Способ извлечения платины и/или палладия из отработанных катализаторов на носителях из оксида алюминия

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.

 

Изобретение относится к металлургии благородных и редких металлов и может быть использовано при переработке дезактивированных катализаторов на носителях из оксида алюминия (Al2O3), содержащих платину и/или палладий.

Известно большое количество способов переработки катализаторов, содержащих платиновые металлы [М.А. Меретуков, А.М. Орлов. Металлургия благородных металлов (зарубежный опыт). - М.: Металлургия, 1990, с. 341-343].

Обзор гидрометаллургических способов переработки катализаторов на носителях из Al2O3 показывает, что способы эти можно разделить на две основные группы:

- растворение носителя катализатора с получением и дальнейшей переработкой концентрата извлекаемых компонентов;

- растворение извлекаемых компонентов растворами кислот с окислителями (выщелачивание) с последующей переработкой растворов, как правило, сорбционными методами.

Обе группы способов не являются универсальными, т.к. носитель катализатора - Al2O3 - наиболее распространен в двух модификациях - альфа-форме и гамма-форме. Как правило, эти две формы смешаны. Оксид алюминия в альфа-форме плохо растворим как в кислотах, так и в щелочах, что в большинстве случаев не позволяет получать богатые концентраты по первой группе способов. Al2O3 в гамма-форме растворяется в кислотах, что приводит к повышенному расходу реагентов и трудностям при фильтрации пульп, если применяются способы из 2-ой группы.

Известен способ извлечения благородных металлов из отработанных катализаторов, шламов, концентратов и других материалов с неорганической основой и установка для его осуществления (RU 2119964 С1, опубл. 10.10.1998). Способ включает выщелачивание в электролите, осаждение металлов в электролизере с засыпным катодом (в качестве засыпного катода рекомендуется активированный уголь) и последующее выделение благородных металлов с катодов путем озоления засыпного катода или анодным растворением металлов путем замены полярности электродов. При этом выщелачивание производится в отдельных реакторах с фиксированным или взвешенным слоем сырья.

Недостатки данного способа:

- сложное аппаратурное оформление;

- не предусмотрено фильтрование электролита после выщелачивания сырья в режиме взвешенного слоя, необходимость которого очевидна;

- большой расход электроэнергии при электролизе;

- периодичность работы основного оборудования.

Известен способ получения палладия из отработанных катализаторов на основе оксида алюминия с использованием при выщелачивании соляной кислоты с добавкой перекиси водорода (RU 2156817 С1, опубл. 27.09.2000). Процесс выщелачивания осуществляют в 4 этапа с заменой выщелачивающего раствора после каждого этапа; гранулы катализатора после выщелачивания четырежды промывают водой, все образовавшиеся растворы объединяют и растворенный в них палладий восстанавливают муравьиной кислотой.

Недостатки этого способа: многостадийность, образование больших объемов маточных растворов, требующих утилизации.

В решении GB 798712 А (опубл. 23.07.1958) описан способ извлечения металлов платиновой группы из катализатора на алюмооксидном носителе, включающий прокаливание в присутствии кислородсодержащего газа при температуре 370-870°C, магнитную сепарацию, промывку катализатора в воде или в различного рода растворителях, сушку катализатора при температуре 93-807°C, последующую обработку катализатора парами хлорида алюминия, которые могут быть получены, например, путем нагрева хлорида алюминия до температуры кипения. При реакции паров хлорида алюминия с платиновыми металлами, содержащимися в катализаторе, образуются летучие соединения платиновых металлов, которые улавливаются водой или водным раствором хлорида алюминия, который может содержать соляную кислоту, с образованием раствора хлоридов платиновых металлов. Платиновые металлы из указанных растворов извлекают добавками восстановителей. В данном способе хлорид алюминия используются в парообразном состоянии для перевода платиновых металлов в летучие соединения, а раствор соляной кислоты - для улавливания этих летучих соединений. В предлагаемом способе хлорид алюминия используется в виде насыщенного раствора, который предотвращает растворение основы катализатора, а перевод платиновых металлов в раствор обеспечивается соляной кислотой с окислителями.

Недостатки способа, раскрытого в GB 798712 А:

- сложная, многооперационная технологическая схема;

- велика вероятность потерь летучих соединений платиновых металлов;

- необходимость утилизации промывных растворов.

Известен автоклавный метод извлечения платины и/или палладия из отработанных катализаторов (RU 2175266 С1, опубл. 27.10.2001). Согласно этому способу отработанный катализатор подвергают окислительному обжигу при 400-600°C, выдерживают в автоклаве при перемешивании и температуре 50°C в 48%-ном растворе щелочи с добавками водного раствора гидроксиламина, азотнокислого алюминия и изобутилового спирта в течение порядка 3 часов, после чего температуру содержимого автоклава доводят до 140-200°C и ведут выщелачивание в течение 5 часов. Полученную пульпу разбавляют водой в 9 раз и фильтруют. Платиновые металлы концентрируются в нерастворимом остатке.

Недостатки данного способа:

высокие энергозатраты, обуславливаемые использованием автоклавов;

- трудности, неизбежно возникающие при фильтровании щелочных мелкодисперсных пульп, образующихся при выщелачивании;

- метод малоэффективен, если основа катализатора состоит из оксида алюминия в альфа-форме.

В патенте RU 2490342 С1, 20.08.2013 описан способ переработки дезактивированных катализаторов на носителях из оксида алюминия, содержащих металлы платиновой группы и рений. Способ включает обжиг катализатора, выщелачивание в кислотной среде, содержащей азотную и соляную кислоту, введение реагентов для улучшения фильтрации полученной пульпы.

Недостатки способа, известного из RU 2490342 С1:

- большой расход реагентов на растворение основы катализатора, если последняя в значительной мере состоит из оксида алюминия в гамма-форме;

- наличие операции фильтрации пульпы;

- большое количество маточных растворов, требующих утилизации. В патенте RU 2398899 С1, 10.09.2010 описан способ извлечения рения и/или платины из дезактивированных катализаторов с алюминий-оксидным носителем. Способ включает стадии ступенчатого обжига катализаторов при температуре 600-850°C, затем при 1200-1300°C, выщелачивание огарка раствором сильной кислоты, содержащим окислитель, фильтрацию пульпы выщелачивания и промывку кека, осаждение платины из раствора восстановителями.

Недостатки этого способа:

- высокие энергозатраты и сложное аппаратурное оформление при осуществлении двухступенчатого обжига;

- наличие операции фильтрации пульпы и промывки кека;

- большое количество маточных растворов, требующих утилизации.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ комплексной переработки дезактивированных платино-рениевых катализаторов, на алюминий-оксидном носителе, раскрытый в решении RU 2261284 С2, 27.09.2005. Способ включает окислительный обжиг при температуре 1200-1300°C и выщелачивание огарка раствором соляной кислоты в присутствии окислителя - гипохлорита или перекиси водорода или хлора. Обжиг при температуре 1200-1300°C переводит основу катализатора - оксид алюминия - в альфа-форму, которая практически нерастворима в кислотах. Солянокислый раствор после выщелачивания фильтруют и направляют на операцию извлечения металла обычными способами.

Недостатки способа, раскрытого в наиболее близком аналоге:

- высокие энергозатраты и сложное аппаратурное оформление при осуществлении окислительного обжига при температуре 1200-1300°C;

- необходимость фильтрации пульпы и промывки кека;

- большое количество маточных растворов, требующих утилизации. Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в повышении эффективности переработки дезактивированных катализаторов на носителе из Al2O3, содержащих платину и/или палладий, а именно - в создании универсальной технологической схемы для переработки катализаторов не зависимо от модификации их основы - альфа- или гамма-формы, упрощении технологической схемы, снижении затрат энергии, снижении количества растворов, которые необходимо утилизировать.

Предлагаемый согласно настоящему изобретению способ извлечения платины и/или палладия из отработанных катализаторов на носителях из Al2O3 включает окислительный обжиг катализатора при температуре 500-800°C, выщелачивание полученного огарка насыщенным солянокислым раствором хлорида алюминия, содержащим окислитель или смесь окислителей, выбранных, например, из галогенов, хлоратов щелочных металлов, перекиси водорода или их смесей. Последующее извлечение платины и/или палладия из растворов выщелачивания проводят сорбцией на анионообменных смолах.

Отличие предлагаемого способа от раскрытого в наиболее близком аналоге заключается в том, что окислительный обжиг проводят при 500-800°C, выщелачивание огарка проводят в аппарате с неподвижным слоем выщелачиваемого продукта, используют для выщелачивания насыщенный раствор хлорида алюминия в соляной кислоте с добавками окислителей и выделяют платину и/или палладий из раствора выщелачивания сорбцией на анионообменной смоле. При этом соляная кислота и окислители в выщелачивающем растворе должны находиться в концентрациях, обеспечивающих достаточно высокое извлечение платины и/или палладия, а концентрация хлорида алюминия должна быть близка к насыщению и тем самым блокировать растворение в соляной кислоте основы катализатора - Al2O3.

Обычно выщелачивание ведут солянокислым раствором хлорида алюминия с концентрацией алюминия в растворе 60-100 г/л и концентрацией соляной кислоты 120÷250 г/л, при температуре 75÷100°C.

Раствор, полученный после сорбции платины и/или палладия, используют как оборотный для приготовления выщелачивающего раствора.

Десорбцию платины и/или палладия и дальнейшую переработку десорбатов осуществляют известными способами.

Осуществление способа в указанных условиях позволяет снизить температуру обжига, исключить из технологической схемы операцию фильтрации раствора после выщелачивания и тем самым уменьшить количество растворов, которые необходимо утилизировать, упростить технологическую схему, снизить энергозатраты.

Более подробно способ осуществляют следующим образом. Отработанный катализатор на носителях из Al2O3, содержащий платину и/или палладий, подвергают окислительному обжигу при температуре 500-800°C и загружают в реактор, исполненный в виде вертикально расположенной колонны. В отдельной емкости с мешалкой (она же является расходной емкостью) готовят раствор соляной кислоты (HCl) концентрации 120÷250 г/л, добавляют в полученный раствор хлорид алюминия (AlCl3) до концентрации 60-100 г/л по алюминию, нагревают раствор до 75-100°C, добавками окислителя, например, газообразного хлора, доводят окислительно-восстановительный потенциал (далее по тексту ОВП) раствора до 1000-1150 мВ. Полученный раствор насосом или самотеком, в зависимости от взаимного расположения аппаратов, дозированно подают в нижнюю часть реактора и выводят через дренажное устройство в верхней ее части. При этом платина и/или палладий переходят в раствор, а Al2O3 практически не растворяется независимо от его модификации - альфа-формы или гамма-формы. Платиновые металлы извлекают из раствора сорбцией на анионообменной смоле в сорбционной колонне, сорбат возвращают в расходную емкость, где корректируют состав раствора по кислотности и ОВП и направляют в реактор на выщелачивание. Десорбцию платины и/или палладия и переработку десорбата осуществляют известными способами, например, десорбцию ведут солянокислым раствором тиомочевины, платину и/или палладий из десорбата осаждают щелочью.

В качестве ионнообменных смол предпочтительно используют макропористый слабоосновной анионит на винилпиридиновой основе. Однако можно использовать и другие известные аниониты.

Способ осуществляют по универсальной технологической схеме для переработки катализаторов не зависимо от модификации их основы - альфа- или гамма-формы.

Пример.

Берут 750 г дезактивированного катализатора риформинга на носителе из оксида алюминия в гамма-форме марки ПР-20, содержащего 0,37 масс.% платины, обжигают в электропечи в атмосфере воздуха при температуре 700°C до прекращения газовыделения (1 час). Масса огарка составила 738 г. Извлечение платины проводят в установке, представленной на Фиг. Огарок загружают в реактор (1), помещенный в водяную баню (2) с температурой воды 85-95°C. В расходную емкость (3), установленную на электрическую плитку (4), заливают раствор, содержащий 150 г/л соляной кислоты и 395 г/л AlCl3 (80 г/л по Al) и подают в объем раствора газообразный хлор из баллона, обеспечивая ОВП раствора в пределах 1000-1100 мВ. Температуру раствора в расходной емкости (3) поддерживают в пределах 80-90°C. Ионообменную колонку (5) заполняют смолой ВП-1п (макропористый слабоосновной анионит на винилпиридиновой основе), объем смолы составляет 0,5 л. Раствор из расходной емкости поступает в нижнюю часть реактора (1), проходит через слой катализатора и выходит из верхней части реактора (1) со скоростью 0,5 л/ч. Выходящий из реактора (1) платиносодержащий раствор поступает в нижнюю часть ионообменной колонки (5), проходит через слой смолы и из верхней части вытекает в сборник сорбата (6). Сорбат возвращают в расходную емкость (3). Через каждые 5 часов из нижней части реактора вакуумом извлекают 30-35% находящегося в процессе катализатора, а в верхнюю часть аппарата загружают соответствующее количество свежего катализатора. В ходе работы контролируют ОВП раствора в расходной емкости (3) и на выходе из реактора (1), концентрацию платины в растворах, выходящих из реактора (1) и из ионообменной колонки (5).

В сорбате концентрация платины на протяжении всего опыта не превышает 1 мг/л. Среднее содержание платины в катализаторе после выщелачивания составило 0,006%, масса катализатора после выщелачивания сокращается на 5,6%. Расчет показывает, что извлечение платины из катализатора на смолу составляет 98,47%.

1. Способ извлечения платины и/или палладия из отработанных катализаторов на носителях из оксида алюминия, включающий выщелачивание полученного огарка солянокислым раствором, содержащим окислитель или смесь окислителей, с извлечением платины и/или палладия из раствора выщелачивания, отличающийся тем, что 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.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выщелачивание ведут солянокислым раствором хлорида алюминия с концентрацией алюминия в растворе 60÷100 г/л.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что выщелачивание ведут солянокислым раствором хлорида алюминия с концентрацией соляной кислоты 120÷250 г/л.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что выщелачивание ведут солянокислым раствором хлорида алюминия при температуре 75÷100°C.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что раствор после сорбции платины и/или палладия используют как оборотный для приготовления выщелачивающего раствора.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве окислителя при выщелачивании используют галогены, хлораты щелочных металлов, перекись водорода или их смесь.



 

Похожие патенты:

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 способу переработки доманиковых образований. Способ включает агитационную нейтрализацию-декарбонизацию обработкой пульпой измельченной руды или нейтрализатором укрепленного раствора, очищенного от алюминия, с получением продуктивного раствора и декарбонизированного кека.

Группа изобретений относится к выделению ионов металлов из жидкостей, суспензий или пульп. В нескольких последовательных баках с мешалкой осуществляют контактирование жидкостей, суспензий или пульп со смолой, удаляющей несколько металлов, с получением нагруженной смолы.

Изобретение относится к способу извлечения редкоземельных элементов (РЗЭ) из экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК). Способ включает использование анионита фосфатно-смешанной формы в циклическом процессе сорбции-десорбции.

Изобретение относится к извлечению оксида скандия из красных шламов - отходов глиноземного производства. Способ включает выщелачивание красного шлама карбонатными растворами при одновременной газации шламовой пульпы газо-воздушной смесью, содержащей CO2, фильтрацию пульпы с получением скандийсодержащего раствора, последовательное отделение скандия от примесных компонентов, осаждение соединений скандия из очищенного раствора, фильтрацию, промывку и сушку осадка скандиевого концентрата.

Изобретение относится к разделению и концентрированию металлов и может быть использовано для разделения платины, родия и никеля. Способ отделения платины (II, IV) и родия (III) от никеля (II) в хлоридных растворах, включает сорбцию платины (II, IV) и родия (III) и последующую десорбцию этих металлов.

Изобретение относится к способу извлечения концентрата редкоземельных элементов (РЗЭ) из экстракционной фосфорной кислоты. Экстракционную фосфорную кислоту с концентрацией 27-45 мас.%, содержащую РЗЭ и торий, пропускают через сульфоксидный катионит с образованием обедненного по РЗЭ торийсодержащего фосфорнокислого раствора и катионита, насыщенного РЗЭ.
Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано для извлечения тонкодисперсного золота из глинистых отложений. Способ включает приготовление суспензии из глинистых отложений, улавливание из суспензии тонкодисперсного золота сорбцией введением сорбента на основе растительного материала, предварительно измельченного до крупности 0,3 мм, в суспензию и перемешиванием.

Изобретение относится к способу извлечения ионов серебра из низкоконцентрированных растворов. Способ включает пропускание раствора через полимерное волокно для сорбции ионов серебра.
Изобретение относится к сорбционной гидрометаллургии урана и рения и может быть использовано для извлечения рения из растворов и пульп. Способ извлечения рения из урансодержащих растворов включает сорбцию рения на анионах.

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 технологии редких и радиоактивных элементов и может быть использовано при переработке железосодержащего и другого фосфатного редкоземельного сырья.
Изобретение относится к металлургии благородных металлов, в частности к способу переработки упорных высокоуглеродистых золотоносных пород. Способ переработки включает флотацию графита и извлечение золота выщелачиванием кислыми растворами тиомочевины.

Изобретения (варианты) относятся к переработке высокомагнезиальных сидеритовых руд. Способы включают дробление и грохочение исходной руды, магнетизирующий обжиг в условиях без поступления атмосферного кислорода для разложения карбонатов железа и магния, сухую магнитную сепарацию, доизмельчение извлеченной магнитной фракции и выщелачивание из нее оксида магния раствором угольной кислоты.

Изобретение относится к металлургии благородных металлов, в частности к способу аффинажа серебра. Способ включает химическое растворение исходного сырья, очистку раствора от примесей и получение чистого серебра из очищенного раствора.

Изобретение относится к способу переработки окисленных никелевых руд. Предварительно подготовленное исходное сырье выщелачивают азотной кислотой, полученную пульпу фильтруют, разделяя на осадок и фильтрат.

Изобретение относится к переработке фосфатного редкоземельного концентрата (ФРЗК), полученного при азотно-кислотной переработке апатита. Способ переработки ФРЗК, выделенного при нейтрализации азотно-фосфорнокислого раствора, полученного после вскрытия апатита азотной кислотой, включает обработку ФРЗК азотной кислотой и отделение нерастворимого остатка из полученного нитратно-фосфатного раствора редкоземельных элементов (РЗЭ).

Предложен способ для извлечения вольфрама из шеелита. Осуществляют введение кислотной смеси, содержащей серную кислоту и ортофосфорную кислоту, в реактор разложения, нагрев до 70-100°C и добавление шеелита при контроле соотношения жидкой и твердой фаз на уровне 3:1-8:1 л/кг.

Изобретение относится к способу комплексной переработки апатита с извлечением и получением концентрата редкоземельных металлов (РЗМ) и строительного гипса из фосфогипса - отхода сернокислотной технологии получения фосфорной кислоты из апатита.
Изобретение относится к способу извлечения редкоземельных металлов (РЗМ) и строительного гипса из фосфогипса - отхода сернокислотной технологии получения фосфорной кислоты из апатита.
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.

Изобретение относится к способу извлечения платины иили 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 иили 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 иили 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