鉑銠絲回收,報(bào)廢石化反應(yīng)器中鉑銠催化劑的回收
大型加氫反應(yīng)器(含Pt0.5%-Rh0.2%催化劑)的現(xiàn)場回收方案:
機(jī)器人切割:
防爆機(jī)械臂(ATEX認(rèn)證)
水射流(壓力380MPa)分解反應(yīng)器襯里
流化床分選:
氣速0.8m/s使催化劑顆粒與載體分離
移動式回收車:
集裝箱式模塊化設(shè)計(jì)
日處理能力5噸
英國BP公司應(yīng)用后,單次作業(yè)回收鉑35kg,減少停工時(shí)間7天。
鉑銠絲回收,離心萃取技術(shù)分離鉑與銠
鉑銠分離是回收過程的難點(diǎn),傳統(tǒng)離子交換法周期長(>48小時(shí))。中國恩菲工程公司開發(fā)的三級離心萃取系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)突破:
工藝流程:
王水溶解:將鉑銠合金溶于逆王水(HCl:HNO?=3:1),形成H?PtCl?和H?RhCl?;
初級萃?。菏褂枚粱蛎眩―OS)在離心機(jī)(轉(zhuǎn)速3000rpm)中萃取鉑,單級萃取率>99%;
銠富集:剩余水相用TBP(磷酸三丁酯)萃取殘余鉑,銠留存水相;
反萃回收:NaOH溶液(2mol/L)反萃鉑,NH?Cl沉淀銠。
技術(shù)指標(biāo):
鉑銠分離系數(shù)(βPt/Rh)達(dá)10?,遠(yuǎn)超傳統(tǒng)工藝的103;
全過程耗時(shí)<4小時(shí),試劑消耗降低70%;
產(chǎn)品純度:鉑>99.95%,銠>99.9%。
該技術(shù)已應(yīng)用于江西銅業(yè)的鉑銠回收生產(chǎn)線,年處理能力200噸,使銠的回收成本從800美元/盎司降至350美元/盎司。2023年獲得中國有色金屬工業(yè)科學(xué)技術(shù)一等獎。
鉑銠絲回收,等離子體熔煉技術(shù)回收納米鉑銠材料
納米級鉑銠催化劑(如汽車三元催化劑)的回收需特殊工藝。俄羅斯NUST MISIS大學(xué)開發(fā)了氫等離子體熔煉法:
工藝參數(shù):
電弧等離子體溫度3000-5000K,通入H?/Ar混合氣(比例1:4);
納米顆粒在等離子體炬中瞬間熔化,形成微米級合金珠;
水冷銅坩堝收集熔滴,冷卻后獲得0.1-0.5mm的PtRh球狀顆粒。
技術(shù)優(yōu)勢:
回收:對粒徑<100nm的顆?;厥章?99%,傳統(tǒng)熔煉法僅85%;
原位純化:H?還原作用可同步去除表面碳污染(如柴油車催化劑積碳);
直接合金化:通過調(diào)節(jié)等離子體組成,可直接制備PtRh10/PtRh20等標(biāo)準(zhǔn)合金。
該技術(shù)已在中試規(guī)模實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)(50kg/h),能耗為常規(guī)電弧爐的60%。2023年測試數(shù)據(jù)顯示,回收的納米鉑銠重新負(fù)載于催化劑后,CO氧化活性達(dá)到新鮮催化劑的98%。
鉑銠絲回收,鉑銠回收技術(shù)的未來發(fā)展趨勢
2030年技術(shù)預(yù)測:
核-殼結(jié)構(gòu)催化劑直接再生:
原子層沉積(ALD)修復(fù)表面缺陷
活性恢復(fù)至新料水平
太空采礦與回收結(jié)合:
近地小行星鉑銠富集物回收
預(yù)計(jì)成本<100$/g(當(dāng)前太空回收成本>1000$/g)
生物冶金工業(yè)化:
工程菌株處理低品位廢料(<100ppm)
能耗降至傳統(tǒng)方法10%
國際資源(IRC)評估顯示,創(chuàng)新回收技術(shù)可使全球鉑銠供應(yīng)缺口縮小40%。
鉑銠絲回收,鉑銠等離子體輔助機(jī)械化學(xué)法回收鉑銠合金
針對難處理的鉑銠陶瓷復(fù)合材料(如火花塞電極),創(chuàng)新性結(jié)合等離子體與機(jī)械化學(xué)活化:
工藝步驟:
低溫等離子體(100W,Ar/O?混合氣體)預(yù)處理2小時(shí),弱化陶瓷與金屬界面結(jié)合力;
高能球磨(轉(zhuǎn)速500rpm,球料比20:1)產(chǎn)生機(jī)械化學(xué)反應(yīng),使鉑銠從陶瓷基質(zhì)中解離;
重力分選獲得鉑銠富集體(純度>95%)。
技術(shù)優(yōu)勢:
能耗較傳統(tǒng)高溫熔煉降低70%;
避免氫氟酸等危險(xiǎn)化學(xué)品使用;
處理含Al?O?基復(fù)合廢料時(shí),金屬回收率可達(dá)98.5%。
德國博世公司應(yīng)用該技術(shù)后,年回收鉑銠合金1.2噸,減少危廢排放800噸。
鉑銠回收液的光化學(xué)還原技術(shù)
日本東京大學(xué)開發(fā)UV光催化還原工藝處理含鉑銠廢水:
光催化劑:TiO?納米管陣列(孔徑10nm,禁帶寬度3.2eV);
反應(yīng)條件:
UV波長:365nm
溶液pH=3(0.1M甲酸作為空穴捕獲劑)
反應(yīng)時(shí)間:2小時(shí)
還原效率:
Pt??→Pt?轉(zhuǎn)化率:99.8%
Rh3?→Rh?轉(zhuǎn)化率:97.5%
該技術(shù)處理1m3廢水的電力消耗僅3.5kWh,且催化劑可重復(fù)使用100次以上活性不衰減。