидной золотосодержащей руды сверхтонкого измельчения.

Изобретение относится к области гидрометаллургии благородных металлов, в частности к переработке золотосульфидного сырья, не содержащего органического углеродистого вещества.

Изобретение относится к способу переработки золотосодержащего минерального сырья. Способ включает использование активного содового раствора, подвергнутого электрохимической и/или фотоэлектрохимической обработке, и выщелачивание подачей выщелачивающего раствора, содержащего комплексообразователи для золота, для его извлечения.

Изобретение относится к способу переработки труднообогатимых упорных урановых руд, содержащих браннерит. Способ заключается в том, что измельченную до крупности минус 0,3 мм руду обрабатывают 1-40% раствором бифторида аммония при соотношении Т:Ж=1:(1-5) и температуре 50-80°C в течение 1-4 часов.

Изобретение относится к переработке золотосодержащих руд месторождений сланцевой формации сухоложского типа. Заявленный комплекс для переработки руд включает связанные между собой по ходу технологического процесса модули дробления, измельчительно-гравитационный модуль, флотационный модуль и металлургический модуль.

Изобретение относится к области гидрометаллургии платиновых металлов, а именно к способам выделения рутения в форме гексанитрорутената (II) калия. Изобретение может быть использовано в процессах аффинажного производства, а также при переработке и захоронении отработанного топлива АЭС.
Изобретение относится к гидрометаллургии благородных металлов и может быть использовано для экстракционного извлечения золота(III) из солянокислых растворов от выщелачивания золотосодержащих промпродуктов и концентратов.

Изобретение относится к способу извлечения платины и/или палладия из отработанных катализаторов на носителях из оксида алюминия. Данный способ включает выщелачивание полученного огарка солянокислым раствором, содержащим окислитель или смесь окислителей, с извлечением платины и/или палладия из раствора выщелачивания. При этом окислительный обжиг катализатора проводят при температуре 500-800°C, выщелачивание проводят насыщенным солянокислым раствором хлорида алюминия в аппарате с неподвижным слоем выщелачиваемого продукта с последующим извлечением платины и/или палладия из раствора выщелачивания сорбцией на анионообменной смоле. Предлагаемый способ позволяет повысить эффективность переработки дезактивированных катализаторов, а также упростить технологическую схему. 5 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.
Наверх