一种铁合金中铂族金属分离提纯的方法技术

本发明专利技术公开一种铁合金中铂族金属分离提纯的方法，属于铂族金属循环利用的技术领域。所述方法中：电解以铁合金为阳极，以惰性材料为阴极，通过控制电压将铁合金中的Fe、Pd和Rh氧化进入电解液中，Pt以单质形式富集在阳极泥中形成含Pt阳极泥，Fe在阴极析出；而Pt的分离提纯将前述含Pt阳极泥氧化溶解得到含Pt溶液，依次经过阳离子树脂除杂、萃取剂萃取、沉淀提纯煅烧得到海绵Pt；Pd的分离提纯和Rh的分离提纯，则是Pd通过反萃、沉淀、络合、煅烧等工序得到Pd粉；以及Pd萃余液通过除杂、净化后得到Rh粉。本发明专利技术具有流程短、物耗能耗低、PGMs直收率高、废水近零排放等优势，绿色环保，利于工业大规模生产和推广。规模生产和推广。规模生产和推广。

【技术实现步骤摘要】
一种铁合金中铂族金属分离提纯的方法


[0001]本专利技术属于铂族金属循环利用的
，涉及一种铁合金中铂族金属分离提纯的方法。

技术介绍

[0002]铂族金属(Platinum group metals，简写PGMs)矿产资源稀缺，分布不均匀，99％以上在南非、俄罗斯、赞比亚、美国等国家。特别是我国的PGMs储量不足400吨，而年需求量超过150吨，对外依存度高，达90％以上，供需矛盾极为突出。
[0003]PGMs主要用于催化剂，汽车尾气催化剂消耗了全球45％Pt、65％Pd和85％Rh，从而使的废汽车尾气催化剂成为PGMs回收利用最重要的二次资源。
[0004]然而，传统采用铅、铜、镍火法富集废汽车催化剂中铂族金属工艺重金属的方法对环境污染严重，即使等离子体铁捕集虽处理能力大、捕集率高，但是其存在熔炼温度高(1600
‑
2000℃)，形成难溶硅铁合金致后续PGMs分离困难的技术问题，且等离子体铁捕集的PGMs回收率较低，不足60％。
[0005]针对上述问题，专利技术人研发了一系列的低温铁捕集铂族金属技术，实现了铂族金属的绿色高效富集，申请并授权了多项中国专利技术专利，如ZL 201611141140.6、ZL201911253313.7、ZL202010631384.2、ZL202010835163.7、ZL 201911188785.9等，且成果已在多家企业实现产业化。
[0006]目前，为分离提纯PGMs，行业内主要采用铝碎化Fe
‑
PGMs合金，再用盐酸或硫酸溶解Fe和Al等；由于Al与PGMs形成一系列Al
‑
PGMs合金(如Al2Pt、Al3Pd2、Al3Rh等)，提高了PGMs的反应活性，从而提高了其溶解效率。根据合金中PGMs含量，Al添加量为Fe
‑
PGMs合金质量的0.5
‑
3倍。
[0007]然而，上述Al的加入会导致酸溶过程物耗高，废水量大，且易形成Al(OH)3胶体影响PGMs回收效率。为避免铝硅胶体形成，专利技术人团队通过添加Zn，在空气条件下形成Fe
‑
Zn复合氧化物，再利用盐酸溶解碎化产物，得到的PGMs富集物再进行提纯(ZL 202010113616.5)。
[0008]同时为进一步减少物耗和废水排放，专利技术人团队研发了Fe
‑
PGMs电解回收PGMs的方法(申请号：201911012903.0)，即以Fe
‑
PGMs合金为阳极，惰性电极为阴极，采用恒压电解得到富含PGMs阳极泥和阴极纯铁。该方法能经济、绿色、高效的分别Fe和PGMs，得到的PGMs经分离提纯即可得到高纯Pt、Pd、Rh。
[0009]综上，现有的Fe
‑
PGMs回收PGMs的高效方法已经研发出来，但是由于回收PGMs中的Pt、Pd、Rh性质相似，分离困难，传统沉淀法试剂消耗大、流程长、废水量大，而且直收率低；故而现有的PGMs的分离提纯效率低，不利于工业生产和推广。特别是大多数都是通过先分离铁合金中的Fe和PGMs，然后再分离提纯Pt、Pd、Rh，不仅增大了分离难度，而且操作工序复杂，亟需一种有别于现有技术的、能够简单、便捷、高效的分离提纯Pt、Pd、Rh的方法，提高直收率，经济、环境效益显著。

技术实现思路

[0010]本专利技术解决的技术问题是现有湿法除铁富集PGMs废水量大、PGMs分离提纯流程长、直收率低等难题，且大多数都是通过先分离铁合金中的Fe和PGMs，然后再分离提纯Pt、Pd、Rh，不仅增大了分离难度，而且操作工序复杂。
[0011]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0012]一种铁合金中铂族金属分离提纯的方法，所述方法包括如下步骤：
[0013]S1、电解：以铁合金为阳极，以惰性材料为阴极，通过控制电压将铁合金中的Fe、Pd和Rh氧化为Fe
2+
、PdCl
42
‑
和RhCl
63
‑
进入电解液中，Pt以单质形式富集在阳极泥中形成含Pt阳极泥，Fe在阴极析出；
[0014]S2、Pt的分离提纯：将步骤S1中的含Pt阳极泥氧化溶解得到含Pt溶液，依次经过阳离子树脂除杂、萃取剂Cyanex 921萃取、NH4Cl沉淀提纯，最后煅烧得到99.95％以上的海绵Pt；
[0015]S3、Pd的分离提纯：对步骤S1中的电解液采用水合肼还原得到Pd和Rh，之后过滤得到Pd、Rh富集物和滤液，其中：滤液返回步骤S1中的电解液中，而Pd、Rh富集物采用王水溶解得到溶解液，溶解液依次经过赶硝、阳离子树脂除杂、萃取剂LIX63选择性萃取分离得到Pd和萃Pd余液，Pd经反萃后再采用化学沉淀法提纯、煅烧得到99.95％以上的海绵Pd；
[0016]S4、Rh的分离提纯：将步骤S3中的萃Pd余液加入NaNO2以络合Rh，再调节pH去除贱金属杂质，煮沸使得其他离子络合物形成氢氧化物沉淀，过滤之后水合肼还原得到Rh粉，最后通氢还原Rh粉得到99.95％以上的海绵Rh。
[0017]优选地，所述步骤S1中电解分离Pt与Fe、Pd、Rh的工艺条件为：电解质pH 0
‑
2.5，Cl
‑
浓度0.01
‑
1.0mol/L，SO
42
‑
2.0
‑
4.0mol/L，Fe
2+
0.5
‑
2.0mol/L，电压0.60
‑
0.72V。
[0018]优选地，所述步骤S2中含Pt阳极泥采用HCl+NaCl+H2O2体系氧化浸出，所述萃取剂Cyanex 921的组成为5
‑
15vol.％的Cyanex 921和85
‑
95vol.％的磺化煤油，有机相与水相体积比为0.5:1
‑
2:1，萃取时间为5
‑
20min；反萃条件为：HNO3浓度为0.5
‑
5.0mol/L，有机相与水相体积比为0.5:1
‑
2:1。
[0019]优选地，所述HCl+NaCl+H2O2体系中H
+
浓度3.0
‑
10.0mol/L、Cl
‑
浓度3.0
‑
10.0mol/L、H2O2用量为理论用量的1.2
‑
2倍，SnCl2添加量为Pt摩尔质量分数的20
‑
40％；所述HCl+NaCl+H2O2浸出体系的固液比为1:10，浸出温度为90℃，浸出时间为120min。
[0020]优选地，所述步骤S2中NH4Cl沉淀提纯得到的是氯铂酸铵，沉淀次数为2
‑
3次。
[0021]优选地，所述步骤S3中萃取剂LIX 63萃取分离Pd的条件为：有机相包括10...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁合金中铂族金属分离提纯的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1、电解：以铁合金为阳极，以惰性材料为阴极，通过控制电压将铁合金中的Fe、Pd和Rh氧化为Fe
2+
、PdCl
42
‑
和RhCl
63
‑
进入电解液中，Pt以单质形式富集在阳极泥中形成含Pt阳极泥，Fe在阴极析出；S2、Pt的分离提纯：将步骤S1中的含Pt阳极泥氧化溶解得到含Pt溶液，依次经过阳离子树脂除杂、萃取剂Cyanex 921萃取、NH4Cl沉淀提纯，最后煅烧得到99.95％以上的海绵Pt；S3、Pd的分离提纯：对步骤S1中的电解液采用水合肼还原得到Pd和Rh，之后过滤得到Pd、Rh富集物和滤液，其中：滤液返回步骤S1中的电解液中，而Pd、Rh富集物采用王水溶解得到溶解液，溶解液依次经过阳离子树脂除杂、萃取剂LIX63选择性萃取分离得到Pd和萃Pd余液，Pd经反萃后再采用化学沉淀法提纯、煅烧得到99.95％以上的海绵Pd；S4、Rh的分离提纯：将步骤S3中的萃Pd余液加入NaNO2以络合Rh，再调节pH去除贱金属杂质，煮沸使得其他离子络合物形成氢氧化物沉淀，过滤之后水合肼还原得到Rh粉，最后通氢还原Rh粉得到99.95％以上的海绵Rh。2.根据权利要求1所述的铁合金中铂族金属分离提纯的方法，其特征在于，所述步骤S1中电解分离Pt与Fe、Pd、Rh的工艺条件为：电解质pH 0
‑
2.5，Cl
‑
浓度0.01
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1.0mol/L，SO
42
‑ 2.0
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4.0mol/L，Fe
2+ 0.5
‑
2.0mol/L，电压0.60
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0.72V。3.根据权利要求1所述的铁合金中铂族金属分离提纯的方法，其特征在于，所述步骤S2中含Pt阳极泥采用HCl+NaCl+H2O2体系氧化浸出，所述萃取剂Cyanex 921的组成为5
‑
15vol.％的Cyanex 921和85
‑
95vol.％的磺化煤油，有机相与水相体积比为0.5:1
‑
2:1，萃取时间为5
‑
20min；反萃条件为：HNO3浓度为0.5
‑
5.0mol/L，有机相与水相体积比为...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁云集，张深根，郑环东，
申请(专利权)人：北京科技大学顺德研究生院，
类型：发明
国别省市：