回收铂族元素的方法和装置制造方法及图纸

一种回收铂族元素的方法，包括将待处理的含铂族元素物质以及含氧化铜的铜源材料，和熔剂组分及还原剂一起装入封闭电炉中，使之熔化；主要是金属铜的熔融金属沉降在主要是氧化物的液态熔渣层下面；富集沉降在下面的熔融金属中的铂族元素，其特征在于，从电炉中排放出铜含量已降至３．０重量％或更低的液态熔渣，而且装入电炉中的铜源材料是颗粒直径不小于０．１ｍｍ且不超过１０ｍｍ的颗粒状铜源材料。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于从含至少一种铂族元素的物质如废弃石化型催化 剂、废汽车废气净化催化剂和废电路板或引线框中回收铂族元素的方 法。
技术介绍
从废弃的汽车废气净化催化剂(来自废气转化器的陶瓷载体催化 剂、金属栽体催化剂及其类似物，可总称为"废弃的车用催化剂") 回收铂族元素的常规方法包括，例如，从向王水中加入氧化剂所得的 溶液中萃取柏族元素的方法，或者相反地，将载体溶解在硫酸或类似物中并分离未溶解铂族元素的方法。但是，已经发现这样的湿法不切 实际，这是由于差的铂族元素萃取率，以及由例如使用大量酸溶解载 体所导致的回收和成本问题。与之相反，本申请人的JP-H4-317423A和JP-2000-248322A教导 的方法进行了与众不同的干法工艺，其中通过在炉内将废弃的车用催 化剂或其它含柏族元素的物质和含铜材料(氧化铜和/或金属铜)一起 熔化，从而将钿族元素转移到熔融金属(熔融铜金属)中。当这些方 法和一种富集工艺结合在一起时，该富集工艺中，用这种方式得到的 含铂族元素的熔融金属被氧化，然后分离成一个熔融氧化物相和一个 具有提高铂族元素浓度的熔融金属相，此时能够高回收率且低成本地 回收铂族元素，从而提供了一种经济的资源回收方法，该方法具有湿 法所不具备的优点。本专利技术要解决的问题从高回收率和低成本的角度来讲，前述将铂族元素转移到上述熔 融金属中的干回收法是一种非常好的方法。但是，在熔化操作中需要 一定的沉降时间，以将铂族元素充分转移到熔融金属中。更具体地，^"料装入电炉中时，为了在其熔化^1间内将柏族元素转移到熔融:i 中，就必须在熔渣和金属发生相分离的阶段确定一个时间，在该时间时铂族元素能转移到金属侧中；而且，转移是否已完全发生这很难确 定。因此，从安全角度考虑，就必须设定一个相对长的沉降时间(静 置时间)。另外，由于炉内的条件在每次材料装入时都发生变化，因 此铂族元素全部转移入熔融金属所需的时间可能达不到。鉴于这些状况，为了实现铂族元素到熔融金属的有效转移，就必 须在分析熔融物行为之后釆取适当的措施。本专利技术着眼于这一需要， 其目的是提供一种改进，该改进即使在前述干回收法的沉降时间缩短 的情况下也能高效且稳定地将铂族元素转移入熔融金属侧。
技术实现思路
根据旨在实现前述目的而完成的本专利技术，提供了一种回收铂族元 素的方法，包括将待处理的含铂族元素的物质以及含氧化铜的铜源 材料，和熔剂组分、还原剂一起装入封闭电炉内，使之熔化，主要是 金属铜的熔融金属沉在主要是氧化物的熔渣层以下，富集沉降在下面 的熔融金属中的铂族元素，该回收铂族元素的方法的特征在于，从电 炉中排出铜含量已降至3. 0重量％或更低的熔渣。此方法中，装入电炉 的铜源材料优选由平均颗粒直径不小于0. lmm且不大于10mm的颗粒构 成，而且在装料熔化至熔渣排放期间，电炉内部优选保持在低于大气 压的压力下。根据本专利技术，进一步提供了一种回收铂族元素的干法，包括将 待处理的含铂族元素的物质以及含氧化铜的铜源材料，和熔剂组分和 还原剂一起装入封闭的电炉内，使之熔化，主要是金属铜的熔融金属 沉在主要是氧化物的熔渣层以下，并富集沉在下面的熔融金属中的铂 族元素，熔渣与富含铂族元素的熔融金属分离，所述熔融金属转入仍处于熔化态下的单独炉内，在该单独炉内氧化熔融金属，以将其分离 成主要是氧化物的熔渣层和进一步富集了铂族元素的熔融金属层，该回收铂族元素的方法的特征在于，从电炉中排出铜含量已降至3. 0重 量％或更低的熔渣，而且将单独炉内产生的熔渣从高温状态进行水冷， 以获得含有由颗粒直径不小于0. l腿且不大于10mm的颗粒构成的前述 氧化铜的铜源材料。作为适于进行该回收铂族元素的方法的装置，本专利技术提供了一种 回收鉑族元素的装置，包括 一个具有基本上隔绝外部空气的内部空 间的炉体，位于炉体上半部分的一个装料口和一个排放口，位于炉体 下半部分不同高度水平的至少两个流体排放口， 一个与该装料口相连 的加料斜槽， 一个与排放口相连的排气装置，以及用于通过电流并加 热炉内已装料的电极，其中，在炉内，在基本上隔绝外部空气的还原 气氛下，熔化包括含有至少一种铂族元素的氧化物基原材料、氧化铜、 固体还原剂及熔剂在内的已装入材料，同时操作排气装置以排出炉内 产生的气体，高铂族元素浓度的金属流^从高度水平低的流体排放口 排出，而低铂族元素浓度的熔渣状流体从高度水平高的流体排放口排 出。附图说明图1是表示用于进行本专利技术方法的装置的一个实施例的简化截面图。图2是表示实施本专利技术的熔渣中铜含量和铂族元素含量之间关系 的图。专利技术的优选实施方式如本专利技术所提到的，"待处理的含铂族元素物质"是例如典型地 一种含有铂、钯及类似物的耗尽且废弃的石化型催化剂，或是一种含 有柏、钯和非必要的铑及类似物的耗尽且废弃的汽车废气净化催化剂， 还包括在制造这些催化剂的过程中产生的废弃产品、废料及类似物， 以及含有钯及类似物的用过的电路板、牙科产品、引线框及类似物。这样的待处理含至少一种铂族元素的物质普遍具有担载在金属氧化物或陶瓷上的少量铂族元素的形式。本专利技术方法基本上在于下述步骤将所限定的待处理含至少一种 铂族元素的物质和含氧化铜的铜源材料、熔剂及碳质还原剂 一起装入 电炉内，使之熔化，将主要是金属铜的熔融金属层沉降在已形成的主 要是氧化物的熔渣层以下；富集沉在下面的熔融金属中的铂族元素。 此时，本专利技术采用了一种与众不同的方法，该方法中1. 用一封闭电炉作为电炉，2. 从电炉中排放出铜含量已降至3. 0重量％或更低、优选2. 0重 量％的熔渣，3. 用颗粒直径不小于0. lmm且不大于10mm的颗粒材料作为含氧 化铜且装入电炉内的铜源材料，和4. 在装料的熔化至熔渣的排放的期间，电炉的内压保持为低于大 气压。现在介绍本专利技术所列出的这些点。图1示出用于进行本专利技术的装置的一个实施例。图1中，l表示构 成本专利技术装置主体的封闭电炉。该封闭电炉1包括一个具有基本上隔 绝外部空气的内部炉空间2的炉体3，位于炉体3上半部分的装料口 4 和排放口 5，位于炉体3下半部分不同高度水平的至少两个流体排放 口 6和7，与装料口 4相连的加料斜槽8，与排放口 5相连的排气装置 9，以及用于通过电流并加热炉内已装料的电极10a、 10b、 10c。所示炉体3具有衬以耐火材料的圆形内壁。加料斜槽8基本上位 于炉体3顶部的中心，而且三个电极10a、 10b、 10c从顶部垂直安装， 等间距地位于其圆心和加料斜槽8中心相重合的圓上。换言之，垂直 电极10a、 10b、 10c所处的点是等边三角形的顶点，加料斜槽8基本 上位于该等边三角形的中心。以此方式构成的封闭电炉1装入待处理的含至少一种铂族元素的 颗粒物质的混合物11、含氧化铜的颗粒状铜源材料12、固体还原剂(粉 末状焦炭)13、和粉末状熔剂14。具体地说，这些装入的原材料以测 量的量从它们各自的料斗中进行分配，加入加料斜槽8中，同时由螺旋输送机15在混合的情况下输入电炉1内。加料斜槽8配置有垂直的 两段式闸门16和17，从而在材料装入炉内时保持气密性。首先，上 段闸门16开启，下段闸门17闭合，将单批的材料装入加料斜槽8内， 然后，上段闸门16闭合而下段闸门17开启，将留在斜槽8内的批料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种回收铂族元素的装置，包括：炉体，其具有基本上隔绝外部空气的内部空间；位于炉体上半部分的装料口和排放口；位于炉体下半部分不同高度处的至少两个流体排放口；和装料口相连的加料斜槽；和排放口相连的排气装置；和用于通过电流并加热炉内已装料的电极，其中，在炉内，在基本上隔绝外部空气的还原气氛下，熔化包括含有至少一种铂族元素的氧化物基原材料、氧化铜、固体还原剂和熔剂在内的已装入材料，同时操作排气装置以排出炉内产生的气体，高铂族元素浓度的金属流体从较低的流体排放口排出，低铂族元素浓度的渣类流体从较高的流体排放口排出。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：山田耕司，获野正彦，江泽信泰，井上洋，
申请(专利权)人：同和金属矿业有限公司，田中贵金属工业株式会社，小坂制炼株式会社，株式会社日本PGM，
类型：发明
国别省市：JP[日本]