Платина из катализатора – руководство по добыче из радиодеталей с видео, а также информация, где можно реализовать полученный технический драгметалл

Как достать платину из катализатора и зачем это нужно

Как достать платину из катализатора в домашних условиях? Эта работа требует сосредоточенности, наличия дорогостоящих материалов и знания особенностей различных химических процессов. Зная о том, что все нейтрализаторы содержат драгоценные металлы, автовладельцы стараются выгодно продать отработанные устройства. Создав определенные условия извлечь платину можно самостоятельно, однако заранее предугадать, какой процент этого материала содержится в устройстве, нереально.

Почему платина из катализатора высоко ценится

Платина относится к классу редких химических элементов. Этот металл серебристого цвета стоит в разы дороже золота, поскольку для его получения требуется гораздо больше ресурсов. Высокую цену объясняет не только тот факт, что платина практически не встречается в природе, но и ряд присущих ей положительных качеств:

• Высокая стойкость. Материал невосприимчив к коррозионным отложениям, влиянию агрессивных химических сред, сохраняет первоначальные свойства при нагревании.
• Твердость и, как следствие, устойчивость к внешним воздействиям. Благодаря этому качеству, платина широко используется при производстве эксклюзивных ювелирных украшений.
• Возможность применения в чистом виде, что особенно важно во многих отраслях промышленности.

Именно благодаря платине в составе катализаторов, снижается уровень токсичных компонентов в выхлопных газах. Металл преобразует опасные для окружающей среды вещества в углекислый газ, азот, водяной пар.

Как достать платину из катализатора самостоятельно

Если вы решили провести эксперимент с извлечением платины из устройства, рекомендуется использовать импортный катализатор, поскольку отечественные производители часто заменяют драгметалл менее ценным золотом.

Распространенным методом добычи платины считается технология «выщелачивания». Для этого отработанный катализатор покрывается раствором, состоящим из соляной и азотной кислот высокой концентрации, после чего многократно промывается. Процедура проводится при температуре 100-105 градусов. В результате получается смесь, содержащая частицы платины.  Основной недостаток такого способа заключается в потере некоторого количества драгметалла. Поэтому для работы лучше использовать сразу несколько катализаторов.

Обратите внимание, что чем дольше эксплуатируется автонейтрализатор, тем меньше ценного напыления на нем осталось.

Понравилась информация? Поделись с друзьями

Как добыть платину из автомобильного катализатора самостоятельно

Как добыть платину из автомобильного катализатора и зачем это делать? Таким способом можно выгодно сдать отработанное устройство в пункт приема металлолома. Этот ценный металл используется в различных отраслях промышленности, а его высокая стоимость объясняется сложностью получения и обработки.  Извлечение платины из нейтрализатора — сложный процесс, который требует специфических знаний.

Можно ли добыть платину из катализатора

Платина — редкий, драгоценный металл, который используется при изготовлении автомобильных нейтрализаторов. Цена элемента как минимум в два раза выше стоимости золота. Этот материал преобразует до 90 процентов токсичных составляющих выхлопных газов в безвредные элементы:

• Азот.
• Пар.
• Углекислый газ.

Чем дольше эксплуатируется устройство, тем меньше платинового напыления на нем остается, поэтому тратить время на извлечение металлов из отработанных нейтрализаторов не имеет смысла. Кроме того, для этих целей лучше использовать импортные катализаторы, поскольку отечественные производители часто заменяют платину более дешевыми аналогами.

Имеет ли смысл самостоятельно отделять драгметаллы от катализатора? Только в том случае, если вы планируете переработать большое количество устройств одновременно. Тратить время на единственный экземпляр нерационально, кроме того, процесс не окупится — траты на необходимые химические реактивы не намного меньше, а иногда даже больше стоимости самого металла.

Как добыть платину из обычного автомобильного катализатора

Если вы все-таки решили добыть платину из нейтрализатора самостоятельно, сделать это можно двумя методами:

1. Извлечение с применением окислителей — этот вариант также подойдет для получения родия. Суть технологии заключается в использовании смеси высококонцентрированных кислот — азотной и соляной. Однако такой способ имеет весомый недостаток — невозможность полной добычи платины из-за необходимости многократного промывания элементов нейтрализатора.
2. Использование щелочного раствора с последующей фильтрацией. В результате можно получить осадок, содержащий драгоценный металл.

Даже добыча небольшого количества драгметалла занимает массу времени и требует специальных инструментов. Кроме того, оценить процентное соотношение платины в составе устройства «на глаз» практически невозможно. Поэтому целесообразнее доверить решение этой задачи сотрудникам приемного пункта.

Понравилась информация? Поделись с друзьями

Платиновый катализатор — Знаешь как

Лучший катализатор реакции окисления аммиака до окиси азота NО в одном из главных процессов производства азотной кислоты. Катализатор здесь предстает в виде сетки из платиновой проволоки диаметром 0,05—0,09 мм. В материал сеток введена добавка родия (5—10%). Используют и тройной сплав — 93% Pt, 3% Rh и 4% Pd. Добавка родия к платине повышает механическую прочность и увеличивает срок службы сетки, а палладий немного удешевляет катализатор и немного (на 1—2%) повышает его активность. Срок службы платиновых сеток — год-полтора. После этого старые сетки отправляют на аффинажный завод на регенерацию и устанавливают новые. Производство азотной кислоты потребляет значительные количества платины.

Платиновый катализатор ускоряет многие другие практически важные реакции: гидрирование жиров, циклических и ароматических углеводородов, олефинов, альдегидов, ацетилена, кетонов, окисление SО₂в SО₃в сернокислотном производстве. Их используют также при синтезе витаминов и некоторых фармацевтических препаратов. Известно, что в 1974 г. на нужды химической промышленности в США было израсходовано около 7,5 т платины.

Не менее важны платиновые катализаторы в нефтеперерабатывающей промышленности. С их помощью на установках каталитического риформинга получают высокооктановый бензин, ароматические углеводороды и технический водород из бензиновых и лигроиновых фракций нефти. Здесь платину обычно используют в виде мелкодисперсного порошка, нанесенного на окись алюминия, керамику, глину, уголь. В этой отрасли работают и другие катализаторы (алюминий, молибден), но у платиновых — неоспоримые преимущества: большая активность и долговечность, высокая эффективность. Нефтеперерабатывающая промышленность США закупила в 1974 г. около 4 т платины.

Еще одним крупным потребителем катализатора стала автомобильная промышленность, которая, как это ни странно, тоже использует именно каталитические свойства этого металла — для дожигания и обезвреживания выхлопных газов.

Четвертым и пятым по масштабам потребления покупателями платины в США были электротехника и стекольное производство.

Стабильность электрических, термоэлектрических и механических свойств платины плюс высочайшая коррозионная и термическая стойкость сделали этот металл незаменимым для современной электротехники, автоматики и телемеханики, радиотехники, точного приборостроения. Из платины делают электроды топливных элементов. Такие элементы применены, например, на космических кораблях серии «Аполлон».

Из сплава платины с 5—10% родия делают фильеры для производства стеклянного волокна. В платиновых тиглях плавят оптическое стекло, когда особенно важно ничуть не нарушить рецептуру.

В химическом машиностроении платина и ее сплавы служат превосходным коррозионностойким материалом. Аппаратура для получения многих особо чистых веществ и различных фторсодержащих соединений изнутри покрыта платиной, а иногда и целиком сделана из нее.

Очень незначительная часть платины идет в медицинскую промышленность.Из платины и ее сплавов изготавливают хирургические инструменты, которые, не окисляясь, стерилизуются в пламени спиртовой горелки; это преимущество особенно ценно при работе в полевых условиях. Сплавы платины с палладием, серебром, медью, цинком, никелем служат также отличным материалом для зубных протезов.

Спрос науки и техники на платину непрерывно растет и далеко не всегда бывает удовлетворенным. Дальнейшее изучение свойств платины еще больше расширит области применения и возможности этого ценнейшего металла.

«СЕРЕБРИШКО»? Современное название элемента № 78 происходит от испанского слова plata — серебро. Название «платина» можно перевести как «серебришко» или «сребрецо».

ЭТАЛОН КИЛОГРАММА, Из сплава платины с иридием в нашей стране наготовлен эталон килограмма, представляющий собой прямой цилиндр диаметром 39мм и высотой тоже 39 мм. Он хранится в Санкт-Петербурге (Ленинграде), во Всесоюзном научно-исследовательском институте метрологии им. Д. И. Менделеева. Раньше был эталоном и платино-иридиевый метр.

МИНЕРАЛЫ ПЛАТИНЫ. Сырая платина —это смесь различных минералов платины. Минерал поликсен содержит 80—88% Pt и

9-10% Fe; купроплатина — 65-73% Pt, 12-17% Fe и 7,7—14% Сu; в никелистую платину вместе с элементом № 78 входят железо, медь и никель. Известны также природные сплавы платины только с палладием или только с иридием — прочих платиноидов следы. Есть еще и немногочисленные минералы — соединения платины с серой, мышьяком, сурьмой. К ним относятся сперрилит PtAs₂ куперит PtS, брэггит (Pt, Pd, Ni)S.

САМЫЕ КРУПНЫЕ. Самые крупные самородки платины, демонстрируемые на выставке Алмазного фонда Россия, весят 5918,4 и 7860,5 г.

ПЛАТИНОВАЯ ЧЕРНЬ. Платиновая чернь — мелкодисперсный порошок (размеры крупинок 25—40 мкм) металлической платины, обладающий высокой каталитической активностью. Ее получают, действуя формальдегидом или другими восстановителями на раствор комплексной гексахлорплатиновой кислотыН₂[РtСl₆].

ИЗ «СЛОВАРЯ ХИМИЧЕСКОГО», ИЗДАННОГО В 1812 ГОДУ. «Профессор Снядецкий в Вильне открыл в платине новое металлическое существо, которое названо им Вестий»…

«Фуркруа читал в Институте сочинение, в коем извещает, что платина содержит железо, титан, хром, медь и металлическое существо, доселе еще неизвестное»…

«Золото хорошо соединяется с платиною, но когда количество сей последней превышает 1 к 47 , то белеет золото, не умножая чувствительно тяжести своей и тягучести. Испанское правительство, опасавшееся сего состава, запретило выпуск платины, потому что не знало средств доказать подлога»-.

ОСОБЕННОСТИ ПЛАТИНОВОЙ ПОСУДЫ. Казалось бы, посуда из платины в лаборатории пригодна на все случаи жизни, но это не так. Как пи благороден этот тяжелый драгоценный металл, обращаясь с ним, следует помнить, что при высокой температуре платина становится чувствительной к многим веществам и воздействиям. Нельзя, например, нагревать платиновые тигли в восстановительном и тем более коптящем пламени: раскаленная платина растворяет углерод и от этого становится ломкой. Вплатиновой посуде не плавят металлы: возможно образование относительно легкоплавких сплавов и потери драгоценной платины. Нельзя также плавить в платиновой посуде перекиси металлов, едкие щелочи, сульфиды, сульфиты и тиосульфаты: сера для раскаленной платины представляет определенную опасность, так же, как фосфор, кремний, мышьяк, сурьма, элементарный бор. А вот соединения бора, наоборот, полезны для платиновой посуды. Если надо как следует вычистить ее, то в ней плавят смесь равных количеств KBF₄и Н₃ВО₃. Обычно же для очистки платиновую посуду кипятят с концентрированной соляной или азотной кислотой.

Вы читаете, статья на тему платиновый катализатор

Добываем платину из дорожной пыли / Habr

Вы уже подарили девушке колечко, сделанное из монеты. Она, конечно, обрадовалась, но попросила в следующий раз настоящую драгоценность. Денег на ювелирный салон по-прежнему не хватает. Что делать? Ведь золотое кольцо у неё уже есть с 2013 года, когда вы выплавили золото из старых микросхем, и микросхем больше не осталось.

К счастью, есть другой вариант. Ещё один благородный металл валяется буквально под ногами. Если вы не знали, то в обычной дорожной пыли на дорожном асфальте очень высокая концентрация платины, поскольку во многих автомобилях используются платиновые катализаторы. Итак, берём щётку и идём на шоссе собирать драгоценную пыль.

Инструкция по добыче платины опубликована в книге Аммена «Восстановление и переработка драгоценных металлов».

См. также советский справочник О.Е. Звягинцева «Аффинаж золота, серебра и металлов платиновой группы» (стр. 120-127).

Американский химик-любитель по имени Артур со своим другом на практике испытал описанный в учебниках метод аффинажа платины и записал видео. Первым делом ребята собрали мешочек пыли с шоссе.

Её следует просеять, отбросив крупные куски, камешки, окурки и прочее. Частицы платины очень маленькие, иногда размером всего в несколько атомов, так что фильтровать следует как можно тщательнее: через кофейный фильтр.

На выходе имеем большую кучу пыли, преимущественно из частичек бетона и резины.

Самые мелкие отфильтрованные частички засыпаем в стакан и взвешиваем. У Артура получилось 146 граммов пыли: это просто для первого испытания. Чтобы сделать настоящее платиновое украшение, придётся собрать больше пыли.

Пыль смешиваем с карбонатом натрия и расплавляем в печи до состояния сиропа.

На дне стакана осядет капелька металла.

Этот кусочек нужно прокалить, чтобы примеси сгорели.

На дне стакана из печи остаётся крошечный шарик из сплава металлов с очень высокой температурой плавления, то есть из металлов платиновой группы.

Шарик прокаливаем до температуры плавления платины, чтобы окончательно очистить от примесей.

Шарик уже блестит. Из 150 граммов пыли получился слиток диаметром 0,58 мм (0,33 мм в самом узком месте).

В увеличительном стекле его очень хорошо видно, а вот взвесить вряд ли получится: весы не берут такой вес.

Затем растворяем слиток и осаждаем платину хлоридом аммония.

Весь процесс задокументирован на видео.

Отделив серебро и прочие мусорные примеси, мы получаем крупинку платины. Автор подсчитал, что из тонны дорожной пыли выходит примерно 6,7 граммов драгоценного металла.

6,7 граммов из тонны — это немало. Авторы видеоролика считают, что примерно такая же концентрация платины на рудниках в России и ЮАР (на ЮАР приходится 68% мировой добычи Pt).

Способ извлечения платиновых металлов из автомобильных катализаторов

 

Предложен способ извлечения суммы благородных металлов из скрапа отработанных автокатализаторов. Он предусматривает перевод платиновых металлов в водорастворимое состояние путем предварительного смачивания катализатора соляной кислотой с дальнейшим окислительным растворением, осуществляемым известными окислителями, например азотной кислотой или раствором пероксида водорода. Процесс ведут при нагреве для многократной циркуляции парогазовой выщелачивающей смеси. Способ достаточно прост и позволяет вовлекать в переработку катализаторы с различным сочетанием платиновых металлов при низких реагентных затратах со снижением потерь извлекаемых металлов. 2 з. п. ф-лы.

Изобретение относится к области металлургии платиновых металлов, использующей в качестве исходного вторичное техногенное сырье, а именно скрап отработанных автомобильных катализаторов, где платиноиды применяются в виде двойных или тройных систем, например Pt/Rh, Pd/Rh, Pt/Pd/Rh, нанесенных на сотообразные блоки, изготовленные из кордиерита.

Известны способы извлечения каталитических компонентов металлов платиновой группы путем их окисления газообразными реагентами (окислительный обжиг с кислородом, хлорирование, фторирование) [патент Японии 54-14571 от 08.06.79, Патент США 4069040 от 17.01.78, патент США 4077800 от 07.03.78, заявитель ЧССР, Precious Metals 89. Proc. Int. Symp. TMS Annu. Meet., Las Vegas, 483-501] с последующим их отделением от основы. В данных случаях, например хлорировании, проводят высокотемпературную обработку до образования летучих карбонилхлоридов платины, которые улавливают абсорбцией и выделяют металл восстановительным осаждением. Рассматривая подробно сведения о режимах проведения данных процессов с применением газообразных окислителей, справедливо отметить, что они не вполне пригодны для переработки катализаторов-дожигателей моторных топлив. Высокоагрессивные газообразные реагенты весьма опасны в работе и требуют использования дорогостоящего оборудования, соблюдения повышенных мер безопасности, необходимости строгой утилизации ядовитых соединений. Широко представлены способы извлечения драгметаллов путем их окисления и выщелачивания жидкими растворителями, например царской водкой, азотной кислотой, смесью соляной кислоты и пероксида водорода, растворами хлора в кислотах, гипохлоритами [Precious and Rare Metal Technol., Proc Symp. Precious and Rare Metals Albuguergue, N. M., Apr. 6-8, 1988./Amsterdam etc., 1989. -P.345-363, Precious Metals 89. Proc. Int. Svmp. IMS Annu, Meet., Las Vegas, Nev, Febr. 27 — March 2, 1989. — Warrendale (Pa), 1989. — p. 483-501, патент 1228989. Канада, С 22 В 11/06, заяв. 5.10.84, от 10.11.87]. Анализ этих патентных публикаций приводит к выводу об их ориентации на определенный тип сырья при достаточно низкой степени извлечения ценных компонентов. При этом, как правило, данные процессы характеризуются сложным аппаратурно-технологическим оформлением, многостадийны и энергоемки. Наиболее близким к заявляемому является способ выщелачивания благородных металлов жидкими окисляющими растворами или смесями, например царской водкой [Тематический обзор. Извлечение ценных металлов из отработанных гетерогенных катализаторов. ЦНИИТЭнефтехим, М., 1988, с. 29]. Несмотря на дешевизну применяемых кислот и освоенность работы с царской водкой на аффинажных производствах, включая последующую газоочистку, данный способ не лишен существенных недостатков при использовании его для переработки автокатализаторов. Наличие в блоках сотовых катализаторов-нейтрализаторов выхлопа двигателей подслоя из активной окиси алюминия, на который наносятся каталитические элементы, определяет трудность полного снятия этих благородных металлов. При жидкофазном выщелачивании из-за высокой величины поверхности у гамма-окиси алюминия (до 200 м

2/г) всегда происходят два конкурентных процесса: десорбция соединений платиновых металлов в раствор с поверхности катализатора и обратная сорбция на нее. Именно это обратимое равновесие для своего смещения требует многократных процедур выщелачивания и промывки, которые в итоге не всегда обеспечивают полноту снятия металлов. Последнее обстоятельство также приводит к неизбежным реагентным и энергетическим затратам из-за необходимости переработки больших объемов с низкой концентрацией ценных компонентов. Эти недостатки, в конечном итоге, определяют высокие необратимые потери извлекаемых металлов. Главной задачей настоящего изобретения, решение которой приводит к получению технического результата, является проведение процесса выщелачивания таким образом, чтобы постоянно изменять концентрацию окисленных металлов в сторону раствора для снижения потерь извлекаемых металлов. Технический результат достигается способом извлечения платиновых металлов из автомобильных катализаторов, включающим растворение кислотно-окисляющей смесью, согласно изобретению перед растворением проводят смачивание катализатора водным раствором соляной кислоты в соотношении НСl:Н ₂O=1: 1-5, растворение ведут последующим нагревом с добавлением окислителей при кипении в парах окисляющих реагентов, и после промывки осадка водой из полученных растворов осаждают металлы цементацией в коллективный концентрат. Кроме этого, растворение осуществляют в зависимости от состава сырья с использованием в качестве окислителя концентрированной азотной кислоты и(или) 30%-го раствора пероксида водорода, а также растворение проводят в замкнутом цикле при испарении и конденсации. Известные кислотные смеси, окисляющие платиновые металлы, используют как в виде жидкости, так и в виде пара. Именно перевод в газообразное состояние снимает диффузионные затруднения контакта реагентов с каталитическими металлами и обеспечивает полноту их перевода в раствор. Для этого катализаторные блоки загружают в реактор на специальную решетчатую полку, орошают предварительно приготовленным раствором соляной кислоты, выполняющим роль и комплексообразователя и пропиточного раствора. Его объем регулируется таким образом, чтобы катализатор при этом всегда располагался выше уровня жидкости. Затем включается электрическая схема нагрева реактора и реакционную жидкость доводят до кипения. Процесс ведется в течение определенного времени, за которое происходит многократная циркуляция паров окислителя в каналах и порах катализатора и последующий слив по ним конденсата. При этом роль конденсора на себя берут сами блоки до тех пор, пока не будет достигнуто тепловое равновесие. По завершении этой стадии полученный раствор направляется на фильтрацию, а катализатор промывают водой и промводы объединяют с основным раствором. Выделение платиновых металлов и присутствующего в рецептурном составе редкоземельного церия из полученного раствора ведут известными способами. Таким образом, главным отличительным признаком заявляемого способа является применение стандартных окисляющих смесей, учитывающих химическую активность конкретного металла, входящего в состав катализатора в парообразном и жидком состояниях. Это позволяет не только увеличить проникающую способность газовой смеси, но и осуществить многократное омывание мелкодисперсных частиц платиновых металлов всегда «свежим» раствором. Другое отличие заключается в возможности строгой дозировки окислителя, например, азотной кислоты и применения «обедненной» по НNО₃ царской водки, достаточной лишь на растворение целевых металлов и других примесей, образовавшихся в период эксплуатации блока. Реализация этих признаков становится возможным из-за работы по принципу замкнутого цикла: испарение-конденсация-смыв. Технический результат изобретения достигается еще и специальной конструкцией реактора получения основного раствора, который представляет собой модифицированную колонну, где роль флегмовых тарелочек выполняют каналы блоков катализатора. Отчасти по своей сути, он напоминает модифицированный к конкретным условиям задачи аппарат Сокслета, применяемый в органической химии для экстракции из твердых веществ ценных компонентов легколетучими растворителями. Таким образом, главным следствием, определяющим существо предлагаемого способа, является высокая степень извлечения в раствор металлов платиновой группы, получение их растворов с высокой концентрацией, малый расход реагентов по сравнению с другими способами-аналогами. Заявляемый способ является общим, поскольку позволяет не только вовлекать в переработку блочные катализаторы с любой комбинацией благородных металлов, но и попутно выделять церий, входящий в состав этих композиций для уменьшения коэффициента термического расширения. Расчетно дозируемое количество высокоагрессивных окислителей резко снижает нагрузку на очистные устройства и позволяет успешно решить экологические проблемы производства как в виде газовых выбросов, так и сливных растворов. Пример 1 Отработанный катализатор с автомобиля «Mercedes-Benz» массой 1,2 кг имеет в качестве каталитических металлов платину и родий, остаточное содержание которых 0,12 и 0,008 мас.% соответственно. Ввиду малого количества углерода, не превышающего 2,2 мас.%, предварительной подготовки путем обжига не проводится. Катализатор помещают в реактор из фторопласта, смачивают водным раствором НСl (1:1) в количестве 260 мл (25% от исходной массы катализатора). Затем в реактор добавляют остаток НСl в количестве 70 мл. Реакционную смесь нагревают до кипения и последовательно вводят 60 мл концентрированной НNO₃ и по частям 150 мл 30%-ного раствора пероксида водорода. Процесс выщелачивания продолжают в течение 1,5 ч. Затем нагрев снимают и катализатор промывают дистиллированной водой в соотношении ж:т, как 2:1. Из основного раствора, объединенного с промводами, осаждают коллективный платино-родиевый концентрат цементацией алюминиевым порошком. Сквозное извлечение металлов в концентрат составляет 98,6% по платине и 94,8% по родию. Пример 2 Палладий-родиевый катализатор автомобиля «Volvo» по данным химического анализа содержит 0,08 мас.% палладия и 0,006 мас.% родия. Кроме этого, на катализаторе присутствуют значительные отложения пироуглерода, массовая доля которого составляет 8,7 мас.%. Из-за высокого содержания сажи до проведения процесса переработки катализатор подвергается предварительному обжигу при температуре 540^oС в течение 45 мин. Последующая пропитка охлажденного катализатора проводится раствором от смешения 46 мл НСl конц. и 230 мл Н₂O. После внесения 184 мл 30%-ного раствора Н₂О₂, реакционная смесь общим количеством 460 мл ставится на нагрев. Температурную обработку после начала кипения проводят в течение 1 ч. Выход аффинированных металлов чистотой 99,5% составляет для палладия 97,8% (0,8810) г и для родия 92,4% (0,0624) г. Пример 3 Дезактивированный катализатор автомобиля «Honda» имеет в своем составе 0,04% платины, 0,06% палладия, 0,007% родия и 1,4% церия. Катализатор заливают на холоду 250 мл водного раствора НСl (1:1). После достижения температуры кипения проводится последовательная обработка раствором царской водки с последующим введением пероксида водорода по условиям примера 1. В результате дальнейшей переработки суммарное извлечение аффинированных металлов к исходному содержанию составляет — платины 0,3878 г (98,0%), палладия 0,5831 г (98,2%) и родия 0,0653 г (94,1%). Таким образом лабораторные и полупромышленные испытания технологической цепочки переработки катализаторов-нейтрализаторов выхлопа моторных топлив от их выщелачивания до получения товарных металлических черней платиновых металлов позволяет значительно сократить расходы на реагенты и уменьшить затраты на газоочистку. Кроме этого, представляется возможным повторно использовать кордиерит — ценный материал носителя катализатора для изготовления новых блоков-дожигателей.

Формула изобретения

1. Способ извлечения платиновых металлов из автомобильных катализаторов, включающий растворение кислотно-окисляющей смесью, отличающийся тем, что перед растворением проводят смачивание катализатора водным раствором соляной кислоты в соотношении HCl:Н₂О=1:1-5, растворение ведут последующим нагревом с добавлением окислителей при кипении в парах окисляющих реагентов, и после промывки осадка водой из полученных растворов осаждают металлы цементацией в коллективный концентрат. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что растворение осуществляют в зависимости от состава сырья с использованием в качестве окислителя концентрированной азотной кислоты и/или 30%-ного раствора пероксида водорода. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что растворение проводят в замкнутом цикле при испарении и конденсации.

способ извлечения платиновых металлов из автомобильных катализаторов — патент РФ 2209843

Предложен способ извлечения суммы благородных металлов из скрапа отработанных автокатализаторов. Он предусматривает перевод платиновых металлов в водорастворимое состояние путем предварительного смачивания катализатора соляной кислотой с дальнейшим окислительным растворением, осуществляемым известными окислителями, например азотной кислотой или раствором пероксида водорода. Процесс ведут при нагреве для многократной циркуляции парогазовой выщелачивающей смеси. Способ достаточно прост и позволяет вовлекать в переработку катализаторы с различным сочетанием платиновых металлов при низких реагентных затратах со снижением потерь извлекаемых металлов. 2 з. п. ф-лы. Изобретение относится к области металлургии платиновых металлов, использующей в качестве исходного вторичное техногенное сырье, а именно скрап отработанных автомобильных катализаторов, где платиноиды применяются в виде двойных или тройных систем, например Pt/Rh, Pd/Rh, Pt/Pd/Rh, нанесенных на сотообразные блоки, изготовленные из кордиерита. Известны способы извлечения каталитических компонентов металлов платиновой группы путем их окисления газообразными реагентами (окислительный обжиг с кислородом, хлорирование, фторирование) [патент Японии 54-14571 от 08.06.79, Патент США 4069040 от 17.01.78, патент США 4077800 от 07.03.78, заявитель ЧССР, Precious Metals 89. Proc. Int. Symp. TMS Annu. Meet., Las Vegas, 483-501] с последующим их отделением от основы. В данных случаях, например хлорировании, проводят высокотемпературную обработку до образования летучих карбонилхлоридов платины, которые улавливают абсорбцией и выделяют металл восстановительным осаждением. Рассматривая подробно сведения о режимах проведения данных процессов с применением газообразных окислителей, справедливо отметить, что они не вполне пригодны для переработки катализаторов-дожигателей моторных топлив. Высокоагрессивные газообразные реагенты весьма опасны в работе и требуют использования дорогостоящего оборудования, соблюдения повышенных мер безопасности, необходимости строгой утилизации ядовитых соединений. Широко представлены способы извлечения драгметаллов путем их окисления и выщелачивания жидкими растворителями, например царской водкой, азотной кислотой, смесью соляной кислоты и пероксида водорода, растворами хлора в кислотах, гипохлоритами [Precious and Rare Metal Technol., Proc Symp. Precious and Rare Metals Albuguergue, N. M., Apr. 6-8, 1988./Amsterdam etc., 1989. -P.345-363, Precious Metals 89. Proc. Int. Svmp. IMS Annu, Meet., Las Vegas, Nev, Febr. 27 — March 2, 1989. — Warrendale (Pa), 1989. — p. 483-501, патент 1228989. Канада, С 22 В 11/06, заяв. 5.10.84, от 10.11.87]. Анализ этих патентных публикаций приводит к выводу об их ориентации на определенный тип сырья при достаточно низкой степени извлечения ценных компонентов. При этом, как правило, данные процессы характеризуются сложным аппаратурно-технологическим оформлением, многостадийны и энергоемки. Наиболее близким к заявляемому является способ выщелачивания благородных металлов жидкими окисляющими растворами или смесями, например царской водкой [Тематический обзор. Извлечение ценных металлов из отработанных гетерогенных катализаторов. ЦНИИТЭнефтехим, М., 1988, с. 29]. Несмотря на дешевизну применяемых кислот и освоенность работы с царской водкой на аффинажных производствах, включая последующую газоочистку, данный способ не лишен существенных недостатков при использовании его для переработки автокатализаторов. Наличие в блоках сотовых катализаторов-нейтрализаторов выхлопа двигателей подслоя из активной окиси алюминия, на который наносятся каталитические элементы, определяет трудность полного снятия этих благородных металлов. При жидкофазном выщелачивании из-за высокой величины поверхности у гамма-окиси алюминия (до 200 м²/г) всегда происходят два конкурентных процесса: десорбция соединений платиновых металлов в раствор с поверхности катализатора и обратная сорбция на нее. Именно это обратимое равновесие для своего смещения требует многократных процедур выщелачивания и промывки, которые в итоге не всегда обеспечивают полноту снятия металлов. Последнее обстоятельство также приводит к неизбежным реагентным и энергетическим затратам из-за необходимости переработки больших объемов с низкой концентрацией ценных компонентов. Эти недостатки, в конечном итоге, определяют высокие необратимые потери извлекаемых металлов. Главной задачей настоящего изобретения, решение которой приводит к получению технического результата, является проведение процесса выщелачивания таким образом, чтобы постоянно изменять концентрацию окисленных металлов в сторону раствора для снижения потерь извлекаемых металлов. Технический результат достигается способом извлечения платиновых металлов из автомобильных катализаторов, включающим растворение кислотно-окисляющей смесью, согласно изобретению перед растворением проводят смачивание катализатора водным раствором соляной кислоты в соотношении НСl:Н₂O=1: 1-5, растворение ведут последующим нагревом с добавлением окислителей при кипении в парах окисляющих реагентов, и после промывки осадка водой из полученных растворов осаждают металлы цементацией в коллективный концентрат. Кроме этого, растворение осуществляют в зависимости от состава сырья с использованием в качестве окислителя концентрированной азотной кислоты и(или) 30%-го раствора пероксида водорода, а также растворение проводят в замкнутом цикле при испарении и конденсации. Известные кислотные смеси, окисляющие платиновые металлы, используют как в виде жидкости, так и в виде пара. Именно перевод в газообразное состояние снимает диффузионные затруднения контакта реагентов с каталитическими металлами и обеспечивает полноту их перевода в раствор. Для этого катализаторные блоки загружают в реактор на специальную решетчатую полку, орошают предварительно приготовленным раствором соляной кислоты, выполняющим роль и комплексообразователя и пропиточного раствора. Его объем регулируется таким образом, чтобы катализатор при этом всегда располагался выше уровня жидкости. Затем включается электрическая схема нагрева реактора и реакционную жидкость доводят до кипения. Процесс ведется в течение определенного времени, за которое происходит многократная циркуляция паров окислителя в каналах и порах катализатора и последующий слив по ним конденсата. При этом роль конденсора на себя берут сами блоки до тех пор, пока не будет достигнуто тепловое равновесие. По завершении этой стадии полученный раствор направляется на фильтрацию, а катализатор промывают водой и промводы объединяют с основным раствором. Выделение платиновых металлов и присутствующего в рецептурном составе редкоземельного церия из полученного раствора ведут известными способами. Таким образом, главным отличительным признаком заявляемого способа является применение стандартных окисляющих смесей, учитывающих химическую активность конкретного металла, входящего в состав катализатора в парообразном и жидком состояниях. Это позволяет не только увеличить проникающую способность газовой смеси, но и осуществить многократное омывание мелкодисперсных частиц платиновых металлов всегда «свежим» раствором. Другое отличие заключается в возможности строгой дозировки окислителя, например, азотной кислоты и применения «обедненной» по НNО₃ царской водки, достаточной лишь на растворение целевых металлов и других примесей, образовавшихся в период эксплуатации блока. Реализация этих признаков становится возможным из-за работы по принципу замкнутого цикла: испарение-конденсация-смыв. Технический результат изобретения достигается еще и специальной конструкцией реактора получения основного раствора, который представляет собой модифицированную колонну, где роль флегмовых тарелочек выполняют каналы блоков катализатора. Отчасти по своей сути, он напоминает модифицированный к конкретным условиям задачи аппарат Сокслета, применяемый в органической химии для экстракции из твердых веществ ценных компонентов легколетучими растворителями. Таким образом, главным следствием, определяющим существо предлагаемого способа, является высокая степень извлечения в раствор металлов платиновой группы, получение их растворов с высокой концентрацией, малый расход реагентов по сравнению с другими способами-аналогами. Заявляемый способ является общим, поскольку позволяет не только вовлекать в переработку блочные катализаторы с любой комбинацией благородных металлов, но и попутно выделять церий, входящий в состав этих композиций для уменьшения коэффициента термического расширения. Расчетно дозируемое количество высокоагрессивных окислителей резко снижает нагрузку на очистные устройства и позволяет успешно решить экологические проблемы производства как в виде газовых выбросов, так и сливных растворов. Пример 1
Отработанный катализатор с автомобиля «Mercedes-Benz» массой 1,2 кг имеет в качестве каталитических металлов платину и родий, остаточное содержание которых 0,12 и 0,008 мас.% соответственно. Ввиду малого количества углерода, не превышающего 2,2 мас.%, предварительной подготовки путем обжига не проводится. Катализатор помещают в реактор из фторопласта, смачивают водным раствором НСl (1:1) в количестве 260 мл (25% от исходной массы катализатора). Затем в реактор добавляют остаток НСl в количестве 70 мл. Реакционную смесь нагревают до кипения и последовательно вводят 60 мл концентрированной НNO₃ и по частям 150 мл 30%-ного раствора пероксида водорода. Процесс выщелачивания продолжают в течение 1,5 ч. Затем нагрев снимают и катализатор промывают дистиллированной водой в соотношении ж:т, как 2:1. Из основного раствора, объединенного с промводами, осаждают коллективный платино-родиевый концентрат цементацией алюминиевым порошком. Сквозное извлечение металлов в концентрат составляет 98,6% по платине и 94,8% по родию. Пример 2
Палладий-родиевый катализатор автомобиля «Volvo» по данным химического анализа содержит 0,08 мас.% палладия и 0,006 мас.% родия. Кроме этого, на катализаторе присутствуют значительные отложения пироуглерода, массовая доля которого составляет 8,7 мас.%. Из-за высокого содержания сажи до проведения процесса переработки катализатор подвергается предварительному обжигу при температуре 540^oС в течение 45 мин. Последующая пропитка охлажденного катализатора проводится раствором от смешения 46 мл НСl конц. и 230 мл Н₂O. После внесения 184 мл 30%-ного раствора Н₂О₂, реакционная смесь общим количеством 460 мл ставится на нагрев. Температурную обработку после начала кипения проводят в течение 1 ч. Выход аффинированных металлов чистотой 99,5% составляет для палладия 97,8% (0,8810) г и для родия 92,4% (0,0624) г. Пример 3
Дезактивированный катализатор автомобиля «Honda» имеет в своем составе 0,04% платины, 0,06% палладия, 0,007% родия и 1,4% церия. Катализатор заливают на холоду 250 мл водного раствора НСl (1:1). После достижения температуры кипения проводится последовательная обработка раствором царской водки с последующим введением пероксида водорода по условиям примера 1. В результате дальнейшей переработки суммарное извлечение аффинированных металлов к исходному содержанию составляет — платины 0,3878 г (98,0%), палладия 0,5831 г (98,2%) и родия 0,0653 г (94,1%). Таким образом лабораторные и полупромышленные испытания технологической цепочки переработки катализаторов-нейтрализаторов выхлопа моторных топлив от их выщелачивания до получения товарных металлических черней платиновых металлов позволяет значительно сократить расходы на реагенты и уменьшить затраты на газоочистку. Кроме этого, представляется возможным повторно использовать кордиерит — ценный материал носителя катализатора для изготовления новых блоков-дожигателей.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ извлечения платиновых металлов из автомобильных катализаторов, включающий растворение кислотно-окисляющей смесью, отличающийся тем, что перед растворением проводят смачивание катализатора водным раствором соляной кислоты в соотношении HCl:Н₂О=1:1-5, растворение ведут последующим нагревом с добавлением окислителей при кипении в парах окисляющих реагентов, и после промывки осадка водой из полученных растворов осаждают металлы цементацией в коллективный концентрат. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что растворение осуществляют в зависимости от состава сырья с использованием в качестве окислителя концентрированной азотной кислоты и/или 30%-ного раствора пероксида водорода. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что растворение проводят в замкнутом цикле при испарении и конденсации.

Российские ученые удешевили платиновые катализаторы

МОСКВА, 3 дек – РИА Новости. Химики из Ростова-на-Дону создали новый тип платиновых наночастиц, позволяющих уменьшить количество драгоценного металла в катализаторах или значительно повысить их эффективность. Их описание было представлено в International Journal of Hydrogen Energy.

Водородная энергетика — один из путей преодоления «нефтяной зависимости» и снижения воздействия человека на климат. Главное препятствие для ее развития — большие затраты энергии на получение водорода и его окисление в топливных элементах. Сегодня для этого используются катализаторы на базе палладия, платины или других дорогих благородных металлов.

Химики и биологи достаточно давно пытаются найти им замену, используя различные соединения и наночастицы из никеля и ряда других более дешевых металлов, а также белки различных микробов. Пока ни одна из этих «альтернатив» не стала заменой для платины – они или обладают низкой эффективностью, или же быстро приходят в негодность при эксплуатации. 

Как сообщает пресс-служба Российского научного фонда, Гутерман и его коллеги решили эту проблему, удешевив и при этом повысив эффективность платиновых катализаторов, экспериментируя с наночастицами, состоящими из различных сплавов «ложного серебра» и других металлов.

Комбинирование платины с другими металлами, как давно считают ученые, может замедлить деградацию катализаторов и повысить их эффективность. В прошлом, химики пытались покрыть наночастицы из никеля, меди и других металлов оболочкой из платины, однако первые опыты же показали, что это сделать не так просто, как кажется.

Оказалось, что  формой таких частиц достаточно сложно управлять, как и защищать их уязвимую сердцевину от контакта с агрессивными молекулами из внешней среды. Российские химики выяснили, что их нестабильность была связана с тем, что граница между слоями металла была слишком резкой. 

Руководствуясь этой идеей, Гутерман и его команда создали новый тип частиц, в которых концентрация атомов платины равномерно увеличивалась от ядра к поверхности наноструктур. Как показали первые тесты, такие наночастицы деградировали примерно в 7-8 раз медленнее, чем их предшественники.

Подобные катализаторы, как отмечает ученый, можно производить и из других типов металлов, применяемых при создании топливных ячеек. Это ускорит эволюцию водородной энергетики и поможет экономике Земли выйти на траекторию устойчивого развития.