Поиск рационального варианта выделения платиновых металлов из сплавов на основе железа | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 27 июля, печатный экземпляр отправим 31 июля.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: , ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №52 (342) декабрь 2020 г.

Дата публикации: 26.12.2020

Статья просмотрена: 206 раз

Библиографическое описание:

Колмачихина, О. Б. Поиск рационального варианта выделения платиновых металлов из сплавов на основе железа / О. Б. Колмачихина, М. В. Коновалов, Л. В. Соколов. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 52 (342). — С. 84-87. — URL: https://moluch.ru/archive/342/77058/ (дата обращения: 18.07.2024).



В данной работе были разобраны основные способы выделения металлов платиновой группы из сплавов на основе железа, выбрана принципиальная гидрометаллургическая технология получения концентрата МПГ.

Ключевые слова: автомобильные катализаторы, переработка, МПГ, концентрат.

С целью переработки автомобильных катализаторов и извлечения из них металлов платиновой группы, рационально использовать пирометаллургические способы. Поскольку именно при высоких температурах достигается максимальное вскрытие активной поверхности металлов платиновой группы из керамической основы катализатора, а также удаление органического нагара. За счет такого подхода можно добиваться извлечения металлов платиновой группы порядка 99 %.

Полученный сплав преимущественно перерабатывают тремя способами: конвертирование, электрохимическое растворение или выщелачивание.

В первом способе плавку автомобильных катализаторов проводят на медный коллектор, после чего полученный расплав вводят в конвертер, в который в качестве окислителя металлической меди подают газовоздушную смесь, обогащенную кислородом. В процессе конвертирования происходит разделение расплава по плотности, оксид меди всплывает на поверхность расплава, а металлическая медь остается в подине, где и концентрируются металлы платиновой группы. Когда слой окисленной меди достигает порядка двух сантиметров его сливают из конвертера и процесс повторяют. Таким образом, содержание металлов платиновой группы можно произвольно регулировать в диапазоне от нескольких процентов до 80 % по массе.

Вытекший и отделенный слой оксида меди после затвердевания путем охлаждения повторно используют на плавке с целью повышения степени извлечения.

Основные минусы такого подхода, следующие:

 большие временные затраты;

 невысокий КПД;

 высокие энергетические затраты.

При использовании гидрометаллургических методов плавку как правило проводят на железный коллектор, получая при этом сплав с содержанием металлов платиновой группы до 5 % (таблица 1), основными компонентами которого являются железо, кремний и углерод. Содержание последних может достигать порядка 20 %.

В первом случае полученный чугун разливают на аноды и растворяют электрохимическими методами, в результате чего образуется анодный шлам (таблица 2), содержащий около 10 % МПГ, углерод и кремний, железо и небольшое количество цветных металлов.

Таблица 1

Содержание основных компонентов в сплаве на основе железа

Элементы

Pd

Pt

Rh

Fe

Cu

Si

Ti

Ag

Проч.

%

3,1

1,2

0,1

79,6

2,16

5,1

1,18

0,11

7,45

* Анализ выполнен методом РФА и не учитывает наличие углерода.

Образование углерода и кремния, которые являются основными сложными для удаления примесями, на ранних стадиях неизбежно, поскольку углерод используется в качестве восстановителя для коллектора, без углерода невозможно получение необходимых свойств чугуна, позволяющих свободно разливать последний в изложницы, а кремний входит в состав основы катализатора и также является необходимым компонентом шлака при плавке на железный коллектор.

С целью кондиционирования металлов платиновой группы необходимо максимально более полное удаление из шлама основных его составляющих — углерода и кремния.

Примерный состав шлама получаемый таким методом, представлен в таблице 2.

Таблица 2

Массовые доли компонентов шлама

Компонент

С

Si

Fe

Cu

Mo

S

O

МПГ

Pt

Pd

Rh

Массовая доля, %

25

13

15

3,5

0,6

1,7

31,4

5,9

3

0,9

* Состав шлама определен методом рентгеноспектрального анализа.

После промывки шлама раствором серной кислоты с целью дополнительного удаления железа и цветных металлов из шлама применяют его спекание в смеси с карбонатом натрия в муфельной печи. После чего проводят водное выщелачивание. Конечным продуктом в данной технологической схеме является обогащенный шлам, содержащий до 50 % МПГ.

Основными недостатками такого подхода являются:

 большие временные затраты на растворение анодов;

 низкий КПД;

 высокие энергетические затраты;

 высокая экологическая нагрузка.

Наиболее целесообразно использование процесса выщелачивания полученного сплава. Расплав разливается на гранулы с последующим измельчением. После чего проводится двухэтапное выщелачивание. Первый этап проводится с целью максимального перевода железа и цветных металлов в раствор, результаты выщелачивания представлены в таблице 3.

Таблица 3

Содержание основных компонентов после первого этапа выщелачивания

Элементы

Pd

Si

Pt

Cu

Ti

Fe

Sn

Pb

Ag

Проч,

Содержание

%

38,1

17,32

12,03

7,4

6,42

5,88

4,62

2,93

1,13

4,14

* По данным РФА, не учитывается наличие углерода и родия

Как видно, в результате выщелачивания железо практически полностью переходит в раствор,

Целью второго этапа выщелачивания является перевод кремния и, частично, углерода в раствор. Результаты представлены в таблице 4.

Таблица 4

Содержание основных компонентов после второго этапа выщелачивания

Элементы

Pd

Si

Pt

Cu

Ti

Fe

Sn

Pb

Ag

Проч,

Содержание

%

46,529

-

14,063

8,802

7,970

8,140

4,777

3,899

1,548

4.272

* По данным РФА, не учитывается наличие углерода и родия

После двухэтапного выщелачивания получаем концентрат, с содержанием МПГ до 50 %.

Таким образом, схема предлагаемой технологии представлена на рисунке 1.

Предлагаемая технология переработки катализаторов

Рис. 1. Предлагаемая технология переработки катализаторов

Плюсами данной технологии по сравнению с аналогичной, где сплав растворяют электрохимически являются:

 низкие временные затраты;

 низкая экологическая нагрузка;

 снижается себестоимость продукции.

Литература:

  1. Ю. А. Котляр, М. А. Меретуков. Л. С. Стрижко «Металлургия благородных металлов» Часть 2.
  2. Патент РФ «Способ переработки материалов, содержащих платиновые металлы», номер RU 2 618 282
  3. Патент РФ «Способ переработки отработанных катализаторов, содержащих металлы платиновой группы», номер RU 2 138 568
  4. Патент РФ «Способ извлечения металлов платиновой группы» RU 2 360 984
  5. Патент США «Процесс восстановления металлов платиновой группы», номер US5252305 (A)
Основные термины (генерируются автоматически): платиновая группа, наличие углерода, таблица, железный коллектор, металлическая медь, основа железа, полученный сплав, результат выщелачивания, содержание металлов, этап выщелачивания.


Похожие статьи

Поиск рационального варианта выделения платиновых металлов...

Затем проводят щелочное или водное выщелачивание спека и получают концентрат платиновых

Эти способы обеспечивают большее суммарное извлечение платиновых металлов в

Таблица 1. Содержание основных компонентов в сплаве на основе железа.

Современное состояние мирового рынка металлов платиновой...

Металлы платиновой группы (МПГ, Платиновая группа, Платиновые металлы

Металлы платиновой группы являются благородными и драгоценными металлами.

В рудах Бушвельда содержание платины втрое выше, чем палладия, в то время как в Норильске...

Поиск рационального варианта переработки автомобильных...

Суммарное содержание металлов платиновой группы в катализаторах составляет порядка 0

Несмотря на то, что в металлических катализаторах содержание МПГ такое же, как и в

Расплавление такого сплава требует больших затрат энергоресурсов, что ведет к удорожанию...

Самородные металлы в углеродсодержащих породах...

Наличие углерода в рудообразующей системе подтверждается также присутствием микрокристаллов карбида кремния, железа и вольфрама. Карбиды железа (когенит), чаще всего, отмечается в тесных срастаниях с пиритом, содержание углерода колеблется в них от 40 до...

Синтез органических производных меди (II) | Статья в журнале...

Полученные растворы сливали, в результате чего выпадал осадок виннокислой (тартрата) меди.

Как известно, соли меди кристаллизуются и образуются в реакциях в виде кристаллогидратов. Поэтому нами проведен анализ полученного соединения на содержание...

Получение чардж-хрома современным методом с использованием...

Анализ качества металла, выплавляемого на всех ППТУ-НП, введенных в

Получение чардж-хрома основано на восстановлении оксидов хрома и железа углеродом из хромовых руд в

Существенно улучшается ход процесса, качество сплава по содержанию углерода при даче в...

Влияние скорости охлаждения при кристаллизации сплава «медь...

Таблица 2. Результаты эксперимента.

Твёрдость сплава АК21М2,5Н2,5 после введения в него лигатур МФ, не зависимо от содержания в них фосфора и скорости охлаждения в процессе кристаллизации, монотонно снижается с 132 НВ (Сплав без модифицирования) до 125,5 НВ...

Исследование процесса автоклавного выщелачивания упорных...

В статье рассмотрена кинетика процесса сернокислотного автоклавного выщелачивания в раствор золота, цинка, меди, свинца, железа и марганца в присутствии MnO2. Определена зависимость и оптимальная продолжительность процесса выщелачивания для каждого...

Похожие статьи

Поиск рационального варианта выделения платиновых металлов...

Затем проводят щелочное или водное выщелачивание спека и получают концентрат платиновых

Эти способы обеспечивают большее суммарное извлечение платиновых металлов в

Таблица 1. Содержание основных компонентов в сплаве на основе железа.

Современное состояние мирового рынка металлов платиновой...

Металлы платиновой группы (МПГ, Платиновая группа, Платиновые металлы

Металлы платиновой группы являются благородными и драгоценными металлами.

В рудах Бушвельда содержание платины втрое выше, чем палладия, в то время как в Норильске...

Поиск рационального варианта переработки автомобильных...

Суммарное содержание металлов платиновой группы в катализаторах составляет порядка 0

Несмотря на то, что в металлических катализаторах содержание МПГ такое же, как и в

Расплавление такого сплава требует больших затрат энергоресурсов, что ведет к удорожанию...

Самородные металлы в углеродсодержащих породах...

Наличие углерода в рудообразующей системе подтверждается также присутствием микрокристаллов карбида кремния, железа и вольфрама. Карбиды железа (когенит), чаще всего, отмечается в тесных срастаниях с пиритом, содержание углерода колеблется в них от 40 до...

Синтез органических производных меди (II) | Статья в журнале...

Полученные растворы сливали, в результате чего выпадал осадок виннокислой (тартрата) меди.

Как известно, соли меди кристаллизуются и образуются в реакциях в виде кристаллогидратов. Поэтому нами проведен анализ полученного соединения на содержание...

Получение чардж-хрома современным методом с использованием...

Анализ качества металла, выплавляемого на всех ППТУ-НП, введенных в

Получение чардж-хрома основано на восстановлении оксидов хрома и железа углеродом из хромовых руд в

Существенно улучшается ход процесса, качество сплава по содержанию углерода при даче в...

Влияние скорости охлаждения при кристаллизации сплава «медь...

Таблица 2. Результаты эксперимента.

Твёрдость сплава АК21М2,5Н2,5 после введения в него лигатур МФ, не зависимо от содержания в них фосфора и скорости охлаждения в процессе кристаллизации, монотонно снижается с 132 НВ (Сплав без модифицирования) до 125,5 НВ...

Исследование процесса автоклавного выщелачивания упорных...

В статье рассмотрена кинетика процесса сернокислотного автоклавного выщелачивания в раствор золота, цинка, меди, свинца, железа и марганца в присутствии MnO2. Определена зависимость и оптимальная продолжительность процесса выщелачивания для каждого...

Задать вопрос