火法Bi捕集废汽车催化剂中的Pd、Pt、Rh
发布时间：2021-03-09 15:53
建立以绿色、无毒、低熔点的金属Bi为捕集剂,选取Na2O-Si O2-Al2O3-Bi2O3渣型的火法熔炼新工艺,从废汽车催化剂中回收铂族金属,研究熔渣碱度、金属Bi质量、熔炼温度、捕集时间和硅硼质量比等因素对Pd、Pt、Rh捕集行为的影响。熔渣碱度0.71、金属Bi 1.9 g、硅硼质量比0.94:1、1100℃熔炼10 min的优化条件下,熔渣易分离、贵铋表面光亮,Pd、Pt、Rh的回收率分别为98.90%、95.02%、97.00%,熔渣经二次熔炼后,Pd、Pt、Rh的总回收率均大于99%;熔炼过程中Pd、Pt、Rh优先被还原,以原子态或原子团簇形态与金属Bi键合,可形成α-Bi2Pd、Bi2Pt、Bi4Rh等二元金属间化合物,有利于降低体系自由能,实现金属Bi对Pd、Pt、Rh的良好捕集。该工艺的成功开发为废汽车催化剂中铂族金属的综合回收开辟了一条新思路。
【文章来源】：中国有色金属学报. 2020,30(09)北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
催化剂XRD谱Fig.1XRDpatternofcatalyst
℃，保温一定时间后进行熔炼。3)贵铋分离保温熔炼结束后，维持马弗炉温度，将陶瓷坩埚顺序取出，置于20mm厚的铁板上冷却，熔体冷却后进行渣相和金属相分离，即得一次熔炼渣和贵铋合金，用于分析检测、计算金属回收率。4)贵铋吹炼富集将d32mm×20mm镁砂灰皿放入炉膛中部，由室温匀速升至900℃后焙烧20min，将贵铋合金放入红热镁砂灰皿中，以0.5g/min的速度氧化吹炼分离金属Bi，吹炼结束后趁热取出镁砂灰皿，放到20mm厚的铁板上冷却到室温。主要工艺流程如图2所示。2结果与讨论2.1熔渣碱度对Pd、Pt和Rh回收率的影响称取3.0g试样装入30mL陶瓷坩埚内，加入Na2CO35.0g、Bi2O33.0g、面粉0.19g，改变硼砂和SiO2用量调整熔渣碱度，20min将炉温从900℃匀速升至1080℃并保温40min，考察熔渣碱度对Pd、Pt和Rh回收率的影响，结果如图3所示。由图3可知，熔渣碱度较低时Pd、Pt和Rh均有较高的回收率，随熔渣碱度的增加，Pd回收率略微增加后又快速降低，Pt和Rh的回收率均呈逐渐降低的趋势；在熔渣碱度为0.67时，Pt和Rh的回收率最高，分别为83.68%和93.44%，熔渣碱度在0.71~0.77时Pd回收率最高为94.30%，熔渣碱度增加到0.91时，Pd、Pt和Rh回收率在取值范围内均最低，分别为63.0%、68.31%和80.69%。碱度对熔渣的熔点、黏度、密度、导电性等性质均有较大影响，碱度较高导致熔渣黏度过小，可使新生态细微粒金属Bi在熔体中的沉降速率过快，未与Pd、Pt和Rh充分接触便沉入坩埚
第30卷第9期张福元，等：火法Bi捕集废汽车催化剂中的Pd、Pt、Rh21673金属Bi捕集Pd、Pt和Rh的过程机理3.1贵铋合金物相分析为明确金属Bi捕集铂族金属的过程机理，对贵铋进一步氧化吹炼富集铂族金属，通过XRD分析确定物相组成，贵铋合金以及氧化吹炼富集22.5倍贵铋合金的XRD谱分别如图8和9所示。图8贵铋合金XRD谱Fig.8XRDpatternofbismuthalloy由图8可知，XRD谱出现明显单质Bi的衍射峰，与单质Bi标准图谱(PdfNo.851330)基本吻合，未出现Na2CO3、SiO2、Al2O3、MgO等贱金属氧化物的衍射峰，该类物质主要参与造渣反应，Pd、Pt、Rh含量较低未出现明显衍射峰。由图9可知，XRD谱基线较平整，主要出现金属Bi相(PdfNo.851330)和二元金属间化合物相α-Bi2Pd图9富集后贵铋合金的XRD谱Fig.9XRDpatternofenrichedbismuthalloy(Pd8.44%,Pt0.07%,Rh0.18%)(PdfNo.2853)的衍射峰，金属Bi和α-Bi2Pd为合金主要物相成分，Pt、Rh含量较低，未出现单质及相关化合物的衍射峰，富集后的贵铋合金中未现单质Pd的衍射峰，进一步说明熔炼过程Bi和Pd形成金属间化合物，并非简单固溶体或晶格镶嵌方式对Pd进行捕集。3.2铋捕集Pd、Pt、Rh机理探讨3.2.1熔渣和金属化学键的差异性采用铋作为捕集剂火法熔炼废汽车催化剂富集Pd、Pt和Rh过程中，需要配入Na2CO3、硼砂、SiO2进行造渣，以分离样品中的高熔点贱金属化合物。根据海拉西蒙科离子结构熔渣理论，贱金属氧化物为离子键很强的离子晶体，
【参考文献】：
期刊论文
[1]铜捕集法从失效汽车催化剂中回收铂、钯和铑的研究[J]. 赵家春,崔浩,保思敏,童伟锋,董海刚. 贵金属. 2018(01)
[2]中国主要铂族金属供需预测及对策建议[J]. 李鹏远,周平,齐亚彬,唐金荣,张寿庭. 地质通报. 2017(04)
[3]等离子熔炼技术富集铂族金属工艺初探[J]. 贺小塘,李勇,吴喜龙,赵雨,王欢,刘文. 贵金属. 2016(01)
[4]“双湿法”从汽车失效催化剂中回收铂族金属及有价金属[J]. 李权,余建民,沙娇,王火印,毕向光,杨金富,卢峰. 贵金属. 2015(03)
[5]固态还原铁捕集法回收铂族金属二次资源[J]. 董海刚,赵家春,陈家林,范兴祥,付光强,杨海琼. 中国有色金属学报. 2014(10)
[6]锍镍试金技术制备含铂族元素硫化物微区分析标准样品的可行性[J]. 赵令浩,詹秀春,胡明月,孙冬阳,范晨子,袁继海,蒯丽君,屈文俊. 岩矿测试. 2013(05)
[7]用金作保护剂铅试金富集汽车尾气净化催化剂中铂钯铑的研究[J]. 管有祥,徐光,王应进,吴晓峰,刘霞,朱利亚,刘云杰,马媛,安中庆,甘建壮. 贵金属. 2011(02)
[8]加压碱浸处理-氰化浸出法回收汽车废催化剂中的贵金属[J]. 黄昆,陈景,陈奕然,赵家春,李奇伟,杨秋雪. 中国有色金属学报. 2006(02)
本文编号：3073094
【文章来源】：中国有色金属学报. 2020,30(09)北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
催化剂XRD谱Fig.1XRDpatternofcatalyst
℃，保温一定时间后进行熔炼。3)贵铋分离保温熔炼结束后，维持马弗炉温度，将陶瓷坩埚顺序取出，置于20mm厚的铁板上冷却，熔体冷却后进行渣相和金属相分离，即得一次熔炼渣和贵铋合金，用于分析检测、计算金属回收率。4)贵铋吹炼富集将d32mm×20mm镁砂灰皿放入炉膛中部，由室温匀速升至900℃后焙烧20min，将贵铋合金放入红热镁砂灰皿中，以0.5g/min的速度氧化吹炼分离金属Bi，吹炼结束后趁热取出镁砂灰皿，放到20mm厚的铁板上冷却到室温。主要工艺流程如图2所示。2结果与讨论2.1熔渣碱度对Pd、Pt和Rh回收率的影响称取3.0g试样装入30mL陶瓷坩埚内，加入Na2CO35.0g、Bi2O33.0g、面粉0.19g，改变硼砂和SiO2用量调整熔渣碱度，20min将炉温从900℃匀速升至1080℃并保温40min，考察熔渣碱度对Pd、Pt和Rh回收率的影响，结果如图3所示。由图3可知，熔渣碱度较低时Pd、Pt和Rh均有较高的回收率，随熔渣碱度的增加，Pd回收率略微增加后又快速降低，Pt和Rh的回收率均呈逐渐降低的趋势；在熔渣碱度为0.67时，Pt和Rh的回收率最高，分别为83.68%和93.44%，熔渣碱度在0.71~0.77时Pd回收率最高为94.30%，熔渣碱度增加到0.91时，Pd、Pt和Rh回收率在取值范围内均最低，分别为63.0%、68.31%和80.69%。碱度对熔渣的熔点、黏度、密度、导电性等性质均有较大影响，碱度较高导致熔渣黏度过小，可使新生态细微粒金属Bi在熔体中的沉降速率过快，未与Pd、Pt和Rh充分接触便沉入坩埚
第30卷第9期张福元，等：火法Bi捕集废汽车催化剂中的Pd、Pt、Rh21673金属Bi捕集Pd、Pt和Rh的过程机理3.1贵铋合金物相分析为明确金属Bi捕集铂族金属的过程机理，对贵铋进一步氧化吹炼富集铂族金属，通过XRD分析确定物相组成，贵铋合金以及氧化吹炼富集22.5倍贵铋合金的XRD谱分别如图8和9所示。图8贵铋合金XRD谱Fig.8XRDpatternofbismuthalloy由图8可知，XRD谱出现明显单质Bi的衍射峰，与单质Bi标准图谱(PdfNo.851330)基本吻合，未出现Na2CO3、SiO2、Al2O3、MgO等贱金属氧化物的衍射峰，该类物质主要参与造渣反应，Pd、Pt、Rh含量较低未出现明显衍射峰。由图9可知，XRD谱基线较平整，主要出现金属Bi相(PdfNo.851330)和二元金属间化合物相α-Bi2Pd图9富集后贵铋合金的XRD谱Fig.9XRDpatternofenrichedbismuthalloy(Pd8.44%,Pt0.07%,Rh0.18%)(PdfNo.2853)的衍射峰，金属Bi和α-Bi2Pd为合金主要物相成分，Pt、Rh含量较低，未出现单质及相关化合物的衍射峰，富集后的贵铋合金中未现单质Pd的衍射峰，进一步说明熔炼过程Bi和Pd形成金属间化合物，并非简单固溶体或晶格镶嵌方式对Pd进行捕集。3.2铋捕集Pd、Pt、Rh机理探讨3.2.1熔渣和金属化学键的差异性采用铋作为捕集剂火法熔炼废汽车催化剂富集Pd、Pt和Rh过程中，需要配入Na2CO3、硼砂、SiO2进行造渣，以分离样品中的高熔点贱金属化合物。根据海拉西蒙科离子结构熔渣理论，贱金属氧化物为离子键很强的离子晶体，
【参考文献】：
期刊论文
[1]铜捕集法从失效汽车催化剂中回收铂、钯和铑的研究[J]. 赵家春,崔浩,保思敏,童伟锋,董海刚. 贵金属. 2018(01)
[2]中国主要铂族金属供需预测及对策建议[J]. 李鹏远,周平,齐亚彬,唐金荣,张寿庭. 地质通报. 2017(04)
[3]等离子熔炼技术富集铂族金属工艺初探[J]. 贺小塘,李勇,吴喜龙,赵雨,王欢,刘文. 贵金属. 2016(01)
[4]“双湿法”从汽车失效催化剂中回收铂族金属及有价金属[J]. 李权,余建民,沙娇,王火印,毕向光,杨金富,卢峰. 贵金属. 2015(03)
[5]固态还原铁捕集法回收铂族金属二次资源[J]. 董海刚,赵家春,陈家林,范兴祥,付光强,杨海琼. 中国有色金属学报. 2014(10)
[6]锍镍试金技术制备含铂族元素硫化物微区分析标准样品的可行性[J]. 赵令浩,詹秀春,胡明月,孙冬阳,范晨子,袁继海,蒯丽君,屈文俊. 岩矿测试. 2013(05)
[7]用金作保护剂铅试金富集汽车尾气净化催化剂中铂钯铑的研究[J]. 管有祥,徐光,王应进,吴晓峰,刘霞,朱利亚,刘云杰,马媛,安中庆,甘建壮. 贵金属. 2011(02)
[8]加压碱浸处理-氰化浸出法回收汽车废催化剂中的贵金属[J]. 黄昆,陈景,陈奕然,赵家春,李奇伟,杨秋雪. 中国有色金属学报. 2006(02)
本文编号：3073094
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