鉑銠絲回收,機(jī)械-物理聯(lián)合預(yù)處理工藝
鉑銠絲常與陶瓷、玻璃或塑料復(fù)合存在,分離是回收的前提。創(chuàng)新預(yù)處理工藝組合包括:
步驟一:低溫破碎
采用液氮(-196°C)冷凍脆化處理,使非金屬基體與鉑銠絲的粘結(jié)強(qiáng)度降低90%;
雙輥破碎機(jī)(間隙0.5mm)將物料粉碎至<3mm,貴金屬留存率>99.5%;
步驟二:渦電流分選
利用交變磁場(chǎng)(頻率200Hz)使導(dǎo)電的鉑銠絲產(chǎn)生排斥力,與非金屬分離;
加拿大Bunting公司設(shè)計(jì)的ECS-200系統(tǒng),處理量3噸/小時(shí),金屬回收率98%;
步驟三:靜電分選
在20kV高壓電場(chǎng)中,鉑銠絲因?qū)щ娦粤己醚杆俜烹姡c殘余塑料分離;
日本Nippon Magnetics的設(shè)備可使終貴金屬富集體純度達(dá)99.8%。
瑞士Umicore工廠采用該工藝組合后,預(yù)處理成本從120美元/噸降至45美元/噸,且避免傳統(tǒng)酸洗產(chǎn)生的含氟廢水(來(lái)自玻璃溶解)。
鉑銠絲回收,氯化銨沉淀法精煉鉑銠的工藝優(yōu)化
氯化銨沉淀是鉑銠分離的關(guān)鍵步驟,新技術(shù)突破包括:
梯度沉淀法:控制NH?Cl添加速度(0.5g/min)和溫度(60°C→25°C梯度降溫),使(NH?)?PtCl?析出,RhCl?保留在液相,分離效率達(dá)99.8%;
超聲波輔助:40kHz超聲場(chǎng)中結(jié)晶粒徑從傳統(tǒng)50μm降至5μm,洗滌損失減少70%;
廢液循環(huán):母液通過(guò)陰離子交換樹(shù)脂(如Amberlite IRA-400)回收殘余鉑銠,使金屬總收率提升至99.5%。
日本住友金屬的工業(yè)化應(yīng)用顯示,該工藝每噸物料節(jié)約NH?Cl用量300kg,降低處理成本25%,獲2023年日本資源循環(huán)技術(shù)大獎(jiǎng)。
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(guò)程的難點(diǎn),傳統(tǒng)離子交換法周期長(zhǎng)(>48小時(shí))。中國(guó)恩菲工程公司開(kāi)發(fā)的三級(jí)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(jí)萃?。菏褂枚粱蛎眩―OS)在離心機(jī)(轉(zhuǎn)速3000rpm)中萃取鉑,單級(jí)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(guò)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(guó)有色金屬工業(yè)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)。
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(jí)鉑銠催化劑(如汽車(chē)三元催化劑)的回收需特殊工藝。俄羅斯NUST MISIS大學(xué)開(kāi)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(jí)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(shì):
回收:對(duì)粒徑<100nm的顆粒回收率>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(chē)催化劑積碳);
直接合金化:通過(guò)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(cè)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,超臨界CO?萃取技術(shù)的新突破
英國(guó)諾丁漢大學(xué)將超臨界CO?(scCO?)與三氟乙酰丙酮(TFA)結(jié)合,實(shí)現(xiàn)鉑銠選擇性萃?。?br />
系統(tǒng)參數(shù):壓力25MPa,溫度60°C,CO?流速10L/min,TFA濃度0.1mol/L;
萃取效率:對(duì)Pt的分配比(D)達(dá)4500,Rh為1200,遠(yuǎn)常規(guī)溶劑萃?。―<100);
綠色優(yōu)勢(shì):全過(guò)程無(wú)酸性廢水,CO?可循環(huán)使用,萃取劑消耗量減少99%。
中試裝置(50L反應(yīng)釜)連續(xù)運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示,每小時(shí)可處理20kg含鉑銠廢催化劑,金屬純度>99.9%。該技術(shù)入選2023年《Green Chemistry》年度工業(yè)技術(shù)。
鉑銠絲回收,鉑銠回收的區(qū)塊鏈溯源系統(tǒng)
比利時(shí)Umicore公司推出"Circle"區(qū)塊鏈平臺(tái),實(shí)現(xiàn)貴金屬全生命周期追蹤:
數(shù)據(jù)上鏈:記錄廢料來(lái)源、成分檢測(cè)、回收工藝、碳足跡等數(shù)據(jù);
智能合約:自動(dòng)結(jié)算基于LME實(shí)時(shí)價(jià)格的交易;
應(yīng)用案例:寶馬電動(dòng)汽車(chē)的廢舊電池催化劑,通過(guò)該系統(tǒng)確保合規(guī)回收,每克鉑銠的碳排放數(shù)據(jù)可公開(kāi)驗(yàn)證。
2023年該系統(tǒng)已處理超50噸鉑族金屬,獲歐盟循環(huán)經(jīng)濟(jì)標(biāo)簽認(rèn)證。