以镍铁尾渣为熔剂火法回收汽车废催化剂中铂族金属的方法技术

本发明专利技术公开了一种镍铁尾渣与汽车废催化剂协同处理回收铂族金属的方法，包括：（1）将镍铁冶炼尾渣进行机械破碎，同时将汽车废催化剂进行低温焙烧预处理；（2）将步骤（1）中得到的镍铁尾渣与汽车废催化剂以及外加的少量碳还原剂与铁捕集剂按计算比例混合均匀；（3）将步骤（2）得到的混合物置于无气氛保护的高温炉中，混合物先进行低温还原焙烧，实现镍铁氧化物的还原和挥发物的进一步去除；（4）将高温炉进一步升温，使焙烧产物实现高温熔融捕集，得到铁合金和玻璃态尾渣。该方法采用低温还原

【技术实现步骤摘要】
以镍铁尾渣为熔剂火法回收汽车废催化剂中铂族金属的方法


[0001]本专利技术属于火法冶金
，尤其涉及一种以镍铁尾渣为熔剂火法回收汽车废催化剂中铂族金属的方法。

技术介绍

[0002]铂族金属由于其优异的高温性能、耐腐蚀性、抗氧化性等特性，被广泛应用于石油化工、航空航天、军事工业等领域。近年来，随着各行业的快速发展，铂族金属的需求量日益增加，但我国铂族金属资源十分匮乏，仅占世界总储量的0.48%，大量依赖国外进口，而以汽车废催化剂为代表的铂族金属二次资源中含有大量且品位极高的铂族金属。因此，加快加强对铂族金属二次资源回收再利用，是缓解铂族金属供需失衡的不二选择。
[0003]汽车尾气净化催化剂是目前国内铂族金属的主要应用领域，其中铂、铑和钯的用量占其总需求的60%以上，而铑占比则达到80%以上。基于此，我国汽车催化剂的报废量也在逐年增长，汽车废催化剂中不仅含有大量可二次利用的有价金属（铂族金属），还包含阻燃剂、可挥发性物质以及重金属等有害组分，具有资源性和有害性二重属性。目前，汽车废催化剂已被多国列为危险固体废弃物，在我国被列为HW50危废，亟需无害化处置，进而实现其资源回收与无害化处置。目前，回收汽车废催化剂中铂族金属的工艺主要有湿法和火法两种。火法工艺主要以铜铅铁镍等贱金属作为捕集金属在高温熔融状态下对铂族金属进行捕集和富集，最后在熔炼后期渣金分离，以达到铂族金属与载体分离的目的。火法工艺相较于湿法工艺而言，具有产生废水废渣量少、工艺简单、原料适应性强、铂族金属捕集率高等优点，是目前从铂族金属二次资源中回收铂族金属的主流工艺，已被国外大量运用，而国内应用案例则较少。
[0004]专利CN111575489A公开了一种火法处理汽车废催化剂的方法，其步骤主要分为：（1）将汽车废催化剂依次进行粗磨和细磨，然后与含铜的危物进行混合制粒；（2）通过富氧侧吹炉对混合颗粒进行熔炼捕集，在此过程中铜危废中的铜作为捕集金属避免额外加入捕集剂；（3）将步骤（2）得到的冰铜和粗铜进行吹炼和精炼以进一步提纯铜合金，然后将所得铜合金制备成铜阳极板进行电解除杂，最终得到电解铜和含铂族金属的阳极泥；（4）采用湿法提纯工艺将步骤（3）得到的含铂族金属阳极泥进行提纯处理，实现铂族金属的提纯。该方法以含铜危废中的铜为铂族金属捕集剂，有效地避免了外加铜捕集剂的加入，降低了前期物料的投入成本，同时处理了汽车废催化剂和铜危废两种危/固废。然而，该方法中通过提纯阳极泥提取铂族金属，延长了整个回收工艺流程同时产生了大量废水废渣，致使大量的二次污染物产生。
[0005]专利CN109338107A公开了一种废三元汽车催化剂综合环保循环利用的方法，该工艺以金属铁作为捕集金属富集铂族金属进而实现铂族金属的回收，主要步骤为：（1）将废汽车排气管进行破碎与分离，得到废三元汽车催化剂；（2）将步骤（1）所得的废三元汽车催化剂进行焚烧等预处理并制成粉末；（3）利用直流电弧炉对步骤（2）所得到废三元汽车催化剂粉末进行干法提取熔炼，得到富集铂族金属的铁合金和载体；（4）依次采用分级萃取和树脂
吸附工艺对步骤（3）所得铁合金进行分离提纯，实现铂族金属的高纯化制备，可实现铂族金属纯度高达99.9%以上。该方法将火法与湿法工艺相结合，可实现较高的铂族金属回收率，得到的铂族金属纯度达到了工业级，但在该过程中由于未加如助熔剂造渣，直接电弧熔炼，使得熔炼温度极高，导致耗能极高，同时对电弧炉炉衬耐火材料损伤极大，难以进行有效地推广。

技术实现思路

[0006]针对以上存在的问题，本专利技术提供了一种以镍铁尾渣为熔剂火法回收利用汽车废催化剂中铂族金属的方法。
[0007]具体的，本专利技术提供一种以镍铁尾渣为熔剂火法回收汽车废催化剂中铂族金属的方法，包括如下步骤：
[0008]（1）将镍铁尾渣破碎至一定的粒度；
[0009]（2）将步骤（1）中得到的所述镍铁尾渣与汽车废催化剂以及碳还原剂、熔剂与少量铁捕集剂按一定比例均匀混合，得到混合物；
[0010]（3）将步骤（2）得到的所述混合物在高温下进行焙烧以去除原料中的挥发分和水分；
[0011]（4）将经步骤（3）得到的焙烧产物放入高温熔炼炉中在高温下熔炼捕集，得到含铂族金属的铁合金和玻璃态终渣。
[0012]作为本专利技术的进一步说明，步骤（1）中所使用的镍铁尾渣为不锈钢生产过程中产生的镍铁渣，其不仅能作为熔剂材料，也可以作为铂族金属捕集剂。
[0013]作为本专利技术的进一步说明，步骤（2）中的汽车废催化剂在使用之前需进行低温焙烧预处理以去除挥发性有机物及水分。
[0014]作为本专利技术的进一步说明，步骤（2）中所述混合物中所述汽车废催化剂和所述镍铁尾渣的质量比=（30~10）：（70~90），所述混合物的三元碱度：CaO和MgO的质量之和与SiO2的质量之比在0.6~0.8之间；优选为0.65~0.75之间。
[0015]作为本专利技术的进一步说明，步骤（2）中所述碳还原剂的添加量应高于所述镍铁尾渣中的铁氧化物全部还原成金属态的理论用量的1.4~1.6倍，优选为1.5倍左右，而所述铁捕集剂的添加量要保证铂族金属在铁合金中的质量占比在0.2%以上，优选为0.5%以上。因此，所述碳还原剂加入量为所述汽车废催化剂处理量的5~23 wt%，优选为8~20 wt%；所述铁捕集剂加入量为所述汽车废催化剂加入量的2.0~59 wt%，优选为3~45 wt%；更进一步的，所述碳还原剂加入量为所述镍铁尾渣与汽车废催化剂混合物的2~18 wt%，所述铁捕集剂加入量为所述镍铁尾渣与汽车废催化剂混合物的0~10 wt%。
[0016]作为本专利技术的进一步说明，步骤（2）中所述碳还原剂为冶金焦炭或煤粉。
[0017]作为本专利技术的进一步说明，步骤（2）中所述熔剂为氧化钙、硼砂和氟化钙的一种或多种；更进一步的，所述熔剂为氧化钙和硼砂的一种或两种。
[0018]作为本专利技术的进一步说明，步骤（2）中所述铁捕集剂为TFe≥98%的高纯铁粉。更进一步的，所述铁捕集剂为金属铁（MFe）含量≥98%的高纯铁粉。
[0019]作为本专利技术的进一步说明，步骤（3）中的焙烧操作在中频感应炉中进行，且焙烧温度为800~1000℃，焙烧时间为1 h。进一步的，所述焙烧温度优选为900~950℃。
[0020]作为本专利技术的进一步说明，步骤（4）中的所述熔炼炉仍为中频感应炉，且熔炼温度为1550~1600℃，熔炼时间为40~60 min。进一步的，所述熔炼温度优选为1550℃左右，所述熔炼时间优选为40 min左右。
[0021]作为本专利技术的进一步说明，步骤（4）中所使用的渣系为SiO2~CaO~Al2O3~MgO~FeO五元渣系，所述SiO2、CaO、Al2O3、MgO和FeO分别在该渣系中的质量占比为：SiO2：CaO：Al2O3：MgO：FeO=（39.3~51.9）：（3.8~5.1）：（38.1~48.4）：（18.2~24.0）：（0~2）。更进一步的，SiO2：CaO：A本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以镍铁尾渣为熔剂火法回收汽车废催化剂中铂族金属的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将镍铁尾渣破碎至一定的粒度；（2）将步骤（1）中得到的所述镍铁尾渣与汽车废催化剂以及一定量的碳还原剂、熔剂与少量铁捕集剂按一定比例均匀混合，得到混合物；（3）将步骤（2）得到的所述混合物在高温下进行焙烧以去除原料中的挥发分和水分；（4）将经步骤（3）得到的焙烧产物放入高温熔炼炉中在高温下熔炼捕集，得到含铂族金属的铁合金和玻璃态终渣。2.根据权利要求1所述的以镍铁尾渣为熔剂火法回收汽车废催化剂中铂族金属的方法，其特征在于，步骤（2）中所述混合物中所述汽车废催化剂和所述镍铁尾渣的质量比=（30~10）：（70~90），所述混合物的三元碱度：CaO和MgO的质量之和与SiO2的质量之比在0.6~0.8之间。3. 根据权利要求1所述的以镍铁尾渣为熔剂火法回收汽车废催化剂中铂族金属的方法，其特征在于，步骤（2）中所述碳还原剂加入量为所述汽车废催化剂处理量的5~23wt%，所述铁捕集剂加入量为所述汽车废催化剂处理量的2.0~59 wt%。4.根据权利要求1所述的以镍铁尾渣为熔剂火法回收汽车废催化剂中铂族金属的方法，其特征在于，步骤（2）中所述碳还原剂为冶金焦炭或煤粉。5.根据权利要求1所述的以镍铁尾渣为熔剂火法回收汽车废催化剂中铂族金属的方法，其特征在于，步骤（2）中所述熔剂为氧化钙、硼砂和氟化钙的一种或多种。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：刘川，张智鑫，高文强，唐斌，李金山，
申请(专利权)人：重庆三航新材料技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：