用于从废催化剂中回收铂族金属的方法技术

描述了用于从废催化剂中回收铂族金属的方法。所述方法包括粉碎所述废催化剂以获得包含具有预定粒度的颗粒的催化剂粒状材料。所述方法包括通过使所述催化剂粒状材料与含氯气体接触以使所述催化剂粒状材料在预定温度下在反应区中进行氯化处理预定时间段。所述方法还包括对所述反应区中的所述含氯气体施加电磁场以提供氯的电离；由此引起铂族金属和氯离子之间的化学反应，并在所述反应区中提供挥发性含铂族金属的氯化物产物。此后，冷却所述挥发性含铂族金属的氯化物产物，以将所述产物转化为固相含铂族金属的材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于分离和回收珍贵金属和稀有金属的冶金技术，具体地涉及用于从废催化剂中回收铂族金属的设备和方法。
技术介绍
铂族金属，例如铂(Pt)、钯(Pd)和铑(Rh)是众所周知的珍贵金属，在许多工业应用中起重要作用，例如珠宝和饰品、电子、电话电路、牙科合金等。在石油或汽车工业中铂和钯长期以来也分别用作重整和氢化催化剂。在催化剂中，少量的铂或钯包含在大量的支承材料中，典型地作为负载在氧化铝、氧化锆或二氧化硅上的金属涂层。含有铂或钯的石油或汽车工业催化剂通常在其催化功能劣化时被丢弃。催化中的钯含量通常在按质量计0.4％至5.0％之间变化。同样地，铂、钌和锇含量可以在按质量计0.1％至0.5％之间变化。废催化剂也可以含有按质量计1.5-2.5％的铼和3.0-5.0％的钒。由于其天然丰度低、高价格且在各种工业领域内日益增长的需求，从各种废料回收和精炼铂族金属可以是非常有利的。因此，从废催化剂有效地回收和纯化珍贵金属具有经济益处。废石油或汽车工业催化剂中的铂和钯可以通过各种湿法冶金或高温冶金技术回收。湿法冶金处理通常包括粉碎(例如研磨和碾磨)、浸渍、过滤和洗涤步骤，随后从溶液中提取钯(渗镀或电化学法)。处理还可以包括酸废溶液、滤饼和酸废气的中和。例如，美国专利号6,455,018描述了一种用于通过研磨催化剂，用硫酸处理从废催化转化器中提取珍贵金属例如铂、钯和铑；在150℃至450℃之间煅烧混合物，用氯化物和盐酸浸渍以获得贵金属和任何其它金属与固体残留物的溶液的复杂非选择性方法。基本上，存在三种用于湿法冶金处理的工艺路线。第一路线包括氧化铝或氧化锆催化剂支承基材的部分破坏和用氯气的高温氯化。在这种情况下，钯完全转化并且支承基材部分转化成溶液或熔体。铂或钯可以例如使用浸出物从催化剂支承基材直接提取。因此，催化剂可以例如在王水或盐酸中用氧化剂例如硝酸、氯酸钠、次氯酸钠和氯气浸出。第二种路线包括氧化铝或氧化锆催化剂支承基材的完全破坏。在该路线中，钯和氧化铝一起转化成溶液或熔体。该路线基于氧化铝基材的完全溶解，由此将不溶性或微溶性铂和钯浓缩到残余物中。第三种路线包括在溶液中或在金属收集器中选择溶解钯的方法，其具有额外的金属分离和钯提取而不破坏氧化铝或氧化锆催化剂基材。在这种情况下，钯完全转化成溶液或熔体，而氧化铝保持不溶形式。用于从催化剂回收铂族金属的常规湿法冶金方法的缺点与多级工艺、大量废酸性或碱性溶液的形成有关。同样，为了在该方法的置换步骤从溶液中提取铂族金属这些方法需要相对大量的金属收集器(例如，Zn或Al)，通常以比化学计量的量大7-8倍的量。用于回收铂族金属的催化剂的常规高温冶金处理通常包括研磨(粉碎和碾磨)步骤和熔炼步骤，随后例如通过电化学方法，伴随渣处理和酸废气的中和，从金属收集器中分离金属和提取钯。废石油或汽车工业催化剂中的珍贵金属也可以通过在高温下氯化回收。例如，美国专利号3,951,648描述了一种用于从钯含量小于5％的废催化剂中回收钯的方法。该方法包含在足以使钯蒸发的温度下使催化剂与气态氯化有机化合物接触，并冷却气相从而回收形成的氯化钯衍生物。美国专利号5,102,632描述了从废催化剂中回收贵金属，例如铂、钯和铑的混合物的贵金属内含物的两步法。该方法包含在还原剂(例如，步骤中的二氧化硫和一氧化碳)的存在下，通过气态氯化剂在升高的温度下首先还原氯化。该方法还包括使从修补基面涂层或下面的陶瓷氯化形成的三氯化铝的量最小化，并从贵金属的氯化产物中分离三氯化铝或其它修补基面涂层氯化物，如通过前者在还原气氛中在温度低于后者的蒸发温度下的升华，由此回收浓缩形式的贵金属氯化物。作为第二步骤，在仅氯的气氛中进一步升高温度，以使三氯化铑挥发，以与先前在第一步骤还原氯化中挥发的钯和氯化铂分开收集。尽管在废催化剂的处理领域中存在现有技术，但本领域仍然需要从石化、化学和汽车工业中回收废催化剂的技术的进一步改进，以从废催化剂回收铂族金属。能够在温和条件下选择性和有效地提取钯和/或其它铂族金属具有低环境影响剂的铂族金属的回收方法和设备也将是有利的。能够容易地工业化并且产生回收的金属的显著产率的回收铂族金属的方法和装置仍然将是有利的。本公开通过提供从包含一种或多种铂族金属的废催化剂中回收铂族金属的方法满足了上述需求。
技术实现思路
在一个实施例中，本专利技术提供用于从废催化剂中回收铂族金属的方法，所述方法包含：粉碎所述废催化剂以获得包含具有预定粒度的颗粒的催化剂粒状材料；提供含氯气体并将其供应到反应区；通过使催化剂粒状材料与含氯气体接触以使催化剂粒状材料在预定温度下在反应区中进行氯化处理预定时间段，以产生挥发性含铂族金属的氯化物；任选地对反应区中的含氯气体施加电磁场以提供氯的电离；由此引起铂族金属之间的化学反应；以及冷却所述挥发性含铂族金属的氯化物产物，以将所述挥发性含铂族金属的氯化物产物转化为固相含铂族金属的材料。在一个实施例中，本专利技术提供一种用于从废催化剂中回收铂族金属的装置，其包括：催化剂粒状材料入口；具有反应区的氯化反应器；含氯气体入口；加热器；任选地电磁感应器；含铂族金属蒸气出口和一个或多个相应的冷却歧管，含铂族金属蒸气通过所述冷却歧管从反应区域释放；其中将催化剂粒状材料进料到催化剂粒状材料入口中，并且通过加热器在预定温度下用来自氯化反应器的含氯气体处理，提供铂族金属和含氯气体之间的化学反应，以产生挥发性含铂族金属的氯化物产物。在本说明书和权利要求书中，表述“铂族金属”无论是单独还是组合被广义使用，指铂族的所有元素，即元素铑、钯、铱、铂、钌和锇。根据本专利技术的实施例，所述方法包括粉碎废催化剂以获得包含具有预定粒度的颗粒的催化剂粒状材料。例如，所述催化剂粒状材料的预定粒度可以在100微米至300毫米的范围内。根据本专利技术的一个实施例，所述方法包括提供氯化物水溶液和用氯化物水溶液浸渍催化剂粒状材料。根据一个实施例，用氯化物水溶液浸渍催化剂粒状材料包括将催化剂粒状材料浸泡在氯化物水溶液中，直到催化剂粒状材料浸透。根据一个实施例，提供氯化物水溶液包括将至少一种氯化物盐和至少一种次氯酸盐溶解在水中。氯化物水溶液中的一种或多种氯化物盐的浓度可以例如在按重量计约15％至约40％的范围内，而一种或多种次氯酸盐的浓度可以例如在按重量计约5％至约15％的范围内。根据本专利技术的一些实施例，氯化物盐选自碱金属氯化物、碱土金属氯化物、氯化铝和/或氯化铵，而次氯酸盐选自碱金属的次氯酸盐和/或碱土金属的次氯酸盐。所述方法还包括提供含氯气体并将其供应到反应区。根据一个实施例，含氯气体可以通过在含氯材料的分解温度下在氯产生区加热含氯材料从含氯材料产生。分解温度引起含氯材料的热分解，从而产生含氯气体。适于产生含氯气体的含氯材料的实例包括但不限于次氯酸钾、次氯酸钠、次氯酸钙、次氯酸镁、次氯酸钡、次氯酸氯化钾、次氯酸氯化钠、次氯酸氯化钙、次氯酸氯化镁、次氯酸氯化钡、氯化钾、氯化钠、氯化铵、氯化钙、氯化镁、氯化钡、氯化铝、盐酸及其任何组合。根据一个实施例，含氯材料的加热在150摄氏度至800摄氏度范围内的温度下进行5分钟至120分钟范围内的时间段。根据一个实施例，含氯材料是次氯酸钙和氯化钙的组合物。例如，次氯酸钙和氯化钙的组合物中次氯酸钙的量可以在按重本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从废催化剂中回收铂族金属的方法，所述方法包含：粉碎所述废催化剂以获得包含具有预定粒度的颗粒的催化剂粒状材料；提供含氯气体并将其供应到反应区；通过使所述催化剂粒状材料与所述含氯气体接触以使所述催化剂粒状材料在预定温度下在所述反应区中进行氯化处理预定时间段，以产生挥发性含铂族金属的氯化物；任选地对所述反应区中的所述含氯气体施加电磁场以提供氯的电离；由此引起铂族金属之间的化学反应；以及冷却所述挥发性含铂族金属的氯化物产物，以将所述挥发性含铂族金属的氯化物产物转化为固相含铂族金属的材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.19 US 62/014,209;2015.03.23 US 62/136,7621.一种用于从废催化剂中回收铂族金属的方法，所述方法包含：粉碎所述废催化剂以获得包含具有预定粒度的颗粒的催化剂粒状材料；提供含氯气体并将其供应到反应区；通过使所述催化剂粒状材料与所述含氯气体接触以使所述催化剂粒状材料在预定温度下在所述反应区中进行氯化处理预定时间段，以产生挥发性含铂族金属的氯化物；任选地对所述反应区中的所述含氯气体施加电磁场以提供氯的电离；由此引起铂族金属之间的化学反应；以及冷却所述挥发性含铂族金属的氯化物产物，以将所述挥发性含铂族金属的氯化物产物转化为固相含铂族金属的材料。2.根据权利要求1所述的方法，还包含在所述催化剂粒状材料进行所述氯化处理之前，用所述氯化物水溶液浸渍所述催化剂粒状材料。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述氯化物水溶液包含将至少一种氯化物盐和至少一种次氯酸盐溶解在水中。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述至少一种氯化物盐在所述氯化物水溶液中的浓度在按重量计约15％至约40％的范围内，而所述至少一种次氯酸盐的浓度在按重量计约5％至约15％的范围内。5.根据权利要求3所述的方法，其中所述氯化物盐选自碱金属氯化物、碱土金属氯化物、氯化铝和/或氯化铵，而所述次氯酸盐选自碱金属的次氯酸盐和/或碱土金属的次氯酸盐。6.根据权利要求2所述的方法，其中用所述氯化物水溶液浸渍所述催化剂粒状材料包括将所述催化剂粒状材料浸泡在所述氯化物水溶液中，直到浸透所述催化剂粒状材料。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述催化剂粒状材料的所述预定粒度在100微米至300毫米的范围内。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述含氯气体中氯的量为每千克所述废催化剂1克至200克。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述含氯气体包含氯气和大气。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述含氯气体包含氯和氧。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述含氯气体中的氯含量在按重量计0.1％至95％的范围内，而所述含氯气体中的氧含量在按重量计0.1％至25％的范围内。12.根据权利要求1所述的方法，其中所述反应区中的所述预定温度在300摄氏度至1100摄氏度的范围内。13.根据权利要求1所述的方法，其中用于加热所述催化剂粒状材料的所述预定时...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·卢博米尔斯基，V·卡普兰，
申请(专利权)人：耶达研究及发展有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列;IL