способ извлечения благородных металлов из глиноземных материалов и отходов производства

Формула изобретения

1. Способ извлечения благородных металлов из глиноземных материалов и отходов производства, преимущественно из отработанных катализаторов, включающий смешение измельченного материала с флюсом, отличающийся тем, что в качестве флюса используют щелочь, а полученную смесь спекают при 500 - 850^oС и выдерживают до затвердевания спека, спек обрабатывают водой и полученную массу разделяют на остаток, содержащий благородный металл, и раствор алюминатов, осадок обрабатывают кислотой с получением нерастворимого состава, содержащего благородный металл, с последующей его промывкой водой, сушкой и прокалкой, и раствор алюминатов отводят.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кислоты используют щавелевую кислоту.

3. Способ по любому из п.1 или 2, отличающийся тем, что спек обрабатывают водой при 70 100^oС и отстаивают до разделения полученной массы на осадок, содержащий благородный металл, и раствор алюминатов.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что массовое соотношение щелочи и катализатора составляет 1 1 3.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к регенерации металлов платиновой группы из глиноземных материалов и отходов производства на основе глинозема, например, из отработанных катализаторов на основе глинозема, содержащих платину и применяющихся в нефтехимической промышленности при производстве бензина.

Известен способ извлечения платины и палладия из отработанных катализаторов на основе окиси алюминия, в котором металлы платиновой группы переводят в растворимые в воде хлориды путем хлорирования катализатора газообразным хлором, причем глинозем будучи устойчивым к хлору остается в нерастворимом виде. Хлорирование ведут в трубчатой печи при температуре 300-500^oС. После хлорирования раствор отделяют от остатка, остаток тщательно отмывают горячей водой и раствором кислот. Из раствора металлы платиновой группы отделяют цементацией алюминием, магнием или другими неблагородными металлами [1]

Недостатком указанного способа является его большая экологическая опасность для окружающей среды и непосредственная опасность для человека в связи с высокими токсическими свойствами хлора (опасность для жизни человека).

Известен способ извлечения благородных металлов, например, платины из катализатора на основе глинозема, в котором в ванну с расплавленным алюминием дозами вводят криолит и в нем при 970-980^oС расплавляют отработанный катализатор. При этом платина экстрагируется, а криолит насыщается глиноземом. Смесь алюминия и платины сливают в воду и получают гранулы, из которых алюминий выщелачивают 10-15% -ным раствором серной кислоты при температуре 100-105^oС 4-5 ч [2]

Недостатком данного способа являются высокие энергетические затраты, связанные с необходимостью расплавления алюминия и последующего растворения в нем криолита при 970-980^oС.

Известен также способ извлечения металлов платиновой группы из отработанных катализаторов, в котором смешивают катализатор, медь и/или окись меди, флюс и восстанавливающий компонент. Затем смесь нагревают и плавят для образования слоя меди, в котором абсорбируется платина, и слоя (другого) оксида. Слой металлической меди отделяют и подают в этот слой кислород или воздух с целью образования двух слоев слоя частично окисленной меди и слоя металлической меди с высоким содержанием платины, последний слой отделяют.

Недостатком указанного способа является необходимость применения в нем дорогого оборудования для обеспечения плавки компонентов исходной смеси и высокие энергетические затраты. Кроме того, данный способ представляет опасность для окружающей среды и человека [3]

Предлагаемый способ в отличие от прототипа обеспечивает комплексную переработку глиноземных материалов и отходов, содержащих благородные металлы, например платину, с получением гранулированного порошка с содержанием благородного металла до 80% и алюминатного раствора, который отводится на дальнейшую переработку. Способ позволяет значительно сократить энергетические затраты на получение благородного металла, упростить и удешевить технологическое оборудование, снизить загрязнение окружающей среды выделяющимися в ходе процесса вредными газами.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе извлечения благородных металлов из глиноземных материалов и отходов производства, содержащем процесс смешения глиноземного материала, содержащего благородный металл, с флюсом, в качестве флюса используют щелочь. А полученную смесь спекают при температуре 500-850^oС и выдерживают до затвердения спека. Затем спек обрабатывают водой и полученную в результате обработки массу отстаивают до ее разделения на осадок, содержащий благородный металл, и алюминатный раствор. Осадок отводят и обрабатывают кислотой с получением состава с высоким содержанием благородного металла. Алюминатный раствор подают на дальнейшую переработку.

На чертеже представлена схема реализации предлагаемого способа.

Исходные продукты глиноземный материал, например, отработанный катализатор на основе глиноземного материала с платиной, и флюс, в качестве которого используют щелочь. Перед смешением материал и щелочь взвешивают для получения необходимого соотношения компонентов смеси. Полученную смесь вводят в печь и нагревают до 500-850^oС. При этом смесь спекается и происходит реакция

Al₂O₃ + 2NaOH ___ 2NaAlO₂ + H₂O

Далее спек извлекают из печи и обрабатывают водой при температуре 70-100^oС с выделением нерастворимого осадка. Массу, исходно содержащую спек и воду, отстаивают до полного расслоения ее на осадок, содержащий благородный металл (8-10%), и алюминатный раствор. Последний сливают и отводят на дальнейшую переработку, а осадок промывают и выщелачивают кислотой, например, щавелевой. В результате выщелачивания получают осадок, который отводят. Далее состав подвергают традиционной обработке сушат, а затем прокаливают. В результате этой финишной стадии получают мелкодисперсный порошок с содержанием благородного металла до 80%

Пример 1. Исходными материалами являются отработанный катализатор на основе глинозема (использовался при реформинге нефти) с содержанием платины 0,5% и щелочь NaOH. Определяли влияние соотношения между массой катализатора и массой щелочи на эффективность процесса. Брались следующие соотношения между массами указанных компонентов: 1:1; 1:2; 1:3.

Было установлено, что соотношение 1:2 между Аl₂O₃ и NaOH является оптимальным.

Так например, в ходе экспериментов брали 0,5 кг катализатора и 0,75 кг щелочи.

Смесь помещали в термическую (электрическую) печь и нагревали приблизительно в течение 2 ч до температуры порядка 800^oС. В результате нагревания смесь, превратили в спек, обеспечив удаление остатков водяного пара,

Al₂O₃ + 2NaОH ----L 2NaAlO₂ + H₂O

Спек массой 1,15 кг растворили в 1,8 л воды.

После отстоя желтый алюминатный раствор слили. А осадок высушили, взвесили. Его масса 85 г (0,085 кг), что составило 17% от исходной массы катализатора.

После кислотной обработки масса готового продукта 45 г, тогда как при соотношении 1:2 масса готового продукта составляла меньше 10 г.

Таким образом, уменьшение количества щелочи меньше соотношения 1:2 (глинозем-щелочь) приводило к увеличению массы нерастворимого осадка, а увеличение щелочи, свыше названного соотношения, не улучшало растворимости глинозема и приводило к нерациональному возрастанию ее расхода.

Пример 2. Была экспериментально установлена зависимость времени проведения и полноты процесса от температуры. Для каждой температуры было установлено минимальное время выдержки спека в печи.

Например, брали 30 кг катализатора, 60 кг щелочи. Смесь помещали в термическую печь и нагревали приблизительно в течение 2 ч до 800^oС. После выгрузки спек обрабатывали водой. Массу отстаивали в течение 1,5 ч до получения осадка кремового цвета, содержащего платину, и раствора, содержащего алюминаты. Раствор слили, а осадок промыли водой для удаления остаточной щелочи с целью уменьшения расхода кислоты на следующем этапе. Взяли 4-5 кг щавелевой кислоты. В емкость с осадком, содержание платины в котором составляло 8-10% добавили до 30 л воды и нагревали до кипения, затем в емкость порциями добавляли щавелевую кислоту. В результате реакции образовался осадок черного цвета, для отстаивания которого необходимо около получаса. Полученный осадок еще раз промыли водой и просушили до получения порошка массой 200 г. Далее этот порошок прокалили. Содержание платины в образовавшейся массе составило 80%

Уменьшение температуры до 500^oС приводит к увеличению времени выдержки до 3 ч, а ее увеличение свыше 800^oС влечет за собой возрастание энергетических затрат. не приводя при этом к увеличению эффективности процесса.

Таким образом, на основании изложенного следует, что предлагаемый способ по сравнению с прототипом является более экономичным, так как не требуется плавить катализатор, для реализации способа применяют более простое, а, следовательно, более дешевое оборудование, нет необходимости в использовании меди. Предложенный способ гораздо более безопасен для окружающей среды, поскольку исключен процесс плавления, сопровождающийся выделением вредных газов.

Использование в способе простого оборудования и недорогих компонентов - щелочи и кислоты делает его высокотехнологичным и обеспечивает успешное применение в промышленности.