一、钯的富集方法
1、火法
火法冶金法常用于钯含量较低的废料中回收钯,或者在回收其他贵金属的火法工艺中富集钯。得到的钯一般为粗钯或含钯合金锭,通常还必须用湿法进行精制提纯得到高纯度海绵钯。火法冶金包括等离子体熔炼、金属捕集和氯化气相挥发等。
等离子体熔炼:用极高的温度使得载体熔化造渣,温度可达到2000度以上,富集铂族金属,铁作为捕收剂,回收率达到90%以上,而最终炉渣中的铂族金属品位小于5克/吨。等离子熔炼后,熔体沉淀。由于汽车催化剂中铂族金属含量低,分相好,可保证高的回收率。铁合金用硫酸或硫酸加空气溶解,留下含铂族金属的浸渣,过滤即得到铂族金属富集物。此法流程简短、生产效率高、无废水和废气污染,但由于设备特殊、等离子枪使用寿命短,高温引起耐火材料磨损等问题,限制了其实际应用。
金属捕集:用电弧炉或鼓风炉将废催化剂在高温下熔炼,熔炼温度较低(约400-500度)。其工艺包括破碎、配料、造粒、冶炼、分离。熔炼富集贵金属的过程中,废催化剂与助熔剂、捕集剂和还原剂混合熔炼。目前主要用的捕集剂有铜、镍、铁、铅和锍。铅捕集是1980年代以前常用的方法如Inco、JohnsonMatthey、ImpalaPlatinum等,具有操作简单,冶炼温度低,后续精炼工艺简单,投资少的优点,缺点是会产生有毒的铅氧化物。铜捕集适合于处理以堇青石为载体的废钯催化剂,有低污染,高效,熔炼温度低,可回收利用和易于工业化的优点。日本NipponPGM公司使用的Roseprocess就是典型的铜捕集方法。将熔炼后的熔渣倒入预熔化的铜液中,再将收集了铂族金属的金属铜加工成铜合金,氧化吹炼后可获得含铂族金属约30%的合金相。铁捕集包括等离子弧熔炼技术和使用电弧熔炼炉又称为矿物重构技术。有利用矿相重构结合选择性浸出的方法从失效汽车尾气催化剂中提取铂钯铑,钯的回收率达99%。
氯化气相挥发是先把载有铂族金属的废催化剂与氯化钠等氯盐混合,在氯气流中加热至600-1200度,铂族金属挥发后再用水或氯化铵溶液吸收,或用吸附剂吸附。在氯气流中加入一氧化碳、二氧化碳、氮气等气体,可降低铂族金属氯化温度,提高挥发率。含铂、钯或铑的废催化剂在973K下,在熔融的氯化钠-氯化铯中被氯气氯化,然后用两种方法将其还原为金属粉末。一是用碳酸钠氧化氯化物,再在1473K氢气流中的碳酸钙颗粒上还原;二是直接用氢气还原。氯化气相挥发法工艺较简单,试剂费用低,但由于其在高温下操作,存在腐蚀性强,对设备要求高,催化剂吸附氯气,进料前需用氮气洗涤催化剂,需处理有毒气体等缺点,制约了该技术的应用。