專利名稱：一種濕法提取稀貴金屬的方法
技術領域：
本發明涉及提取稀貴金屬的方法，更具體地涉及提取貴金屬例如鉬族金屬、金和稀有金屬例如釩、鎵、鎢、鑰、鉭、鈮、鋯、鉿、鎵、銦、鉈、鍺的方法，尤其是提取廢舊汽車催化劑中鉬族金屬的方法。
背景技術：
中國鉬族金屬天然礦物資源儲量極度匱乏，2008年查明的鉬族金屬資源儲量為324.13噸，占世界總儲量的0.46%。目前我國鉬族金屬年生產量約200公斤，遠遠不能滿足國防和工業的需要，年需求量的90 %以上依賴進口。因此，如何高效地從原料例如天然礦物質、廢料等中提取貴金屬有著非常重要的經濟和社會效益。近年來，隨著我國汽車工業的高速發展，形成了大量的失效汽車尾氣凈化催化劑(簡稱汽車催化劑)，其中很大一部份是國外廠家生產的，原料來源于國外。國外生產的絕大部分汽車催化劑中鉬族金屬單質含量總和為0.1wt.%左右。汽車催化劑中Pt含量通常為300-1000ppm，Pd含量為200_800ppm，Rh含量為50_100ppm。目前中國一年產生500噸左右的失效汽車催化劑，含鉬、鈀、銠約600公斤，預計到2014年后，產生的失效汽車催化劑將達到5000噸，含鉬、鈀、銠超過6噸。2004年全世界85% Rh,50% Pd,43% Pt用于汽車尾氣凈化催化劑的制造。目前報廢汽車催化劑在許多國家是第一位的鉬族金屬二次資源。另外，在石油化工等工業生產中也會產生失效稀貴金屬催化劑，也存在如何回收其中的稀貴金屬的問題。絕大部分汽車 催化劑載體是由抗熱震性好的陶瓷材料做成，如堇青石或三氧化二鋁，其中堇青石是最常用的陶瓷材料，起催化作用的鉬族金屬鉬銠鈀和催化助劑稀土鑭鈰就負載在這樣的載體上。報廢汽車催化劑中鉬族金屬鉬銠鈀以金屬單質或金屬氧化物形式存在，稀土鑭鈰以氧化物形式存在。所謂提取就是將催化劑中這些元素從固體中轉移到溶液中。常規地，用王水高溫(95°C )濕法處理汽車催化劑，鉬和銠的提取率分別不到60%和45%。盡管全世界提出了許多濕法提取報廢汽車催化劑中鉬、鈀、銠的方法，這些方法一個共同不足是銠的提取率低，一般不超過50%。目前國際上主要用等離子電弧爐在2000°C以上的高溫火焰中將汽車催化劑進行熔煉，以提取其中的鉬、鈀、銠三種鉬族金屬。上述過程中形成的硅鐵合金和鉬族金屬形成新的合金相S1-Fe-PGM，該物相具有極強的抗酸堿能力，不容易進行后續處理，只有少數國家掌握此技術。盡管此過程鉬族金屬提取率高，但存在能耗大，步驟多，設備投資大等不足之處，很難被中小企業所應用。為此本發明提出一種濕法高效提取報廢汽車催化劑中鉬、鈀、銠的方法，此方法特點是銠的提取百分率絕對值較以往方法提高了近30%
發明內容
本發明提出了一種從報廢汽車催化劑或其它固體原料中提取貴金屬例如鉬族金屬、金和稀有金屬例如釩、鎵、鎢、鑰、鉭、鈮、鋯、鉿、鎵、銦、鉈、鍺的方法。本發明方法的原理一是先將粉末原料中部分單質碳通過氧氣或空氣焙燒法轉變成氣體如CO或CO2除去，減少單質碳對提取液中稀貴金屬的吸附，并且改善原料表面孔道結構，易于后續濕法浸取稀貴金屬。二是用一氧化碳或氫氣處理上述經氧氣或空氣焙燒過的原料，使原料中的稀貴金屬氧化物還原成金屬，易于后續濕法浸取。三是將上述第二步處理后的固體粉末原料用含氯酸鈉的強氧化性酸性溶液在一定溫度浸取，使得稀貴金屬氧化成可溶于稀酸的絡合離子，這樣就把稀貴金屬由固體轉移到溶液中，從而提取出來。具體而言，本發明包括以下步驟:一種提取固體原料中貴金屬和稀有金屬的方法，其包括以下步驟:1)用氧氣或空氣在200-500°C的溫度下預處理原料0.2h以上；2)再在200-500°C溫度下用一氧化碳氣體處理經歷過步驟I)原料0.2-1.5h ；3)再將經歷過步驟2)固體原料用氯酸鈉酸性溶液在30_180°C的溫度下浸取；4)過濾、洗滌固體殘渣。由此把稀貴金屬由固體轉移到濾液中，從而提取出來。進一步，所述步驟2)也可改用氫氣在200-500°C溫度下處理經歷過步驟I)原料
0.5h以上。其中氫氣流速應在4cm/min以上。進一步，所述步驟3)中氯酸鈉酸性溶液也可改用通氯氣的酸性溶液。無論是哪種溶液，實際溶液的還原電位(相對于氫電極)應保持在1200mV左右。進一步，所述步驟3)中氯酸鈉酸性溶液中酸可以是鹽酸也可以是鹽酸和硫酸的混合物。進一步，所述步驟3)中氯酸鈉酸性溶液中可以在溶液最高溫度時加入少量過氧化氫溶液。進一步，所述步驟I)中氧氣或空氣的流速應4mL/min以上。進一步,所述步驟2)中CO流速應在4_18cm/min。進一步,所述固體原料粒度應小于74微米。進一步，所述固體原料是廢丨日汽車催化劑。
具體實施例方式本部分將詳細地闡明本發明的方法，其中以含有貴金屬例如鉬、銠、鈀廢舊汽車催化劑為例，然而，本領域技術人員應當理解，本發明的方法并不僅限于應用于汽車催化劑，也可以應用于其他含稀貴金屬的原料，例如石油化工工業中使用的類似催化劑、天然礦物等等。貴金屬可以是釕、銠、鈀、鋨、銥、鉬、金、銀等。稀有金屬可以是釩、鎵、鎢、鑰、鉭、鈮、錯、鉿、鎵、銦、銘、鍺等。濾液中稀貴金屬氯化物的分析可以用等離子體質譜(ICP-MS)或等離子體原子發射光譜(ICP-AES)或其它分析方法如分光光度法。濾液中某一稀貴金屬濃度記SCi(PPm)。濾液的體積經測定為V(mL)。
則重量為W(g)的原料中某種金屬i的提取量Xi為:
權利要求
1.一種提取固體原料中貴金屬和稀有金屬的方法，其包括以下步驟: 1)用氧氣或空氣在200-500°C的溫度下預處理原料0.2h以上； 2)再在200-500°C溫度下用一氧化碳氣體處理經歷過步驟I)原料0.2-1.5h ； 3)再將經歷過步驟2)固體原料用氯酸鈉酸性溶液在30-180°C的溫度下浸取； 4)過濾、洗滌固體殘渣。
2.根據權利要求1所述的方法，其中步驟2)也可改用氫氣在200-500°C溫度下處理經歷過步驟I)原料0.5h以上。
3.根據權利要求1所述的方法，其中步驟3)中氯酸鈉酸性溶液也可改用通氯氣的酸性溶液。無論是哪種溶液，實際溶液的還原電位(相對于氫電極)應保持在1200mV左右。
4.根據權利要求1所述的方法，其中步驟3)中氯酸鈉酸性溶液中酸可以是鹽酸也可以是鹽酸和硫酸的混合物。
5.根據權利要求1所述的方法，其中步驟3)中氯酸鈉酸性溶液中可以在溶液最高溫度時加入少量過氧化氫溶液。
6.根據權利要求1所述的方法，其中步驟I)中氧氣或空氣的流速應4mL/min以上。
7.根據權利要求1所述的方法，其中CO流速應在4-18cm/min。
8.根據權利要求2所述的方法，其中H2流速應在4cm/min以上。
9.根據權利要求1所述的方法 ，其中所述固體原料粒度應小于74微米。
10.根據權利要求1所述的方法，其中所述固體原料是廢舊汽車催化劑。
全文摘要
本發明涉及提取稀貴金屬的方法，其包括以下步驟用氧氣或空氣在200-500℃的溫度下預處理含有稀貴金屬的固體原料粉；再在200-500℃溫度下用一氧化碳氣體或氫氣處理上述步驟所得物料；再將經歷過上述兩步處理后固體物料用氯酸鈉酸性氧化性溶液在30-180℃的溫度下浸取，過濾、洗滌固體殘渣，由此把稀貴金屬由固體原料轉移到濾液中，從而提取出來。本發明方法尤其適用于提取廢舊汽車催化劑中鉑、鈀、銠，優化條件下鉑、鈀、銠的提取率分別可達99％，99％，82％。
文檔編號C22B34/10GK103205563SQ201310160520
公開日2013年7月17日 申請日期2013年5月6日 優先權日2013年5月6日
發明者沈少波 申請人:沈少波