Способ извлечения платиновых металлов из отработанных катализаторов на носителях из оксида алюминия



Способ извлечения платиновых металлов из отработанных катализаторов на носителях из оксида алюминия
Способ извлечения платиновых металлов из отработанных катализаторов на носителях из оксида алюминия

 


Владельцы патента RU 2564187:

Открытое акционерное общество "Приокский завод цветных металлов" (RU)

Изобретение относится к металлургии благородных металлов. Отработанные катализаторы на носителях из оксида алюминия шихтуют с флюсами, плавят полученную шихту на металлический коллектор при температуре 1500÷1800°C в несколько стадий со сливом после каждой стадии образовавшегося шлака и плавлением очередной порции шихты на коллекторе от предыдущей плавки с выделением сплава платиновых металлов с коллектором. В качестве флюсов используют отходы и промпродукты аффинажного производства, состоящие из шлаков, пылей вентиляционных систем и солей от упаривания маточных растворов, при соотношении, мас. ч.: отработанные катализаторы : шлаки : пыли вентиляционных систем : соли от упаривания маточных растворов = 1 : 0,5÷1,5 : не более 0,3 : не более 0,3. Обеспечивается повышение степени извлечения металлов платиновой группы, в том числе из отходов с низким содержанием благородных металлов. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к металлургии благородных и редких металлов и может быть использовано при переработке дезактивированных катализаторов на основе оксида алюминия, содержащих металлы платиновой группы (далее катализаторы).

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 способов переработки катализаторов на основе оксида алюминия показывает, что способы эти можно разделить на три основные группы:

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

- растворение извлекаемых компонентов растворами кислот с окислителями с последующей переработкой растворов, как правило, сорбционными методами;

- плавка катализаторов на металлический коллектор.

Первые две группы способов не являются универсальными, т.к. основа катализатора - оксид алюминия - 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 ряде случаев не позволяет получать богатые концентраты по первой группе способов. Оксид алюминия в гамма-форме растворяется в кислотах, что приводит к повышенному расходу реагентов и трудностям при фильтрации пульп, если применяются способы из 2-й группы. В третьей группе способов плавке на коллектор подвергают основу катализатора - оксид алюминия - температура плавления которого порядка 1800°C, а для получения шлаков с достаточно низкой вязкостью их необходимо прогреть до 1950÷2000°C. Плавка при таких температурах приводит к повышенному расходу энергии и ускоренному износу футеровки печей. Для снижения температуры плавки используют флюсы - буру, соду, плавиковый шпат и другие, что, во-первых, повышает стоимость переработки, во-вторых, увеличивает количество отходов производства (шлаков), которые необходимо утилизировать.

В патенте RU 2306347 С1 (опубл. 20.09.2007) описан способ переработки катализаторов, содержащих платиновые металлы и рений на носителях из оксида алюминия. Способ включает обжиг катализаторов, выщелачивание его в серной кислоте, добавление в полученную пульпу концентрата пыли электрофильтров, осаждение платиновых металлов из раствора цементацией, отделение сернокислого раствора от нерастворимого остатка фильтрацией, извлечение рения из раствора сорбцией, плавку нерастворимого остатка с добавлением флюсов.

Недостатками вышеуказанного способа являются:

- большой расход серной кислоты на растворение основы катализатора;

- неполное растворение основы катализатора, если последняя частично или полностью состоит из оксида алюминия в альфа-форме, что снижает или практически сводит к нулю степень концентрирования платиноидов в нерастворимом остатке и усложняет его дальнейшую переработку;

- необходимость промывки кека от сернокислого выщелачивания катализатора;

- необходимость утилизации большого количества кислотных (в данном случае сернокислых) растворов.

Известен способ извлечения благородных металлов из глиноземных материалов и отходов, например алюмоплатинового катализатора (SU 171116 А1, опубл. 01.01.1965). Платину извлекают из алюмоплатиновых катализаторов с криолитом в качестве растворителя экстракцией жидким алюминием. Выделение платины из алюмоплатинового сплава проводят с использованием серной кислоты. Степень извлечения платины составляет 90%.

Недостатком способа является образование большого количества отходов в виде твердого раствора оксида алюминия в криолите.

В патенте RU 2023036 С2 (опубл. 15.11.1994) раскрыт способ извлечения платины из вторичного сырья. Вторичным сырьем является стекло и отходы стекольного производства. Проводят плавку вторичного сырья при температуре не ниже 1700°C в присутствии металла-коллектора с разделением металлов. Массовое соотношение исходного материала и коллектора поддерживают равным 1,5-2,5:1, плавку ведут при вязкости шлака не более 10 Па·с и выделение платины из содержащего ее материала ведут электролизом.

В журнале "Цветные металлы", 1989, №2, с. 57-59 описан способ извлечения благородных металлов из вторичного сырья плавкой на металлический коллектор. При этом сырье предварительно смешивают с шлакообразующими оксидами и глетом.

Недостатком последних двух способов является использование при плавке шлакообразующих флюсов, что увеличивает затраты и количество отходов производства.

Известен способ извлечения металлического компонента (платины) из отработанных катализаторов на основе оксида алюминия (Металлургия благородных металлов, под ред. Л.В. Чугаева, М.: Металлургия, 1987, с. 426). Катализатор (многокомпонентный материал) расплавляют с добавлением соединений кальция, например, фторида кальция. Для образования сплава добавляют медь. Плавку ведут при температуре в пределах 1500-1550°C. Недостатком является использование фторсодержащих флюсов, которые обладают высокой агрессивностью по отношению к футеровке печей или тиглям, что приводит к повышенному ее износу.

В патенте RU 2248406 С1 (опубл. 20.03.2005) описан способ разделения многокомпонентного материала, содержащего металлические компоненты. К таким материалам относятся, например, отработанные катализаторы на основе платины, нанесенной на оксид алюминия, которые используются в процессах гидрирования, дегидрирования, крекинга. Способ заключается в том, что многокомпонентный материал предварительно пропитывают раствором соли металла-коллектора в количестве, обеспечивающем массовое содержание в расплаве металла-коллектора (металл-растворитель), превышающее содержание металлических компонентов. Затем его прокаливают и расплавляют в восстановительной атмосфере с добавлением шлакообразующего флюса на основе фторидов металлов, возможно с оксидом кальция при температуре 1000-1800°C. После расплавления расплав перемешивают и выдерживают в жидком состоянии в течение времени, достаточном для разделения шлаковой и металлической фаз. Затем производят выпуск полученного шлака и металла, а их разделение производят механически после их затвердевания. Анализ полученного металла показал, что 95% платины переходит в слиток на основе меди, а остальной металл теряется в шлаке. При использовании в аналогичных условиях с добавлением того же количества металла-коллектора в виде медного порошка с размером фракции 20 мкм в слиток на основе меди переходит только 78% платины, остальное количество - 22% - остается в шлаке.

Недостатки данного способа:

- использование при плавке фторсодержащих шлакообразующих флюсов (CaF2) приводит к повышенному износу футеровки печи или тиглей, увеличивает количество отходов производства и затраты на приобретение реагентов;

- при разложении соли металла-коллектора, раствором которой пропитывается многокомпонентный материал (катализатор), выделяются экологически вредные газы, например NOx, если применяется нитрат меди, что обуславливает необходимость создания дорогостоящей системы газоочистки;

- согласно описанию способ предполагает однократное использование коллектора для извлечения металлов из основы многокомпонентного материала, при этом исключается концентрирование извлекаемых компонентов в коллекторе, что обуславливает большой расход ресурсов при переработке коллектора.

Указанный способ является наиболее близким к заявляемому способу и является его прототипом.

Задачей настоящего изобретения является упрощение схемы переработки вышеуказанных катализаторов и снижение расхода материальных ресурсов на их переработку.

Поставленная задача решается следующим образом. Сначала плавят некоторое количество шлаков, образующихся при плавке сырья и промежуточных продуктов аффинажного производства (далее промпродукты), содержащих благородные металлы в концентрациях выше отвальных, а также - неблагородные металлы, например железо, причем концентрация последних должна многократно превышать концентрацию драгоценных металлов. Шлаки плавят в восстановительной среде и нагревают до температуры выше температуры плавления железа (1550÷1650°C). При этом на дне ванны образуется сплав, состоящий в основном из неблагородных металлов, который в дальнейшем является коллектором благородных металлов. Шлаки сливают, оставляя в печи пограничный слой шлаков и коллектор. На оставшийся в печи расплавленный материал загружают следующую порцию шлаков, плавят, нагревают и сливают в вышеописанном порядке. Операцию повторяют до набора достаточного количества коллектора.

Шихту, полученную смешиванием катализаторов с отходами аффинажного производства (далее отходы) и промпродуктами, выбранными из шлаков от плавки сырья и богатых промпродуктов, пылей, образующихся при плавке промпродуктов и улавливаемых вентиляционными системами (далее пыли), солей от упаривания маточных растворов (далее соли), обычно в виде их смеси, плавят на образовавшийся по вышеописанной методике металлический коллектор. Указанные отходы и промпродукты играют роль флюсов, снижающих температуру плавления основы катализаторов и вязкость шлаков. Плавку ведут при температуре 1500-1800°C, как правило в несколько стадий. После каждой стадии образовавшийся шлак сливают, а на коллектор от предыдущей плавки загружают и плавят новую порцию шихты, с выделением в итоге сплава благородных металлов с коллектором. Осуществление указанных приемов позволяет довести концентрацию благородных металлов в коллекторе до оптимальных значений. При необходимости для дополнительного снижения вязкости образующихся шлаков добавляют известь, стекло, песок. После расплавления шихты металлы, присутствующие в промпродуктах, отходах и катализаторе, коалисцируют, образуя более крупные капли сплава, чем при плавке катализатора в отдельности, создавая тем самым условия для более полного поглощения металлов коллектором и, в конечном счете, повышая извлечение платиновых металлов из катализатора. Попутно в коллектор дополнительно извлекаются благородные металлы из используемых в качестве флюсов промпродуктов и отходов.

В итоге способ согласно изобретению, благодаря использованию промпродуктов аффинажного производства, позволяет исключить введение в технологический процесс металла для образования коллектора и в дальнейшем - разделение этого металла и благородных металлов, что упрощает технологическую схему, снижает затраты на производство. Таким образом, поставленная задача выполнена.

Более подробно способ осуществляется следующим образом.

Для образования коллектора выбирают промпродукты с содержанием суммы благородных металлов не более 0,005% и суммы неблагородных металлов (железа, кобальта, никеля, меди, и др.) - не менее 0,3%. Выбранные промпродукты плавят по вышеописанной методике до набора необходимого количества коллектора, состоящего в основном из сплава неблагородных металлов. Необходимое количество коллектора зависит от объема печи. Коллектор нагревают до полного расплавления и загружают на него шихту из катализатора и промпродуктов. Состав шихты, масс. частей: катализатор : шлаки : пыли : соли = 1 : 0,5÷1,5 : не более 0,3 : не более 0,3. Шихту в плавильную печь загружают порционно на расплавленный коллектор, прогревают содержимое печи до температуры 1500÷1800°C до получения шлаков необходимой вязкости. Вязкость шлаков определяют визуально. При необходимости для дополнительного снижения вязкости образующихся шлаков добавляют известь, стекло, песок. Далее печь отключают и ставят на отстой на 5÷10 минут, после чего шлаки сливают, оставляя коллектор и пограничный слой шлаков в печи, на коллектор и пограничный слой шлаков загружают очередную порцию шихты и так далее. Суммарное количество загружаемого на плавку катализатора и промпродуктов рассчитывают исходя из того, чтобы концентрация каждого из благородных металлов в коллекторе не превышала 15%. Продукты последней плавки выливают в изложницу и после охлаждения шлаки отделяют от сплава-коллектора. Шлаки опробуют и реализуют как отходы производства. Сплав, содержащий в основном металлы, восстановленные из промпродуктов, а также благородные металлы, извлеченные из катализаторов и промпродуктов, перерабатывают известными способами, например, по схеме: гранулирование сплава, гидрохлорирование или растворение в «царской водке» гранул, фильтрация, осаждение и аффинаж серебра, селективное осаждение из раствора золота и платиновых металлов и их дальнейший аффинаж.

Пример 1.

Для проведения опытов взяли катализатор ПР-20 ТУ 2177-008-03533913-99 с концентрацией платины 0,37%. Для выплавки коллектора использовали промпродукт массой 3 кг с концентрацией железа 1,5% (45 г), суммы благородных металлов - 0,004% (0,12 г ).

Приготовили шихту катализатора с промпродуктами, состав которой представлен в таблице 1, и разделили на 10 частей по 482 г.

Плавку вели в индукционной печи ИСТ- 0,06 в графитовом тигле. Сначала проплавили промпродукт для выплавки коллектора, получили 30 г сплава на основе железа - коллектор. Коллектор расплавили, загрузили на него порцию шихты и нагрели содержимое печи до расплавления. Для снижения вязкости шлака добавили 20 г извести и 15 г боя стекла.

Таблица 1. Состав шихты 1.

Достаточную вязкость шлаки приобрели при температуре 1710°C. При этой температуре и при включенной печи выдержали 10 минут, после чего накрыли тигель графитошамотной крышкой, выключили печь и отстаивали 5 минут. Затем шлак слили, оставив в тигле коллектор и пограничный слой шлака, загрузили новую порцию шихты, повторили плавку и так далее. Проплавив последнюю порцию шихты, пограничный слой шлака вместе с металлом вылили в чугунную изложницу и после остывания отделили шлак от металла. Шлак от всей серии плавок и металл взвесили, измельчили и опробовали. Результаты представлены в таблице 2.

Расчет показывает, что суммарное извлечение металлов из катализатора и промпродуктов в коллектор составляет: платины - 98,1%; золота - 65,8%, серебра - 94,3%, палладия - 55,0%. Содержанием платины в промпродуктах и отходах производства можно пренебречь. Тогда извлечение платины из катализатора составит не менее 98%.

Извлечение рассчитывали по каждому металлу как отношение массы металла в коллекторе к массе металла, загруженного на плавку, выраженное в процентах.

Пример 2.

Методически плавку вели, как в примере 1, но вместо стекла добавили чистый речной песок в том же количестве. Шлаки приобрели требуемую вязкость при температуре 1720°C. Извлечение металлов из катализатора, отходов и промпродуктов в коллектор составило: платины - 98,1%; золота -75,0%, серебра - 95,6%, палладия - 58,5%. Извлечение платины из катализатора составило не менее 98%.

1. Способ извлечения платиновых металлов из отработанных катализаторов на носителях из оксида алюминия, включающий шихтование отработанных катализаторов с флюсами, плавку полученной шихты на металлический коллектор при температуре 1500÷1800°C в несколько стадий со сливом после каждой стадии образовавшегося шлака и плавлением очередной порции шихты на коллекторе от предыдущей плавки с выделением сплава платиновых металлов с коллектором, отличающийся тем, что в качестве флюсов используют отходы и промпродукты аффинажного производства, состоящие из шлаков, пылей вентиляционных систем и солей от упаривания маточных растворов, при соотношении, мас. ч.: отработанные катализаторы : шлаки : пыли вентиляционных систем : соли от упаривания маточных растворов = 1 : 0,5÷1,5 : не более 0,3 : не более 0,3.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что соотношение массы коллектора и суммарной массы отработанных катализаторов с промпродуктами аффинажного производства рассчитывают с обеспечением концентрации благородных металлов в коллекторе после плавки не выше 15 мас. % по каждому металлу.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к пирометаллургии. Способ извлечения серебра из лома серебряно-цинковых аккумуляторов, содержащих свинец, включает плавку лома при температуре нагрева 1150-1200°C, охлаждение полученного расплава со скоростью от 1950°C/час до 2050°C/час до температуры 400°C и плавку полученного охлажденного сплава при температуре нагрева 1150-1200°C.

Изобретение относится к металлургии редких металлов, в частности к переработке отходов полупроводниковых соединений на основе галлия. Вакуумный аппарат для разложения фосфида галлия содержит вакуумную камеру, размещенный внутри камеры по оси цилиндрический нагреватель, установленную коаксиально внутри нагревателя на подине колонку испарительных тарелей для фосфида галлия, цилиндрические экраны, концентрично установленные снаружи колонки тарелей и герметично закрытые крышками, трубчатый спиральный водоохлаждаемый конденсатор, установленный над крышками экранов, скруббер для паров пятиокиси фосфора, полученных при разложении фосфида галлия, при этом конденсатор выполнен с эжекторной камерой смешения, содержащей фланцевое соединение с соплом подачи в нее для окисления паров фосфора до пятиокиси фосфора и диффузором для отвода пятиокиси фосфора в скруббер.
Изобретение может быть использовано для растворения меди при переработке медьсодержащих материалов, преимущественно для производства сульфата меди пятиводного.

Изобретение относится к области биогидрометаллургии, в частности к биотехнологии извлечения ценных компонентов и редкоземельных элементов из продуктов сжигания угля - зольно-шлакового материала.
Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к извлечению меди из медьсодержащих отходов сверхпроводниковых материалов. Способ утилизации медьсодержащих отходов включает растворение меди погружением корзины с ломом в медно-кальциевый сплав в процессе электролиза кальция при температуре 650-715°С.

Изобретение относится к переработке медесодержащих осадков, полученных в результате цементации медесодержащих шахтных и подотвальных вод, в черновую медь. Цементные медесодержащие осадки нейтрализации шахтных и подотвальных вод предварительно просушивают в барабанном сушиле при температуре 100-200°C до полного удаления механической влаги, полученный огарок в количестве 70-75 мас.% смешивают с восстановителем в виде дробленого медного штейна фракции -1 мм, взятым в количестве 25-30 мас.%, полученную смесь плавят в электродуговой печи, скачивают шлак, затем расплав перегревают до температуры 1200°C и сливают черновую медь.
Изобретение относится к регенерации вторичного металлического сырья, в частности к переработке металлических отходов ренийсодержащих жаропрочных сплавов на основе никеля.
Изобретение относится к способу получения свинца. Способ включает обработку свинецсодержащего сырья раствором хлорида щелочного металла и соляной кислоты, отделение нерастворимого осадка от раствора, кристаллизацию из раствора хлористого свинца, его отделение, очистку полученного маточного раствора от сульфат-иона и возвращение его на обработку свинецсодержащего сырья, получение свинца и соляной кислоты, которую возвращают на обработку свинецсодержащего сырья.

Изобретение относится к области переработки отходов полупроводниковых соединений на основе галлия. Способ заключается в том, что отходы смешивают с селитрой и содой в соотношении 1:(1-1,25):(1-1,25), теоретически необходимом для реакции окисления.

Изобретение относится к металлургии благородных металлов и может быть использовано на предприятиях вторичной металлургии по переработке радиоэлектронного лома и при извлечении золота или серебра из отходов радиоэлектронной промышленности.

Изобретение относится к пирометаллургии. Способ извлечения серебра из лома серебряно-цинковых аккумуляторов, содержащих свинец, включает плавку лома при температуре нагрева 1150-1200°C, охлаждение полученного расплава со скоростью от 1950°C/час до 2050°C/час до температуры 400°C и плавку полученного охлажденного сплава при температуре нагрева 1150-1200°C.

Изобретение относится к металлургии благородных металлов и может быть использовано на предприятиях вторичной металлургии по переработке радиоэлектронного лома и при извлечении золота или серебра из отходов радиоэлектронной промышленности.

Изобретение относится к выделению ультрадисперсных и коллоидно-ионных благородных включений из минерального сырья и техногенных продуктов. Способ включает подачу исходного сырья на подложку и его обработку лазерным излучением с интенсивностью, достаточной для их высокоскоростного нагрева.

Настоящее изобретение относится к способу и аппарату для извлечения драгоценных металлов. Способ непрерывного получения композиции драгоценных металлов из сырьевого материала включает в себя нагревание сырьевого материала в плазменной печи с образованием верхнего слоя шлака и нижнего слоя расплавленного металла, удаление слоя шлака, удаление слоя расплавленного металла, затвердевание удаленного слоя расплавленного металла, фрагментирование затвердевшего слоя металла с образованием фрагментов и извлечение композиции драгоценных металлов из фрагментов.
Изобретение относится к области металлургии благородных металлов. Способ пирометаллургического извлечения серебра из вторичного свинецсодержащего сырья включает его плавку в два этапа.

Изобретение относится к способу переработки сульфидных концентратов, содержащих благородные металлы. Способ включает смешивание концентрата с карбонатом натрия, карбонатом кальция, продуктом на основе оксида железа и углеродистым восстановителем.

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано при переработке сульфидных медно-никелевых материалов, содержащих металлы платиновой группы, в частности при пирометаллургической переработке никель-пирротиновых концентратов, содержащих металлы платиновой группы.

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при переработке упорных окисленных золотомышьяковистых руд. .

Изобретение относится к способу восстановления хлорида металла, в частности к способу извлечения серебра из порошкообразной смеси, содержащей хлорид серебра. .
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при извлечении драгоценных металлов, в частности платины, из электронного лома. .
Группа изобретений относится к извлечению дисперсного золота из упорных руд и техногенного минерального сырья. Способ включает агломерацию золотосодержащей минеральной массы исходного сырья путем добавки к ней связующего материала, формирование штабеля, выщелачивание золота подачей в штабель раствора реагента, выщелачивающего золото, сбор рабочих растворов с последующим выделением из него золота. В первом варианте способа при агломерации золотосодержащую минеральную массу разделяют на две навески, причем первую навеску обрабатывают карбонатно-пероксидным раствором, а вторую - активным цианидным раствором. После агломерации навески смешивают и укладывают в штабели, выдерживают и проводят выщелачивание путем подачи в штабели накислороженной воды или слабого щелочного раствора цианида натрия или калия в инфильтрационном, фильтрационном или пульсационно-статическом режиме. Во втором варианте способа золотосодержащую массу не разделяют на навески. Обеспечивается повышение эффективности извлечения золота из руд и техногенных минеральных образований. 2 н.п. ф-лы, 1 пр.
Наверх