一种火法熔炼铋基合金捕集铂族金属的方法技术

本发明专利技术公开了一种火法熔炼铋基合金捕集铂族金属的方法，属于贵金属冶炼技术领域。本发明专利技术的一种火法熔炼铋基合金捕集铂族金属的方法，以金属铋或含铋的化合物与金属锡或含锡的化合物共同作为捕集剂，采用火法工艺对含铂族金属的物料进行熔炼捕集，然后经冷却、分离即得到富含铂族金属的铋锡二元合金和熔炼渣。本发明专利技术以铋锡二元合金作为铂族金属捕集剂，可有效提高对铂族金属的捕集率，且具有熔炼温度低、捕集剂绿色无毒、含贵金属的二元合金易加工等优点。工等优点。工等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种火法熔炼铋基合金捕集铂族金属的方法


[0001]本专利技术属于贵金属冶炼
，更具体地说，涉及一种火法熔炼铋基合金捕集废汽车尾气催化剂或其他含铂族金属废料中Pd、Pt、Rh的方法。

技术介绍

[0002]铂族金属(PGMs)铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)具有抗腐蚀、耐高温和高催化活性等优异的理化性能，在电气电子、珠宝、热电偶、汽车尾气催化剂、石油化工、燃料电池等多领域广泛应用，其中在汽车尾气催化剂领域用量占总耗量的1/2以上。由于燃油汽车使用年限的限制，大批量燃油汽车面临报废，由此产生的废汽车尾气催化剂成为一种非常重要的铂族金属二次资源，被誉为“流动的铂族金属矿山”。
[0003]关于堇青石型废汽车尾气催化剂分离富集铂族金属的方法主要有火法和湿法两大工艺，湿法主要采用强酸、强碱浸出，使铂族金属进入溶液或留在浸出渣中，从而实现铂族金属的分离或富集，催化剂表层的细微粒金属钯、铑在高温使用过程中，逐渐相变为不溶于酸碱的氧化物，会严重影响金属浸出率。
[0004]火法捕集法根据所用捕集剂的不同，可分为铜捕集、铅捕集、铁捕集、锍捕集和铋捕集等。专利申请案CN201410407037.6以CuO为捕集剂原料，在1200
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1400℃还原熔炼废汽车尾气催化剂捕集铂族金属，铜对铂族金属的捕集率达99％以上，熔炼渣中铂钯铑总含量小于10g/t；赵家春等(贵金属,2018,39(1):56
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59)同样采用CuO为捕集剂原料，以碎至1mm以下的失效汽车催化剂为原料，在1400℃熔炼5h条件下，铂钯铑的回收率可达到97％以上。但目前铜捕集工艺的熔炼温度较高，且从贵铜电解铜阳极泥中分离精炼铂族金属工艺流程较长。
[0005]金属铅作为贵金属捕集剂，主要应用于火法分析检测领域，专利申请案CN201110109986.2公开了一种铅捕集废汽车催化剂中Pt、Pd、Rh的方法，贵铅在900
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1200℃下真空蒸馏可进一步高度富集铂族金属，熔炼渣中铂族金属总品位小于1.5g/t；邵坤等(贵金属,2019,40(03):66
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69+83)以碱式碳酸铅为捕集剂，针对矿石样品中痕量贵金属在1050℃熔炼30min得到贵铅，再采用留铅灰吹法将贵金属定量富集在50mg左右的铅合粒中，得到理想的检测效果。但铅及其氧化物的挥发性较强，容易造成重金属环境污染。
[0006]金属铁是铂族金属良好的捕集剂，专利申请案CN201810185054.8以Fe3O4为捕集剂原料，在1600～2000℃实现了废催化剂中铂的捕集，回收率大于99％，熔炼渣中铂含量为5
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15g/t；李勇等(有色金属(冶炼部分),2017(8):40
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43)针对失效汽车尾气催化剂中铂族金属的捕集，以Fe3O4做捕集剂原料，在1450℃熔炼4h，铂钯铑的综合回收率可达到97％以上。但铁作为捕集剂熔炼温度高、能耗大，熔炼过程形成硅铁合金导致后续铁基体分离困难。锍也可作为贵金属捕集剂，专利申请案CN201710856842.0以Ni3S2为捕集剂，在1050
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1200℃下微波熔炼实现废催化剂中的铂族金属捕集，锍捕集的熔炼温度相对其他金属捕集工艺温度较低，但从锍中分离精炼铂族金属的流程较长，在一定程度上具有SO2环境风险。
[0007]专利申请案CN201911196098.1采用铋作为捕集剂，火法还原熔炼富集废汽车尾气
催化剂中的铂族金属，专利技术人对熔炼工艺进行优化设计，提高了铂族金属的回收率；张福元等(中国有色金属学报,2020,30(09):2162
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2170)采用金属Bi捕集废汽车催化剂中的Pd、Pt、Rh，选取Na2O
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SiO2‑
Al2O3‑
Bi2O3渣型，在熔渣碱度0.71、金属铋1.9g、硅硼质量比0.94:1、1100℃熔炼10min的优化条件下，熔渣易分离、贵铋表面光亮，Pd、Pt、Rh的回收率分别为98.90％、95.02％、97.00％。金属铋作为捕集剂可以有效解决贱金属分离困难、捕集剂毒性大、熔炼温度高等行业难题，是一种颇具前景的良好捕集剂，但其铋捕集所得铋扣性脆易碎，在分离熔渣过程中不能猛击。
[0008]因此，如何克服上述针对火法熔炼废汽车尾气催化剂捕集铂族金属现有工艺存在的不足，提供一种火法熔炼含铂族金属废料高效富集Pd、Pt、Rh的新工艺具有重要的意义。

技术实现思路

[0009]1.要解决的问题
[0010]本专利技术的目的在于克服现有铂族金属火法工艺的不足，提供了一种火法熔炼铋基合金捕集铂族金属的新方法。本专利技术以铋锡二元合金作为铂族金属捕集剂，有效增强捕集剂对铂族金属的捕集效果，且具有熔炼温度低、捕集剂绿色无毒、含贵金属二元合金易加工等优点。
[0011]2.技术方案
[0012]为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0013]本专利技术一种火法熔炼铋基合金捕集铂族金属的方法，以金属铋或含铋的化合物与金属锡或含锡的化合物共同作为捕集剂，对含铂族金属的物料进行熔炼捕集，经沉降、冷却、分离得到富含铂族金属的铋锡二元合金和熔炼渣。
[0014]本专利技术的技术原理是基于Bi
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Sn二元合金相图，在Sn含量为0
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57％(wt)、温度139
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231.9℃时金属铋与金属锡可形成低共熔物，本专利技术以铋锡二元合金作为铂族金属捕集剂，建立低温铋基合金捕集铂族金属的新方法。由于金属锡具有较好的延展性，可以改善二元合金的力学特性，使富含贵金属的二元合金具有良好的机械加工性能，且金属锡与铂族金属可形成多种互化物，在熔炼过程中可以提高对铂族金属的捕集效果。同时金属铋和锡均具有低熔点、密度高、绿色无毒等特性，有利于降低熔炼温度、提高渣相与合金相的分离效果、实现重金属零污染熔炼过程。因此，本专利技术以铋与锡共同作为捕集剂，具有熔炼温度低、金属捕集效果好、捕集剂环保无毒、含贵金属二元合金易加工等优点。
[0015]更进一步的，所述捕集剂中铋的总质量为含铂族金属原料质量的0.1
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1.0倍，锡的总质量为铋总质量的0.1
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0.5倍。其中，含铂族金属原料的加入比例根据铂族金属总量和二元铋锡合金对铂族金属的捕集率来确定，但特别需要说明的是：样品中铂族金属含量较多、加入较少的金属铋、锡量可使铋锡二元合金中铂族金属品位较高，但可能导致铂族金属捕集效率降低，样品中铂族金属含量较少、加入较多的金属铋、锡量可使铂族金属捕集更加完全，但降低了铋锡二元合金中的铂族金属品位，使铂族金属的富集比下降。
[0016]更进一步的，所述金属铋或含铋的化合物包括Bi、Bi2O3、BiOCl、Bi2O2CO3、BiCl3、铋华、泡铋矿和Bi(OH)3中的一种或一种以上的组合，优选铋华、BiOCl、Bi2O2CO3、Bi中的一种或一种以上的组合；金属锡或含锡化合物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种火法熔炼铋基合金捕集铂族金属的方法，其特征在于：以金属铋或含铋的化合物与金属锡或含锡的化合物共同作为捕集剂，采用火法工艺对含铂族金属的物料进行熔炼捕集，熔体经沉降、冷却、分离得到富含铂族金属的铋锡二元合金和熔炼渣。2.根据权利要求1所述的一种火法熔炼铋基合金捕集铂族金属的方法，其特征在于：所述捕集剂中铋的总质量为含铂族金属物料质量的0.1
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1.0倍，锡的总质量为铋总质量的0.1
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0.5倍。3.根据权利要求1或2所述的一种火法熔炼铋基合金捕集铂族金属的方法，其特征在于：所述金属铋或含铋的化合物包括Bi、Bi2O3、BiOCl、Bi2O2CO3、BiCl3、铋华、泡铋矿和Bi(OH)3中的一种或一种以上的组合，金属锡或含锡化合物包括Sn、SnO2、SnCl4和Sn(OH)4中的一种或一种以上的组合。4.根据权利要求1所述的一种火法熔炼铋基合金捕集铂族金属的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤一、样品制备及配料将破碎后的含铂族金属物料与助熔剂、捕集剂、还原剂按一定的质量配比放入球磨机中，经充分球磨混合后得到混合物料；步骤二、原料造球团将步骤一中的混合物料进行造球处理，得到粒度、强度合格的球团，并进行干燥脱水；步骤三、球团预热及熔炼捕集将干燥后的球团先放入已升温至600
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900℃的马弗炉中预热30
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80min，预热结束后继续升温至1000
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1200℃熔炼30
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80min，熔炼结束后将熔体取出、倒入到模具冷却，待完全冷却后分离得到富含铂族金属的二元铋锡合金和熔炼渣。5.根据权利要求4所述的一种火法熔炼铋基合金捕集铂族金属的方法，其特征在于：所述助熔剂包括三种组分，其中组分I为含钠、钾、钙或铋的化合物，组分II为硅或含硅化合物，组分III为含硼化合物。6.根据权利要求5所述的一种火法熔炼铋基合金捕集铂族金属的方法，其特征在于：所述组分I为Na2CO3、NaHCO3、NaOH、CH3COONa、HCOONa、CH3CH2COONa、C3H3O2Na、C7H5NaO2、KOH、KCl、K2CO3、KHCO3、K2SO4、KHSO4、Ca...

【专利技术属性】
技术研发人员：张福元，李年，徐娟，雷明，赵卓，樊友奇，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：