一种同时回收利用切割硅废料和捕集失效催化剂中稀贵金属的方法技术

本发明专利技术涉及一种同时回收利用切割硅废料和捕集失效催化剂中稀贵金属的方法，属于固废资源利用领域。将硅废料、含稀贵金属的失效催化剂、造渣剂和添加剂一起进行还原熔炼，熔炼结束后渣金分离得到含稀贵金属的硅基合金和废渣；将得到的含稀贵金属的硅基合金研磨至小于74微米的粉末，经王水酸洗和过滤后得到硅粉和含稀贵金属的浸出液；将得到的硅粉经含氟酸液酸洗并过滤后得到高纯硅和含贵金属的滤液；向得到的含稀贵金属的浸出液经添加氟化物后形成沉淀，过滤后得到稀土金属氟化物沉淀和含贵金属的滤液。本发明专利技术可以同时处理两种不同工业固废，具有明显的经济效益和产业化前景。

【技术实现步骤摘要】
一种同时回收利用切割硅废料和捕集失效催化剂中稀贵金属的方法
本专利技术涉及一种同时回收利用切割硅废料和捕集失效催化剂中稀贵金属的方法，属于固废资源利用领域。
技术介绍
随着石油、煤炭等传统的不可再生能源的日渐枯竭和清洁生产的环保理念，清洁可再生的太阳能资源广泛受到国际上诸多国家和研究人员的关注。我国作为太阳能资源利用大国，自2013年起，我国光伏产业的太阳能电池的装机容量持续位居全球第一，而生产太阳能电池重要组件的原材料是高纯度的太阳能级硅（99.9999%），高纯度的太阳能级硅可以由低纯度的冶金级硅（99%）经过火法或者湿法技术提纯获取，这也是目前制备太阳能级硅的主要途径。太阳能电池组件的制备过程是将太阳能级硅棒或者硅锭经过切割成硅片后再进行处理使用。目前的切割方法主要有金刚线切割法和砂浆切割法，与砂浆切割法相比，金刚线切割法因其更高效、切割过程中硅损耗更低而占据市场份额越来越大。采用金刚线切割法切割硅棒时，切割线的直径大约等于所切得硅片的厚度，因此切割过程中将近35%-40%的晶硅会被切成微米级硅粉，成为切割硅废料。随着光伏产业的快速发展，产生了越来越多的硅粉废料，仅中国每年切割硅废料就达到了24万吨。硅晶体在切割过程中会带入大量杂质，如：冷却液中会带入的碳、氧元素，硅锭的固定底座被切割会带入铝元素等，这些混入的杂质总量达到了14%且难以去除。因此，如何高效地回收晶体硅切割废料是目前所面临的难题。铂族金属主要是应用于工业中制备催化剂，例如汽车尾气净化催化剂和石油化工用催化剂。由于铂族金属对汽车尾气的净化具有特殊的催化能力，每年超过60%的铂、钯、铑都用于生产汽车尾气净化催化剂，而铂族金属资源储量非常有限，尽管很多机构都在研究新型催化剂来取代或减少铂族金属的使用，但随汽车数量的增加和环保标准的提高，对铂族金属的需求还在进一步增长。2020年，我国汽车保有量可达2.81亿辆，随着装有尾气净化装置的汽车开始大量进入报废期，预计2025年后我国每年将会产生2200万件失效汽车尾气净化催化剂。由于铂族金属资源稀少，价格昂贵，从失效汽车尾气净化催化剂中回收稀贵金属意义重大且得到各国政府的重视。另外，失效汽车尾气净化催化剂中还含有少量的、目前尚未得到有效方法回收的稀有金属。针对铂族金属和稀有金属的现状，对回收失效汽车尾气净化催化剂中的铂族金属和稀有金属的技术提出了更高的要求。除汽车尾气净化催化剂外，铂族金属也用于制造失效石油化学工业用催化剂，例如以氧化铝为载体的含铂族金属的催化剂，如何采用火-湿法联合技术从失效石油化工催化剂中回收铂族金属也是目前面临的资源回收的问题之一。因此，如果有一种方法能从失效催化剂中有效的回收利用铂族金属和稀有金属资源，将有利于稀贵金属金属资源的循环利用和环境的可持续发展。本专利技术与专利ZL201710613387.1的区别：（1）本专利技术提出在硅捕集催化剂中贵金属过程中直接添加少量的与铂族金属具有亲和力的Fe和Cu及其氧化物强化铂族金属的捕集过程，添加的Fe和Cu不仅能够强化铂族金属的捕集过程，提高铂族金属的捕集率，且能够提高硅捕集后硅合金的密度，使硅合金能够沉降在熔渣的下面，在产业化过程中更有利于让硅基熔体在炉底的炉门口排出，达到渣金分离的目的，但专利ZL201710363321.1中仅仅是只有硅作为捕集剂，由于硅的密度与熔渣的密度差别不大，虽然渣和硅也可以分开，但硅基合金一般在炉渣的中部（被熔融的炉渣包围），因此，在实际的产业化过程中，无法通过炉底的炉口排放硅基合金熔体，很难在产业化应用过程中将渣和硅合金分开；（2）专利ZL201710613387.1中的硅物料只包括硅和硅基合金，而本专利技术中的硅物料主要为价格十分低廉的硅废料，包括多晶硅和单晶硅等在切割过程中产生的切割硅废料、硅锭的边角料、失效太阳能电池硅片等，其中优选的切割硅废料的成本约为硅的1/4，且本专利提出了硅废料在捕集失效汽车催化剂中稀贵金属的同时，硅废料中的C、O和Al杂质可以被去除，采用硅废料捕集稀贵金属的效果与材料纯硅捕集稀贵金属的效果一样；（3）专利ZL201710613387.1只是一种富集稀贵金属的方法，对有价金属富集物未进一步回收处理，而本专利技术采用湿法技术得到了高纯硅，并对稀贵金属浸出液中的稀土进行分离回收。本专利技术与ZL201710363321.1的区别是：（1）本专利技术提出在硅捕集催化剂中贵金属过程中直接添加少量的与铂族金属具有亲和力的Fe和Cu及其氧化物强化铂族金属的捕集过程，添加的Fe和Cu不仅能够强化铂族金属的捕集过程，提高铂族金属的捕集率，且能够提高硅捕集后硅合金的密度，使硅合金能够沉降在熔渣的下面，在产业化过程中更有利于让硅基熔体在炉底的炉门口排出，达到渣金分离的目的，但专利ZL201710363321.1中仅仅是只有硅作为捕集剂，由于硅的密度与熔渣的密度差别不大，虽然渣和硅也可以分开，但硅基合金一般在炉渣的中部（被熔融的炉渣包围），因此，在实际的产业化过程中，无法通过炉底的炉口排放硅基合金熔体，很难在产业化应用过程中将渣和硅合金分开；（2）专利ZL201710363321.1中的硅物料为硅和硅基合金，而本专利技术中的硅物料主要为价格十分低廉的硅废料，包括多晶硅和单晶硅等在切割过程中产生的切割硅废料、硅锭的边角料、失效太阳能电池硅片等，其中优选的切割硅废料的成本约为硅的1/4，且本专利提出了硅废料在捕集失效汽车催化剂中稀贵金属的同时，硅废料中的C、O和Al杂质可以被去除，采用硅废料捕集稀贵金属的效果与材料纯硅捕集稀贵金属的效果一样；（3）专利ZL201710363321.1只回收铂族金属，而本专利技术可以同时回收催化剂中的铂族金属、稀土和稀有金属。本专利技术与专利CN201811268803.X的区别：（1）专利CN201811268803.X中是使用了含碳物料、氢气、CO等还原剂混合铁氧化物或铜氧化物、失效催化剂在低温条件下先进行还原，再使用单质硅或硅基合金进行稀贵金属的高温熔炼捕集的方法，而本专利技术没有采用含碳物料、氢气、CO等还原剂还原铁氧化物或铜氧化物，有C的排放，而是利用硅废料还原铁氧化物或铜氧化物，或者直接添加金属铁或金属铜提高铂族金属的捕集率和提高硅合金的密度，本专利技术没有C的排放；（2）专利CN201811268803.X中使用单质硅或硅基合金进行稀贵金属的高温熔炼捕集，而本专利技术采用的捕集剂为硅废料，尤其是当采用切割硅废料时，切割硅废料的价格仅仅是单质硅的1/4，且本专利提出了硅废料在捕集失效汽车催化剂中稀贵金属的同时，硅废料中的C、O和Al杂质可以被去除，采用硅废料捕集稀贵金属的效果与材料纯硅捕集稀贵金属的效果一样。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种同时回收利用硅切割废料和捕集失效催化剂中稀贵金属的方法。本专利技术可以同时处理两种不同工业固废，不仅能够将硅废料制备成高纯的硅（>99.9%），也可以将上述失效催化剂中的稀贵金属资源进行回收再利用，具有明显的经济效益和产业化前景。本专利技术通过以下技术方案实现。一种同时回收利用切割硅废料和捕集失效催化剂中稀贵金属的方法，包括以下步骤：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种同时回收利用切割硅废料和捕集失效催化剂中稀贵金属的方法，其特征在于包括以下步骤：/n步骤1、将硅废料、含稀贵金属的失效催化剂、造渣剂和添加剂一起进行还原熔炼，造渣剂为CaO、SiO

【技术特征摘要】
1.一种同时回收利用切割硅废料和捕集失效催化剂中稀贵金属的方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1、将硅废料、含稀贵金属的失效催化剂、造渣剂和添加剂一起进行还原熔炼，造渣剂为CaO、SiO2、MgO、Al2O3中的一种或几种混合物，熔炼温度为高于1773K，熔炼时间为3-10小时，熔炼结束后渣金分离得到含稀贵金属的硅基合金和废渣；
步骤2、将步骤1得到的含稀贵金属的硅基合金研磨至小于74微米的粉末，经王水酸洗和过滤后得到硅粉和含稀贵金属的浸出液；
步骤3、将步骤2中得到的硅粉经含氟酸液酸洗并过滤后得到高纯硅和含贵金属的滤液；
步骤4、向步骤2中得到的含稀贵金属的浸出液经添加氟化物后形成沉淀，过滤后得到稀土金属氟化物沉淀和含贵金属的滤液。


2.根据权利要求1所述的同时回收利用切割硅废料和捕集失效催化剂中稀贵金属的方法，其特征在于：所述步骤1中的硅废料为还原剂，硅废料是一种以硅为基体的工业固废，包括多晶硅和单晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷云，雷敏鹏，马文会，何勇，杨清源，杨东方，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53