本發明屬于稀貴金屬冶金領域，涉及一種從失效汽車尾氣催化劑金屬載體中富集鉑族金屬的方法。
背景技術：
失效汽車尾氣催化劑載體有堇青石和金屬載體等，目前，從失效汽車尾氣催化劑載體富集或提取鉑族金屬的方法如下：
安峰等人發明為一種鐵載體失效汽車尾氣催化劑鉑族金屬回收方法（申請公布號：CN104294048A），其特征在于步驟：1)將失效催化劑進行破碎，收集粉體顆粒；2)粉體顆粒與碎片放入超聲波清洗機進行分離；將鐵片表面清洗，清洗后的液體與超聲波清洗機里面的液體合并過濾；3)將濾渣干燥，焙燒，固體取出；4)粉碎；5)粉體加入反應釜，按照固液比1:1-5的重量比量加入鹽酸，加熱，向液面下通入氯氣，反應結束后過濾，用0.5-5倍固體重量的去離子水洗濾餅，鉑族金屬浸出的反應溫度在40-90℃，反應時間2-10h；得到浸出液；6)浸出液依次用萃取分離Pd，Pt，Rh；Pd萃取劑是二異戊基硫醚、二正辛基亞砜、2-羥基-5-辛基二苯甲酮肟中的一種，Pt萃取劑是三烷基胺，Rh萃取劑是磷酸三丁酯。
賀小塘等人公開了一種從失效汽車催化劑中回收貴金屬的方法（申請公布號：CN104073641A），步驟如下：（1）物料前期處理；（2）配料、混料，將步驟（1）中處理過的物料按比例混合，失效堇青石為載體的汽車催化劑75-85份，磁鐵礦2-4份，冶金焦炭1-3份，石灰10-13份，螢石礦1-3份；（3）采用等離子爐對所得物料進行處理。①向等離子爐內通入純度為99.99%的氬氣，使爐內保持微負壓力；②當等離子爐內溫度在1500-1600℃范圍內，開始將步驟（2）所得物料進料到等離子爐內；③熔煉3-6小時后，渣相排放口開始放渣；④步驟（2）所得物料加完后，1600-1650℃保溫30分鐘后，打開金屬相排放口，得到富含貴金屬的合金。采用本方法，鉑鈀銠總收率大于98%，其中鉑的回收率大于98%；鈀回收率大于98%；銠的回收率大于97%。
董海剛等人發明了一種從失效汽車催化劑中高效清潔回收鉑族金屬的方法（申請公布號：CN104178634A），其步驟包括(1)熔煉捕集：將失效汽車尾氣催化劑與捕集劑、還原劑、造渣劑混合后進行高溫熔煉，獲得捕集金屬-鉑族金屬合金；(2)合金相氧化吹煉：捕集金屬-鉑族金屬合金相通過鼓入氧化性氣體進行吹煉；(3)高品位鉑族金屬富集物溶解分離：通過氧化性溶劑溶解、離子交換分離，獲得鉑族金屬溶液，交換尾液添加堿中和沉淀，沉淀物返回作為熔煉工序捕集劑；(4)鉑族金屬精煉：鉑族金屬溶液通過精煉提純獲得鉑族金屬產品。本發明實現了鉑族金屬的高效回收，鉑族金屬回收率大于99％，熔煉渣中鉑+鈀+銠含量小于10g/t，捕集劑循環使用，清潔無污染，易于工業化實施。
干方良介紹了熔煉富集-濕法分離工藝從失效汽車催化劑中提取貴金屬的方法（發明專利號：201210060308.6），涉及一種從汽車催化劑中提取鉑族金屬的方法。本發明步驟包括有：將催化劑與熔劑等輔料混合均勻后經熔煉過程把貴金屬富集在合金相中；合金相粉化后經酸性溶劑選擇性浸出分離賤金屬并獲得貴金屬精礦；對貴金屬精礦進行精煉產出貴金屬產品。本發明與單一濕法處理流程相比較具有明顯的優勢：單位產品試劑消耗量及污染物大幅減少，貴金屬回收率大幅提高、縮短流程、成本降低，經濟和環境效益顯著提高。
李勇等人發明一種從失效汽車尾氣催化劑中熔煉富集貴金屬的方法（CN103334010A）。該方法采用硫化銅礦為捕集劑，主要流程為：（1）磨料：將失效汽車尾氣催化劑研磨得到粒度為30~200目的粉末；（2）混料：將研磨好的物料與捕集劑、熔劑及其它輔料均勻混合；（3）熔煉：將混合均勻的物料裝入石墨坩堝中，在高溫電爐內進行熔煉；（4）相分離：將熔煉后的兩相進行分離，得到富集了98.5%以上的貴金屬銅锍相和貴金屬＜3 g/t的渣相。采用本發明的方法能夠有效的縮短操作流程，降低生產成本，而且對環境更友好。
畢向光等人公開了一種汽車失效催化劑富集物中鉑族金屬的溶解方法（申請公布號：CN103526033A）。更具體而言，本發明涉及一種汽車失效催化劑富集物中鉑族金屬的溶解方法。本發明的步驟包括有：將汽車失效催化劑富集得到的含鉑族金屬富集物，經預處理后，在鹽酸介質中添加氧化劑使鉑族金屬充分、快速的溶解轉入溶液中，不溶物過濾后再處理。該方法具有鉑族金屬回收率高、流程短、環保壓力小、成本低等優點。
畢向光等人公開了從汽車失效催化劑中回收鉑族金屬的方法（申請公布號：CN103526034A）。更具體而言，涉及一種汽車失效催化劑中鉑族金屬濕法活化浸出方法。本發明通過濕法活化預處理后添加氧化劑強化浸出汽車失效催化劑中的鉑族金屬，使鉑族金屬特別是銠的浸出率大幅度提高，該方法安全可靠、金屬回收率高、生產成本較低。
范興祥在《稀有金屬》2014年第2期介紹了針對廢催化劑，以鐵作為補集劑，提出了低溫還原-磨選-酸浸的工藝路線來富集廢催化劑中的貴金屬。重點研究了殘渣與捕集劑配比、還原溫度、還原時間、添加劑配比、還原劑配比、磨礦細度對指標的影響。通過實驗，確定了最佳工藝參數：殘渣與捕集劑配比為1.0∶1.5，還原溫度為1220℃，還原時間為6 h，添加劑配比為捕集劑重量比的10%，煤粉配比為捕集劑重量比的9%，球磨時間45 min。采用掃描電鏡(SEM)和X射線衍射物相分析(XRD)對還原產物進行了分析，結果表明，在還原過程中加入添加劑可促進鐵晶粒聚集長大并能夠有效捕集鉑族金屬，經還原后鐵晶粒大小范圍為50~150μm，并與渣相呈現物理鑲嵌分布，有利于后續磨選分離。通過磨選，獲得含鉑族金屬還原鐵粉，采用X射線衍射物相分析(XRD)對鐵粉進行分析，分析表明其物相主要為金屬鐵，實現了金屬鐵與脈石分離，為后續酸溶富集鉑族金屬奠定基礎。在確定的工藝條件下，得到鉑族金屬富集物，其中:Pt 47495.3 g/t；Pd 12756.8 g/t；Rh 23145.5 g/t，從原料到酸溶，鉑鈀銠富集比分別為551.30，512.73，545.90，回收率分別為98.16%，91.22%，97.35%。通過實驗可知，金屬鐵可有效富集催化劑中的鉑族金屬，該工藝具有操作簡單、環境友好、高富集率和實用性強等優點，可為鉑族金屬二次資源富集技術的提供參考。
吳國元在《稀有金屬》2002年第3期介紹了從濕法、火法及氣相揮發三個角度，綜述了貴金屬催化劑中貴金屬的富集方法，并介紹了用低價硫化鋁法，揮發載體材料三氧化二鋁富集貴金屬的方法。
韓國金炳洙發明了一種使用有色金屬廢渣從廢棄的移動電話印刷電路板和廢棄的汽車催化劑中富集和回收貴金屬的方法（申請公布號：CN103649348A），所述有色金屬廢渣是從精煉有色金屬如銅、鉛和鋅等的工藝過程中排放的工業廢料。更具體而言，本發明涉及在高溫下通過單一過程將有色金屬廢渣、廢棄移動電話PCB和廢棄的汽車催化劑熔融以還原和分離包含在有色金屬廢渣中的氧化鐵，并同時通過熔融分離廢棄的移動電話PCB中所含的銅、鐵、錫和鎳，以使用所生成的鐵、銅、錫和鎳的合金作為貴金屬的金屬收集體，而從包含在廢棄移動電話PCB和廢棄的汽車催化劑中富集和回收金、銀、鉑、鈀和銠等的方法。本發明使用有色金屬廢渣從廢棄的移動電話PCB和廢棄的汽車催化劑中富集和回收貴金屬的方法包括以下步驟：混合和熔融有色金屬廢渣和溶劑，其為殘渣組合物控制物；將廢棄的移動電話PCB和廢棄的汽車催化劑引入到所獲得的熔融金屬中，接著進行熔融；和將熔融金屬保持預定的時間以便將其分為貴金屬富集的合金相和不含貴金屬的礦渣相。
賀小塘等人發明一種從氧化鋁基廢催化劑中富集鉑族金屬的方法（發明專利申請號：201310104285.9）。本發明的目的在于克服上述現有技術之不足，提供一種從氧化鋁基廢催化劑中富集鉑族金屬的方法，該方法適應物料范圍廣、溶解載體效果好、鉑族金屬富集倍數高、富集渣中鉑族金屬含量高、鉑族金屬回收高、設備腐蝕低。一種從氧化鋁基廢催化劑中富集鉑族金屬的方法，包括以下步驟：A、一次焚燒；B、粉碎；C、加壓堿溶；D、過濾；E、二次焚燒。本發明適應物料范圍廣；氧化鋁溶解率大于95%；鉑族金屬富集80～120倍，富集效果好；渣中在鉑族金屬含量10～40%范圍內，有利于后序鉑族金屬精煉；富集工藝中鉑族金屬的回收率大于99%；設備腐蝕低。
山田耕司等人公開了一種回收鉑族元素的方法（發明專利號：200710153756.X），包括將待處理的含鉑族元素物質以及含氧化銅的銅源材料，和熔劑組分及還原劑一起裝入封閉電爐中，使之熔化；主要是金屬銅的熔融金屬沉降在主要是氧化物的液態熔渣層下面；;富集沉降在下面的熔融金屬中的鉑族元素，其特征在于，從電爐中排放出銅含量已降至3.0重量%或更低的液態熔渣，而且裝入電爐中的銅源材料是顆粒直徑不小于0.1MM且不超過10MM的顆粒狀銅源材料。
綜上，失效汽車尾氣催化劑金屬載體采用高溫熔化，倒在水冷器上快速冷卻或霧化噴粉，前者使含鉑族金屬合金形成具有脆性便于破碎成顆粒細小的合金，后者形成細小含鉑族金屬合金，加酸選擇性浸出，實現鉑族金屬高效富集。此方法在查閱資料表明尚未見報道。
技術實現要素：
針對以上問題，本發明的目的在于提供一種從失效汽車尾氣催化劑金屬載體中富集鉑族金屬的方法，該方法：熔化，水冷或霧化噴粉，加酸選擇性浸出富集鉑族金屬。本方法流程簡單、鉑收率高、富集比高、環保、成本低，產業化前景好。
本發明采用的技術方案是：一種從失效汽車尾氣催化劑金屬載體中富集鉑族金屬的方法，一種從失效汽車尾氣催化劑金屬載體中富集鉑族金屬的方法，其特征在于按以下步驟進行：（1）將失效金屬載體汽車尾氣催化劑直接加入到高溫熔化爐熔化；（2）倒在水冷器上快速冷卻或霧化噴粉，前者使含鉑族金屬合金形成具有脆性便于破碎成顆粒細小的合金，后者形成細小含鉑族金屬合金；（3）獲得含鉑族金屬細小和金加酸選擇性浸出賤金屬，經過過濾和洗滌，獲得鉑族金屬精礦，實現鉑族金屬高效富集。從原料到鉑族金屬精礦，鉑族金屬收率大于98.50%，富集比大于20倍。此方法在高溫熔煉時，技術載體本身作為鉑族金屬捕集劑，經熔化后，鉑族金屬進入合金熔體中，后續冷卻或霧化噴粉，形成顆粒細小的合金便于選擇性浸出賤金屬。
步驟（1）將失效金屬載體汽車尾氣催化劑直接加入到高溫熔化爐熔化，其中高溫熔化爐為等離子爐、中頻爐、高頻爐等，熔化溫度在1300~1650℃，時間在0.5-4.0h。步驟（2）倒在水冷器上快速冷卻或霧化噴粉，前者使含鉑族金屬合金形成具有脆性便于破碎成顆粒細小的合金，后者形成細小含鉑族金屬合金，其中水冷器為金屬箱體，通冷卻水進行冷卻，霧化噴粉為熔體倒入霧化器里經高壓氣體霧化。步驟（3）獲得含鉑族金屬細小和金加酸選擇性浸出賤金屬，經過過濾和洗滌，獲得鉑族金屬精礦，實現鉑族金屬高效富集，其中酸為硫酸、鹽酸、硝酸等，用量為合金锍相重量比的10-70%、溫度為30-95℃，時間為1-5h，液固比為3:1~5:1。
本發明的優點主要在于：
（1）在高溫熔煉時，技術載體本身作為鉑族金屬捕集劑，高溫熔煉實現鉑族金屬高效捕集；
（2）經熔化后，鉑族金屬進入合金熔體中，后續冷卻或霧化噴粉，形成顆粒細小的合金便于選擇性浸出賤金屬實現鉑族金屬高效富集；
（3）此法操作簡單、鉑收率高、富集比高、環保、成本低，產業化前景好。
附圖說明
圖1是一種從失效汽車尾氣催化劑金屬載體中富集鉑族金屬的方法的工藝流程圖 。
具體實施方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，以下結合具體實例對本發明進一步詳述：
實施例1
參見附圖1，條件：失效金屬載體汽車尾氣催化劑1000g，采用等離子爐熔煉，經霧化噴粉，形成細小含鉑族金屬粉末；采用硫酸浸出賤金屬，用量為合金锍相重量比的60%、溫度為55℃，時間為4h，液固比為5:1，鉑族金屬富集達到25倍，收率為98.67%。
實施例2
參見附圖1，條件：失效金屬載體汽車尾氣催化劑3000g，采用高頻爐熔煉，經水冷后，破碎，形成細小含鉑族金屬粉末；采用硫酸浸出賤金屬，用量為合金锍相重量比的80%、溫度為85℃，時間為4h，液固比為5:1，鉑族金屬富集達到30倍，收率為99.10%。
實施例3
參見附圖1，條件：失效金屬載體汽車尾氣催化劑5000g，采用高頻爐熔煉，經霧化噴粉，形成細小含鉑族金屬粉末；采用鹽酸浸出，用量為合金锍相重量比的50%、溫度為65℃，時間為5h，液固比為3:1，鉑族金屬富集達到24倍，收率為98.67%。
實施例4
參見附圖1，條件：失效金屬載體汽車尾氣催化劑8000g，采用高頻爐熔煉，經水冷后，破碎，形成細小含鉑族金屬粉末；采用硫酸，用量為合金锍相重量比的60%、溫度為55℃，時間為4h，液固比為5:1，鉑族金屬富集達到28倍，收率為98.43%。
實施例5
參見附圖1，條件：失效金屬載體汽車尾氣催化劑4000g，采用等離子爐熔煉，經霧化噴粉，形成細小含鉑族金屬粉末；采用硝酸浸出賤金屬，用量為合金锍相重量比的90%、溫度為95℃，時間為4h，液固比為5:1，鉑族金屬富集達到30倍，收率為98.81%。