稀有金属 2013,37(03),485-493

汽车失效催化剂之铂族金属分离方法

余建民 毕向光 李权

昆明贵金属研究所昆明贵研催化剂有限责任公司

摘 要：

铂族贵金属是汽车三元催化剂的主要成分,从失效的汽车催化剂中分离回收铂族金属是解决铂族金属资源不足的主要途径。根据近10年国内外文献资料并结合作者的工作实践,介绍了汽车失效催化剂铂族金属的各种分离方法,例如,传统沉淀法、溶剂萃取法、离子交换法、分子识别法、阳离子交换树脂分离贱金属净化铂族金属溶液等。近几年来,应用阳离子交换树脂分离贱金属净化铂族金属溶液的方法得到了广泛的应用,取得了较好的效果。生产实践证明,贱金属的高效分离是铂族金属相互分离能否成功进行的关键环节;铂族金属的分离方法各有优缺点,传统沉淀法流程长,分离效率低;离子交换法吸附容量低,设备投资较大;分子识别法无自己的知识产权,分离材料价格高,一次性投资大,运行成本高;溶剂萃取法分离效率高,铂族金属直收率高,有机相可循环使用100次以上,生产成本低,生产规模可大可小,已成为从汽车失效催化剂中分离精炼铂族金属的核心技术,具有很大的潜力和广阔的前景。

关键词：

汽车失效催化剂;铂族金属;分离;溶剂萃取;离子交换;分子识别;

中图分类号： TQ426.96

作者简介：余建民(1961-),男,陕西人,硕士,教授;研究方向:贵金属矿产资源、二次资源的提取冶金、分离、精炼的研究与技术开发 (E-mail:jianminyu1961@126.com);

收稿日期：2013-03-20

基金：云南省应用基础研究计划重点项目(2012FA006);国家科技部科技支撑计划项目(2012BAE06B08)资助;

Review of Separation Methods of Platinum Group Metals from Spent Auto-Catalysts

Abstract：

Platinum group metals(PGMs) was a main composition of auto-catalysts,so recovery PGMs from spent auto-catalysts was a main way to resolve the PGMs resource shortage.Various separation methods of PGMs from spent auto-catalysts,for example,traditional precipitation(TP),solvent extraction(SX),ion exchange(IX) and molecule recognition technology(MRT),were reviewed according to 10 year′s references and author′s research practice.Separation base metals(BMs) from PGMs solution by cation ion exchange was used in recent years,industry practice proved that effectively separation BMs was a key link for separation PGMs each other.Various separation methods of PGMs had different advantages and disadvantages,for example,TP had longer procedure and lower separation efficiency;IX had the disadvantage of lower adsorption capacity and higher investment in apparatus;as to MRT,there was no Independent intellectual property,the price of separation materials and production cost were higher;while,SX had the advantage of higher separation efficiency,higher recovery,oil phase recycled over 100 times,lower cost,larger or smaller production scale,became a key technology of separation PGMs from spent auto-catalysts,and would have a strong potential and broad prospects.

Keyword：

spent auto-catalysts;platinum group metals(PGMs);separation;solvent extraction(SX);ion exchange(IX);molecule recognition technology(MRT);

Received： 2013-03-20

目前世界汽车的保有量为6.5亿辆, 其中至少有3亿辆安装了不同形式的排放控制系统, 在这3亿多辆汽车中约70%安装的是三元催化剂。 据此可知汽车催化剂中铂族金属的总用量约在50～60 t之间, 数量十分可观, 因此从汽车失效催化剂中回收贵金属是解决贵金属资源不足的主要途径, 世界各国历来均十分重视从汽车失效催化剂中回收贵金属 ^[1] 。

目前, 从汽车失效催化剂中富集铂族金属的方法主要可分为2类, 即火法和湿法, 在湿法冶金方法中, 用浸出剂浸出铂族金属, 然后从浸出液中置换得到铂族金属精矿。 该富集精矿铂族金属品位为15%～50%, 其余为氧化铝、 氧化硅、 铜、 铁、 锌、 铬、 镍等贱金属。 在火法冶金方法中, 铂族金属的分离是通过高温熔融来完成的, 陶瓷转入炉渣相, 铂族金属富集在金属捕集剂中并合金化, 该合金中铂族金属品位5%～8%, 含有大量的氧化硅、 铁、 铜、 锌、 铬、 镍等贱金属 ^[2] 。 但不论使用何种方法均必须应用各种分离和精炼方法才能获得高纯度的铂族金属。 分离及精炼的理论基础是基于在氯化物介质中钯、 铂、 铑分别以PdCl 2-4 , PtCl^2-₆, RhCl 3-6 等氯配合物形式, 贱金属铁、 铜、 镍等以简单阳离子形式存在 ^[3,4] 。 虽然关于铂族金属的分离报道较多, 但能在实际生产中应用的技术却不多, 而且公开发表具有实用价值的技术多属专利或技术保密, 因此可借鉴的资料十分有限 ^[5] , 也是这个项目能否实现工业化的关键核心技术。 为了更好研究、 开发高效的铂族金属分离方法, 本文结合研究工作实践及国内外文献资料归纳整理了汽车失效催化剂中铂族金属的分离方法: 即传统沉淀法、 溶剂萃取法、 离子交换法、 分子识别法、 阳离子交换树脂分离贱金属净化铂族金属溶液。 详细介绍了各种方法的适用范围, 比较了各种方法的优缺点, 期望对从事该行业的人员有所裨益, 促进该行业的技术进步。

1 传统沉淀法

1.1 氯化铵沉淀铂-氨水配合钯法

原则工艺流程如图1所示 ^[6] 。 工艺优缺点: 氯化铵可优先快速分离铂, 但不适合于含铂较低的汽车失效催化剂的分离, 同时氯化铵沉淀会导致后续钯铑分离方法的复杂化, 尤其是铑的直收率低, 原因是氯化铵沉铂母液用氨水配合钯时铑会生成多种复杂的氨配合物, 造成铑的严重分散; 为了获得纯铑还必须使用萃取法分离。

1.2 丁二酮肟沉淀钯-氯化铵沉淀铂法

原则工艺流程如图2所示 ^[7] 。 工艺优缺点: 丁二酮肟沉淀钯的选择性高, 但丁二酮肟钯沉淀体积异常庞大, 过滤及洗涤耗时很长, 不适合于含钯高的汽车失效催化剂的分离; 丁二酮肟价格高, 导致生产成本过高; 同样为了获得纯铑还必须使用萃取法分离。

2 溶剂萃取法

2.1 亚砜萃取法

料液为汽车失效催化剂经湿法浸出、 铜置换、 精矿造液所得的溶液, 其主要化学成分为(g·L^-1): Pd 2.983, Pt 3.276, Cu 12.115, Fe 0.253, Ni 1.498, 酸度3.2 mol·L^-1。 应用二烷基亚砜(MSO)萃取钯-N-正丁基异辛酰胺(BiOA)萃取铂, 原则工艺流程如图3所示 ^[8] 。

该工艺流程存在的缺点为: 亚砜MSO萃取钯的选择性不高, 萃取钯时有约10%的铂、 约7%的铁被共萃, 造成铂分散; 酰胺BiOA萃取铂的选择性亦不佳, 萃取铂时有约17%的铁、 约99%的铜、 约11%的镍被共萃取, 不仅影响铂反萃分相的正常进行, 而且不利于铂的精炼; 萃取钯前需要加碱降低溶液酸度, 萃铂时又需要加酸增加溶液酸度, 不但流程结构不合理, 而且势必会增加生产成本; 所研究的料液中没有铑, 铑在钯、 铂萃取过程中是否会分散, 无从考证。

应用二烷基亚砜(MSO)共萃取钯铂-P204萃取贱金属, 料液为汽车失效催化剂经湿法浸出、 铜置换、 精矿造液所得的溶液, 原则工艺流程如图4所示 ^[9] 。

当铂族金属溶液中Pt+Pd含量<10 g·L^-1, HCl含量为1～3 mol·L^-1时, 以30%MSO-煤油为有机相, 经3级逆流萃取, 可将铂、 钯全部萃入有机相, 萃取率可达98.08%～99.85%, 贱金属铜、 铁的萃取率为22%和98%, 用15%NaCl+3 mol·L^-1 HCl洗涤有机相, 铜洗脱率约100%, 铁洗脱率约10%, 洗涤后的有机相分别以0.1 mol·L^-1 HCl 2级反萃铂, 2%NH₄Cl+2 mol·L^-1 NH₃H₂O 3级反萃钯,反萃率: 铂为97.08%, 钯为96.66%; 当铂族金属溶液含Pt 6～7 g·L^-1, Rh 0.4～0.45 g·L^-1, Cu 6 g·L^-1, Fe 0.01 g·L^-1时, 以35%MSO-煤油为有机相, 经5级逆流萃取, 可将98%以上的铂萃入有机相, 铑萃取率0.44%, 铂、 铑分离较好; 当以0.6 mol·L^-1P204-煤油为有机相(皂化率80%)处理萃铂余液(含Rh 0.220～0.330 g·L^-1, Cu 2.5～3.5 g·L^-1, Fe 0.85～1.00 g·L^-1)以纯化铑时, 经4级逆流萃取, 可将溶液中的铜除至0.0008 g·L^-1, 铁除至0.004 g·L^-1以下, 使铑液中的贱金属/铑之比值达到0.0126～0.010, 铑液得到有效纯化。 该工艺流程(见图4)存在的主要缺点为: 约15%的铑分散在贱金属反萃液和再生液中。

图3 亚砜萃取钯-酰胺萃取铂原则工艺流程

Fig.3 Flowsheet of palladium extracted by sulfoxide and platinum by amide

图4 亚砜共萃钯铂-P204萃取贱金属原则工艺流程

Fig.4 Flowsheet of palladium and platinum separated by sulfoxid and base metals by P204

2.2 Cyanex921萃取法

合成溶液酸度调整至6.0 mol·L^-1, 先用7.5 mmol·L^-1Cyanex921-甲苯萃取5 min, 有7%～10%的Fe(Ⅲ)与Pd(Ⅱ)共萃取。 负载钯有机相用1∶1的HCl-HClO₄混合酸反萃钯, 然后用水反萃铁。 萃Pd(Ⅱ)后的水相在添加10 mmol·L^-1 SnCl₂后(HCl浓度仍为6.0 mol·L^-1)用10 mmol·L^-1 Cyanex921萃取, 此时只有Pt(Ⅳ)被萃取, Rh(Ⅲ)不被萃取留在水相。 负载铂有机相用4.0 mol·L^-1 HNO₃反萃。 含Rh(Ⅲ)水相在HCl浓度6.0 mol·L^-1、 SnCl₂浓度250 mmol·L^-1条件下, 用75 mmol·L^-1Cyanex921萃取铑, 有机相在60 ℃温度下用4.0 mol·L^-1 HNO₃反萃, 从反萃液中回收铑, 分离流程如图5所示 ^[10] 。

图5 Cyanex921-甲苯萃取分离Rh(Ⅲ), Pt(Ⅳ)和Pd(Ⅱ)原则流程

Fig.5 Flowsheet of palladium, platinum and rhodium extracted by Cyanex921-toluene

该方法适用于从含铑、 铂和钯的混合液中分离, 具有简单、 快速的特点, 回收率均在98%左右。 该方法可用于处理汽车失效催化剂浸出液, 从其中分离和回收铂族金属, 不需要使用多种萃取剂, 也不需要进行离子交换。 其缺点为: 萃取铂时需要加入SnCl₂可能引起工艺的复杂化; 钯、 铂的反萃液均不易与精炼工艺衔接。

2.3 硫醚萃取钯-TBP萃取铂法

这是作者研究的方法, 原则工艺流程如图6所示 ^[6,11] 。

应用该方法, 2007年共处理9批汽车失效催化剂富集精矿, 精矿品位15.3%～24.6%, 钯的平均萃取率为99.12%, 铂的平均萃取率为99.74%, 从精矿到产出产品, 铂、 钯、 铑的直收率分别为(%): 98.61, 98.59, 98.83, 铂、 钯、 铑的总收率分别为(%): 99.88, 99.67, 99.99。 2008年共处理10批汽车失效催化剂富集精矿, 精矿品位11.84%～39.44%, 钯的平均萃取率为99.51%, 铂的平均萃取率为99.93%, 从精矿到产出产品, 铂、 钯、 铑的直收率分别为(%): 97.61, 98.59, 98.83, 铂、 钯、 铑的总收率分别为(%): 98.88, 99.55, 99.8。 从这些实际生产数据可以看出, 铂、 钯、 铑的回收率得到了较大的提高, 生产周期缩短, 生产成本及劳动强度降低, 产生了较好的经济效益, 充分彰显了溶剂萃取分离技术的优越性。 如今这些技术已经成为从汽车失效催化剂中回收铂族金属的核心技术, 也是这个项目能获得较好经济效益的关键技术, 该技术符合我国生态环境良性循环、 资源利用永续不衰和可持续发展及循环经济产业战略, 也符合企业自身的发展需要, 是技术和经济的统一, 因此将溶剂萃取分离技术向贵金属二次资源领域推广具有很大的潜力和广阔的前景。

图6 硫醚萃取钯-TBP萃取铂原则工艺流程

Fig.6 Flowsheet of palladium separated by sulphide and platinum by TBP

2.4 其他萃取法

韩国学者 ^[12,13] 应用合成浸出液研究了0.0054 mol·L^-1TBP-煤油萃取钯的性能, 合成浸出液组成为(g·L^-1): Pd 0.15, Pt 0.55, Mn 0.50, Ni 1.00, Fe 1.50, Cr 0.10, 酸度为3 mol·L^-1HCl。 钯的萃取率为99.9%, 有部分铂被共萃。 0.5 mol·L^-1硫脲-0.1 mol·L^-1 HCl反萃钯的反萃率为99.8%。 0.011 mol·L^-1Aliquat 336从萃钯余液中萃取铂的萃取率为99.7%, 0.5 mol·L^-1硫脲-0.1 mol·L^-1 HCl反萃铂的反萃率为99.9%。 相同的上述合成浸出液用0.5%(体积分数)LIX 84I(2-羟基-5-壬基乙酰苯酮肟)-煤油萃取钯, 0.5 mol·L^-1硫脲-1 mol·L^-1 HCl可定量反萃钯; 5%(体积分数)Alamine 336(三辛/癸胺混合物)-煤油共萃铂、 铁, 稀盐酸洗涤铁, 0.5 mol·L^-1硫脲-0.1 mol·L^-1 HCl可完全反萃铂。 反萃液中钯、 铂的纯度均为99.7%。

Alamine 308-煤油对铂的萃取率随着酸度的升高而增大 ^[14] , 但酸度大于10 mol·L^-1 HCl后萃取率降低, 0.01 mol·L^-1Alamine 308-煤油对铂、 铑的萃取率分别为98%, 36%, 在1.0 mol·L^-1 HCl时铂铑分离系数达到最大值184.7, LiCl是最佳的盐析剂, 硫脲-盐酸混合溶液是最好的反萃剂。

上述方法的缺点为所选萃取剂选择性不高; 反萃液与精炼工艺难衔接。

3 离子交换法

3.1 阳离子交换树脂分离贱金属净化铂族金属溶液

铂族金属溶液中的大量贱金属严重影响铂族金属的相互分离效率, 因此贱金属的分离是铂族金属分离的关键环节, 分离贱金属的方法主要有溶剂萃取法 ^[15] 和离子交换法 ^[16] 。

在铂族金属溶解的强氧化条件下, 物料中的贱金属(BMs), 例如铁、 铜、 镍、 钴、 铅、 砷、 锑、 铋等, 均一起溶解进入溶液。 通过控制溶液酸度、 Cl^-浓度、 电势等条件, 使贱金属以阳离子形态存在 ^[6] , 可用阳离子交换树脂分离除去绝大部分铁、 铜、 镍、 钴、 铅、 锑、 铋、 砷等贱金属离子, 使溶液得到净化, 为铂族金属的分离创造极其有利的条件, 阳离子交换反应为:

2(R-SΟ3Η+)+Μe2+?(R-SΟ ₃)₂Me+2H⁺ Me²⁺=Fe²⁺, Cu²⁺, Ni²⁺, Pb²⁺, Co²⁺等

当阳离子交换树脂交换容量接近饱和时, 可用4%～6%HCl反洗使树脂再生:

(R-SΟ3)2Μe+2Η+?(R-SΟ ₃H⁺)+Me²⁺

阳离子交换树脂的母体为苯乙烯、 二乙烯苯共聚物(R), 其交换容量为4～5 mmol·g^-1干树脂; 文献 [ 17] 详细研究了溶液pH值对贱金属交换率的影响, 结果表明, 以交换前溶液pH=1.4为最佳值, 交换速度约20～35 ml·min^-1。

3.2 阴离子交换分离法

国外主要使用了强碱性阴离子交换树脂Amerlite IRA 400, Amerlite IRA 93, 异硫脲弱碱性树脂Monivex等 ^[18] 。 南非Lonrho(Lonmin)应用阴离子交换树脂分离铑铱, 俄罗斯研究了弱碱性阴离子树脂ЭДЭ-10П从阳极泥溶液中吸附提取铂族金属半工业规模试验。 表1给出了铂族金属在Amberlite IRA-400上的分配系数。

3.3 螯合树脂分离法

文献 [ 19] 在直径80 mm树脂柱中, 研究了应用于三元混合液中的螯合哌啶树脂R410对铂、 钯与铑分离状态的影响, 考察了pH 值, 混合液流速, 温度, 时间对各元素吸附率的影响。 探索出实现铂、 钯与铑分离的最佳工艺条件为: pH=4, 三元混合液流速5 ml·min^-1, 在40 ℃吸附90 min。

螯合哌啶树脂R410从钯失效催化剂中回收钯, 吸附率99.5%, 淋洗率99.5%, 直收率96%, 总回收率99 .95%, 产品纯度99.95% ^[20] 。

螯合哌啶树脂R410从铂失效催化剂中回收铂(含铂0.35%), 失效铂催化剂经500～600 ℃焙烧, 浸出溶解铂, 含铂0.15 g·L^-1, 在1.5 mol·L^-1酸度下用螯合哌啶树脂R410吸附, 稀HCl洗涤, 稀HClO₄解析, 吸附率为99.5%, 淋洗率为99.5%, 直收率为96%, 铂的穿透容量为90 mg·g^-1, 钯的穿透容量为30 mg·g^{-1 [21]} 。

螯合哌啶树脂R410从铂铼失效催化剂中回收铂、 铼, 铂的吸附率99.5%, 淋洗率99.5%, 直收率96%; 铼的吸附率98%, 淋洗率99%, 直收率85% ^[22] 。

表1 铂族金属在Amberlite IRA-400上的分配系数

Table 1Distribution coefficient of PGMs on Amberlite IRA-400

c(HCl)/ (mol·L-1)	Rh	Ru	Ir(Ⅲ)	Ir(Ⅳ)	Pd(Ⅱ)	Pd(Ⅱ)
0.1	15	180	1050	186000	45000	44000
0.5	12	88	850	59000	15000	27000
1.0	10	40	60	32000	4300	2000
4.0	0	12	2	6000	80	2100
8.0	0	4	0	3200	75	780
12.0	0	0	0	960	35	400

螯合哌啶树脂R410从汽车失效催化剂中回收铂、 钯、 铑, 共吸附铂和钯, 铑不被吸附, 稀HClO₄同时解吸铂和钯, 氯化铵沉淀铂, 氨水配合钯, 铜置换铑。 铂、 钯、 铑的回收率分别为97%, 96%, 90% ^[22] 。 该树脂的价格较高, 为25～30万元·t^-1。

作者曾试图将螯合哌啶树脂R410用于钯、 铂、 铑的分离, 未获成功。

大孔多胺类树脂D990从铂铼失效催化剂中回收铂、 铼, 铂的吸附容量为102 mg·g^-1, 铼的吸附容量为162 mg·g^-1, 在低酸度下吸附铂、 铼, 用较高酸度的盐酸解吸铼, 再用稀HClO₄解吸铂, 铂铼的分离系数为110。 哌啶树脂P950可以吸附钯, 硫脲解吸钯。 哌啶树脂P951可以吸附铂, 稀HClO₄解吸铂。

4 分子识别技术(MRT)

分子识别技术是美国IBC高技术公司和Brigham Young大学共同发明的 ^[23] 。 从这项新技术的雏形算起, 它的发展已经历了30多年, 涉及到许多科学家的工作, 经历了平面型冠醚的合成、 三维冠醚分子的合成和将各种取代基联结到己开发出的各种冠醚分子上3个阶段。 1987年这3项发明共享了Nobel化学奖。 在研究了这些新化合物的物理性质、 热力学性质, 测定了这些环状配体与许多金属离子配合物相互作用常数之后, 才认识到可用于选择性回收有价金属, 因为这些分子能够选择性键合一个或一组金属, 例如能够合成一个对金具有强亲和力而对常见贱金属无亲和力的分子, 同时树脂对该金属的亲和力可以控制, 以便树脂上的负载金属能用配合剂溶液如氨水、 硫脲、 氯化物、 溴化物等淋洗回收。

将所希望的环状配体结合到载体上去所遵循的原则如下 ^[23] :

(1) 设计配体分子使配体亲和力(如电荷吸引力)、 配位几何关系(如配位化学作用)、 主-客体大小适合(如最佳空间作用或最小的立体障碍), 使配体能够选择性地与一个或一组客体分子成键(如选择性地识别某一个或一组金属配合物)。

(2) 分子识别配体与固体材料结合后仍保持未键合时配体的性质(如选择性和成键性), 即保持原分子识别能力不变。

(3) 键合作用大小适中, 负载金属能被适宜的洗脱剂淋洗下来。

(4) 分子识别配体在使用过程中损失小, 才具有商业应用价值。

对于不同的金属配合物离子选择不同的配体键合到载体表面上去, 制备了一系列SuperligTM材料, 其结构示意图如图7所示 ^[23] 。

在Superlig^TM系列材料中Superlig^TM1能从含大量贱金属(铁、 铜、 镍、 锌、 镉、 汞、 铬、 钼、 钨、 铅、 锡、 锑等)、 碱金属、 碱土金属、 贵金属盐酸溶液中优先选择性识别提取微量贵金属。 例如, 保持溶液中c(Cl^-)≥4 mol·L^-1, 保证铑以RhCl 3-6 形式存在, 用Superlig^TM1从溶液中选择性识别RhCl 3-6 (不能识别其他状态的配合物), 用0.1～1 mol·L^-1 醋酸洗涤贱金属杂质, 用0.1 mol·L^-1HCl与1 mol·L^-1硫脲或6～12 mol·L^-1HCl洗涤钯、 铂, 最后用乙二胺洗脱铑, 可直接得到高纯度的铑。

Superlig^TM分离系统具有生产率高、 适应性及选择性强、 负载容量大、 成本低等优点, 目前已分别在欧洲、 北美、 日本、 台湾等应用于实际生产。 该材料不能应用于对载体有破坏作用的介质, 例如, 强氧化剂Cl₂, Br₂, pH>11的碱液、 浓F^-尤其是HF等。

自从1989年在美国Arizon召开的贵金属回收与精炼会议 ^[23] 和1990年在美国California召开的第14届贵金属年会 ^[24] 上Craig Wright博士和Ron-ald L.Bruening博士先后公开发表了有关利用分子识别技术分离精炼贵金属的论文以来, 有关MRT分离纯化贵金属的新工艺引起了人们的普遍关注, 经过二十多年来的开发研究, 该技术己趋成熟, 在最近几年的国际贵金属学术年会(IPMI)上不断有关于MRT分离贵金属的论文发表, 如今MRT分离贵金属的工艺在贵金属工业中已众所周知, 大量的MRT商业应用系统正在全球运行, 其应用和装置正在持续扩大。

图7 SuperligTM材料结构

Fig.7 Structure of Superlig^TM material

1992年南非Impala铂业公司与美国IBC高技术公司合作研究MRT、 离子交换、 溶剂萃取分离铂族金属, 进行了不同工艺的实验室规模实验 ^[25] , 1994年确定进行MRT、 离子交换工艺的工业实验, 所建立的工业实验工厂运行了3年, 提出了一个工艺并为设计新的精炼厂提供了依据。 工业实验结束后, 实验工厂的生产量已达到Impala贵金属产量的25%, 在进行工业实验工厂的同时, 平行进行了MRT产品的优化和扩大生产规模。 1997年Impala决定建设规模较大的铂族金属精炼厂, 1998年旧的精炼厂停产。 经过多年运行之后为了适应产量的扩大, Impala铂业公司已扩大了钯的生产规模, 运行参数仍然是稳定的, 如今Impala铂业公司已运行着11套MRT分离钯的装置。

台湾某精炼厂建成SuperLig^?133从二次资源中选择性分离纯化铂 ^[26] , 日本TKK正在应用SuperLig^?190从汽车失效催化剂中分离纯化铑 ^[27,28] , 台湾某精炼厂已经建成SuperLig^?187分离纯化钌的中间工厂系统 ^[26] 。

与溶剂萃取法相比, 分子识别法从汽车失效催化剂中分离铂族金属省去了浸出液的置换、 富集物的预处理、 富集物的溶解造液、 贱金属的分离4个步骤, 流程大大缩短, 因此具有很强的技术优势。 近几年来, 在作者的建议下, 昆明贵研催化剂有限责任公司和美国IBC公司在应用MRT技术从汽车失效催化剂浸出液中分离铂族金属方面进行了实质性的合作, IBC公司已经完成了实验室实验、 工业生产规模的设计(见图8)。 实验结果证明, 应用MRT技术从失效汽车催化剂浸出液中分离铂族金属具有流程短、 分离效率高、 可以直接获得纯度很高的铂族金属淋洗液、 产品纯度高、 铂族金属收率高等优点。 美国IBC公司已经向昆明贵研催化剂有限责任公司提供了分离钯、 铂、 铑的材料, 目前正由昆明贵研催化剂有限责任公司验证美国IBC公司的实验结果。

图8 MRT分离钯铂铑原则工艺流程

Fig.8 Flowsheet of palladium, platinum and rhodium separated by MRT

表2 各种分离方法的优缺点

Table 2 Advantages and disadvantages of various separation methods

Separation methods	Advantages	Disadvantages
Precipitation (PP)	Higher separation rate, simple operation	Longer procedure, lower separation efficiency, lower recovery
Ion exchange (IX)	Simple procedure, easy operation	Lower adsorption capacity, higher investment in apparatus, higher selectivity resin to be synthesized
Molecule recognition technology (MRT)	Shorter flowsheet, higher separation efficiency, higher recovery	No our intellectual property, higher price of separation materials, higher production cost, higher precision auto control instrument
Solvent extraction (SX)	Higher separation efficiency, higher recovery, lower cost, larger or smaller production scale, oil phase recycled over 100 times	Needing more procedures; needing skilled worker

5 结 语

近几年来, 应用阳离子交换树脂分离贱金属净化铂族金属溶液的方法得到了广泛的应用, 取得了较好的效果, 生产实践证明, 贱金属的高效分离是铂族金属相互分离能否成功进行的关键环节。 铂族金属的分离方法各有优缺点(见表2), 只有根据实际具体情况做出正确的选择, 才能获得较高的技术经济指标。

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