專利名稱：一種濕法提取稀貴金屬的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及提取稀貴金屬的方法，更具體地涉及提取貴金屬例如鉬族金屬、金和稀有金屬例如釩、鎵、鎢、鑰、鉭、鈮、鋯、鉿、鎵、銦、鉈、鍺的方法，尤其是提取廢舊汽車催化劑中鉬族金屬的方法。
背景技術(shù)：
中國(guó)鉬族金屬天然礦物資源儲(chǔ)量極度匱乏，2008年查明的鉬族金屬資源儲(chǔ)量為324.13噸，占世界總儲(chǔ)量的0.46%。目前我國(guó)鉬族金屬年生產(chǎn)量約200公斤，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國(guó)防和工業(yè)的需要，年需求量的90 %以上依賴進(jìn)口。因此，如何高效地從原料例如天然礦物質(zhì)、廢料等中提取貴金屬有著非常重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。近年來(lái)，隨著我國(guó)汽車工業(yè)的高速發(fā)展，形成了大量的失效汽車尾氣凈化催化劑(簡(jiǎn)稱汽車催化劑)，其中很大一部份是國(guó)外廠家生產(chǎn)的，原料來(lái)源于國(guó)外。國(guó)外生產(chǎn)的絕大部分汽車催化劑中鉬族金屬單質(zhì)含量總和為0.1wt.%左右。汽車催化劑中Pt含量通常為300-1000ppm，Pd含量為200_800ppm，Rh含量為50_100ppm。目前中國(guó)一年產(chǎn)生500噸左右的失效汽車催化劑，含鉬、鈀、銠約600公斤，預(yù)計(jì)到2014年后，產(chǎn)生的失效汽車催化劑將達(dá)到5000噸，含鉬、鈀、銠超過(guò)6噸。2004年全世界85% Rh,50% Pd,43% Pt用于汽車尾氣凈化催化劑的制造。目前報(bào)廢汽車催化劑在許多國(guó)家是第一位的鉬族金屬二次資源。另外，在石油化工等工業(yè)生產(chǎn)中也會(huì)產(chǎn)生失效稀貴金屬催化劑，也存在如何回收其中的稀貴金屬的問(wèn)題。絕大部分汽車 催化劑載體是由抗熱震性好的陶瓷材料做成，如堇青石或三氧化二鋁，其中堇青石是最常用的陶瓷材料，起催化作用的鉬族金屬鉬銠鈀和催化助劑稀土鑭鈰就負(fù)載在這樣的載體上。報(bào)廢汽車催化劑中鉬族金屬鉬銠鈀以金屬單質(zhì)或金屬氧化物形式存在，稀土鑭鈰以氧化物形式存在。所謂提取就是將催化劑中這些元素從固體中轉(zhuǎn)移到溶液中。常規(guī)地，用王水高溫(95°C )濕法處理汽車催化劑，鉬和銠的提取率分別不到60%和45%。盡管全世界提出了許多濕法提取報(bào)廢汽車催化劑中鉬、鈀、銠的方法，這些方法一個(gè)共同不足是銠的提取率低，一般不超過(guò)50%。目前國(guó)際上主要用等離子電弧爐在2000°C以上的高溫火焰中將汽車催化劑進(jìn)行熔煉，以提取其中的鉬、鈀、銠三種鉬族金屬。上述過(guò)程中形成的硅鐵合金和鉬族金屬形成新的合金相S1-Fe-PGM，該物相具有極強(qiáng)的抗酸堿能力，不容易進(jìn)行后續(xù)處理，只有少數(shù)國(guó)家掌握此技術(shù)。盡管此過(guò)程鉬族金屬提取率高，但存在能耗大，步驟多，設(shè)備投資大等不足之處，很難被中小企業(yè)所應(yīng)用。為此本發(fā)明提出一種濕法高效提取報(bào)廢汽車催化劑中鉬、鈀、銠的方法，此方法特點(diǎn)是銠的提取百分率絕對(duì)值較以往方法提高了近30%
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種從報(bào)廢汽車催化劑或其它固體原料中提取貴金屬例如鉬族金屬、金和稀有金屬例如釩、鎵、鎢、鑰、鉭、鈮、鋯、鉿、鎵、銦、鉈、鍺的方法。本發(fā)明方法的原理一是先將粉末原料中部分單質(zhì)碳通過(guò)氧氣或空氣焙燒法轉(zhuǎn)變成氣體如CO或CO2除去，減少單質(zhì)碳對(duì)提取液中稀貴金屬的吸附，并且改善原料表面孔道結(jié)構(gòu)，易于后續(xù)濕法浸取稀貴金屬。二是用一氧化碳或氫氣處理上述經(jīng)氧氣或空氣焙燒過(guò)的原料，使原料中的稀貴金屬氧化物還原成金屬，易于后續(xù)濕法浸取。三是將上述第二步處理后的固體粉末原料用含氯酸鈉的強(qiáng)氧化性酸性溶液在一定溫度浸取，使得稀貴金屬氧化成可溶于稀酸的絡(luò)合離子，這樣就把稀貴金屬由固體轉(zhuǎn)移到溶液中，從而提取出來(lái)。具體而言，本發(fā)明包括以下步驟:一種提取固體原料中貴金屬和稀有金屬的方法，其包括以下步驟:1)用氧氣或空氣在200-500°C的溫度下預(yù)處理原料0.2h以上；2)再在200-500°C溫度下用一氧化碳?xì)怏w處理經(jīng)歷過(guò)步驟I)原料0.2-1.5h ；3)再將經(jīng)歷過(guò)步驟2)固體原料用氯酸鈉酸性溶液在30_180°C的溫度下浸??；4)過(guò)濾、洗滌固體殘?jiān)?。由此把稀貴金屬由固體轉(zhuǎn)移到濾液中，從而提取出來(lái)。進(jìn)一步，所述步驟2)也可改用氫氣在200-500°C溫度下處理經(jīng)歷過(guò)步驟I)原料
0.5h以上。其中氫氣流速應(yīng)在4cm/min以上。進(jìn)一步，所述步驟3)中氯酸鈉酸性溶液也可改用通氯氣的酸性溶液。無(wú)論是哪種溶液，實(shí)際溶液的還原電位(相對(duì)于氫電極)應(yīng)保持在1200mV左右。進(jìn)一步，所述步驟3)中氯酸鈉酸性溶液中酸可以是鹽酸也可以是鹽酸和硫酸的混合物。進(jìn)一步，所述步驟3)中氯酸鈉酸性溶液中可以在溶液最高溫度時(shí)加入少量過(guò)氧化氫溶液。進(jìn)一步，所述步驟I)中氧氣或空氣的流速應(yīng)4mL/min以上。進(jìn)一步,所述步驟2)中CO流速應(yīng)在4_18cm/min。進(jìn)一步,所述固體原料粒度應(yīng)小于74微米。進(jìn)一步，所述固體原料是廢丨日汽車催化劑。
具體實(shí)施例方式本部分將詳細(xì)地闡明本發(fā)明的方法，其中以含有貴金屬例如鉬、銠、鈀廢舊汽車催化劑為例，然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的方法并不僅限于應(yīng)用于汽車催化劑，也可以應(yīng)用于其他含稀貴金屬的原料，例如石油化工工業(yè)中使用的類似催化劑、天然礦物等等。貴金屬可以是釕、銠、鈀、鋨、銥、鉬、金、銀等。稀有金屬可以是釩、鎵、鎢、鑰、鉭、鈮、錯(cuò)、鉿、鎵、銦、銘、鍺等。濾液中稀貴金屬氯化物的分析可以用等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)或等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)或其它分析方法如分光光度法。濾液中某一稀貴金屬濃度記SCi(PPm)。濾液的體積經(jīng)測(cè)定為V(mL)。
則重量為W(g)的原料中某種金屬i的提取量Xi為:
權(quán)利要求
1.一種提取固體原料中貴金屬和稀有金屬的方法，其包括以下步驟: 1)用氧氣或空氣在200-500°C的溫度下預(yù)處理原料0.2h以上； 2)再在200-500°C溫度下用一氧化碳?xì)怏w處理經(jīng)歷過(guò)步驟I)原料0.2-1.5h ； 3)再將經(jīng)歷過(guò)步驟2)固體原料用氯酸鈉酸性溶液在30-180°C的溫度下浸??； 4)過(guò)濾、洗滌固體殘?jiān)?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟2)也可改用氫氣在200-500°C溫度下處理經(jīng)歷過(guò)步驟I)原料0.5h以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟3)中氯酸鈉酸性溶液也可改用通氯氣的酸性溶液。無(wú)論是哪種溶液，實(shí)際溶液的還原電位(相對(duì)于氫電極)應(yīng)保持在1200mV左右。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟3)中氯酸鈉酸性溶液中酸可以是鹽酸也可以是鹽酸和硫酸的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟3)中氯酸鈉酸性溶液中可以在溶液最高溫度時(shí)加入少量過(guò)氧化氫溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟I)中氧氣或空氣的流速應(yīng)4mL/min以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中CO流速應(yīng)在4-18cm/min。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中H2流速應(yīng)在4cm/min以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法 ，其中所述固體原料粒度應(yīng)小于74微米。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述固體原料是廢舊汽車催化劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及提取稀貴金屬的方法，其包括以下步驟用氧氣或空氣在200-500℃的溫度下預(yù)處理含有稀貴金屬的固體原料粉；再在200-500℃溫度下用一氧化碳?xì)怏w或氫氣處理上述步驟所得物料；再將經(jīng)歷過(guò)上述兩步處理后固體物料用氯酸鈉酸性氧化性溶液在30-180℃的溫度下浸取，過(guò)濾、洗滌固體殘?jiān)?，由此把稀貴金屬由固體原料轉(zhuǎn)移到濾液中，從而提取出來(lái)。本發(fā)明方法尤其適用于提取廢舊汽車催化劑中鉑、鈀、銠，優(yōu)化條件下鉑、鈀、銠的提取率分別可達(dá)99％，99％，82％。
文檔編號(hào)C22B34/10GK103205563SQ201310160520
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月6日
發(fā)明者沈少波 申請(qǐng)人:沈少波