一种微波处理铂废催化剂分离铝和富集铂的方法与流程

本发明涉及一种微波处理铂废催化剂分离铝和富集铂的方法，属于二次资源综合回收利用领域。

背景技术：

铂族金属催化剂一般由三氧化铝基体及铂族金属活性部分组成，广泛应用于石油化工工业。在长期使用后，铂族金属的催化活性会减弱以致于失去活性，成为废催化剂。我国是铂族金属稀缺国家，约90%的铂族金属依赖进口，所以非常有必要从含有贵金属的废催化剂中回收贵金属，不但能充分利用资源，而且还减少了环境污染。

目前从废催化剂中回收贵金属的方法主要有活性组分溶解法、载体溶解法、全溶法等。活性组分溶解法是溶解失效催化剂的铂族金属组分，使其转入溶液与载体分离，再从溶液中提取的处理方法。但是，这个方法的不溶载体残渣中贵金属含量一般为几十克顿甚至百科吨以上，使矿石品味的几十倍，造成贵金属永久损失。γ-al2o3的比表面积大，在大多数催化反应的温度范围内稳定性好，因此γ-al2o3主要用作各种催化剂载体。利用γ-al2o3在酸或碱溶液中的可溶性，可以采用载体溶解法使氧化铝转入溶液与活性组分分离，或者在较强的浸出条件与氧化气氛下采用全溶法使得载体和活性组分都同时溶解转入溶液，然后再从溶液中提取铂族金属。以上方法部分得到了工业应用，仅限于贵金属的回收，没有实现对载体的回收利用。

中国专利cn201210073205.3公开了一种从废铝基催化剂中回收贵金属及制备高纯氧化铝的方法。将细磨废铝基催化剂与浓硫酸铵按混合后再300~500℃下焙烧2~4小时，焙烧产物用稀硫酸沸腾浸出2h，固液分离后脱铝渣采用传统的水溶液氯化法回收贵金属。贵金属回收率大于99%，同时可以制备高纯氧化铝，其纯度大于99.99%。但这个方法仅适用于处理γ-al2o3型载体催化剂。

在铂废催化剂中铂金属呈为细粒状态主要分布于氧化铝载体中间或边缘区域并被载体包裹。石油化工领域的催化过程中，铂废催化剂全部都在1150℃温度煅烧过，大部分氧化铝载体从γ-al2o3晶型已经转变成α-al2o3晶型。与γ-al2o3晶型不同，α-al2o3晶型氧化铝的性能极为稳定，属难处理物料。中国专利zl95109350.9提供一种从al2o3任何晶型的废铝基催化剂中综合回收率铂和铝的方法。将废催化剂与氢氧化钠混合，其用量为废催化剂：氢氧化钠（重量比）=1:1~3，混合后在温度为500~850℃的自制消化炉中进行碱消化反应，恒温时间1~6h使基体中任何晶型的氧化铝与氢氧化钠反应产生水可溶铝盐naalo2。将碱消化渣用沸腾水浸出，铝脱除率≥98%，铂回收率>97%。此技术虽然实现铝和铂的有效回收，但是设备要求高，碱消耗量大，反应时间长。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种微波处理铂废催化剂分离铝和富集铂的方法。该方法将氧化铝载体铂废催化剂和氢氧化钠过饱和溶液混合均匀成泥状状态后，放入微波炉中进行焙烧。得到的熟料在常压、稀碱性溶液中进行浸出。本方法利用氢氧化钠和水分在微波场中可以强化高温反应的特性，利用微波加热技术的快速加热、均匀加热等优点，实现在较低微波焙烧温度下，将包裹贵金属的α-al2o3和γ-al2o3晶型的氧化铝载体与氢氧化钠反应生成易溶于水的铝酸钠物相，通过浸出后进入浸出液中；而铂金属状态不变，通过浸出后进入浸出渣中，从而实现铝和贵金属的分离。该方法具有处理工艺简单，时间短，naoh消耗量少，可处理难溶α-al2o3载体，铝的浸出率和在渣中贵金属的富集率高等优点。本发明通过以下技术方案实现。

一种微波处理铂废催化剂分离铝和富集铂的方法，其具体步骤如下：

步骤1、首先将氧化铝载体铂废催化剂与颗粒状氢氧化钠混合均匀得到混合物料，然后向混合物料中按照液固比为0.19~0.29：1ml/g加入浓度0.6g/ml氢氧化钠饱和溶液得到泥状状态物料；

步骤2、将步骤1得到的泥状状态物料在微波功率为1.5~3.5kw、微波焙烧温度为300~800℃的条件下微波焙烧20~60min得到熟料，将熟料自然冷却、磨细至粒度为80~200目得到熟料粉状；

步骤3、将步骤2得到的熟料粉状按照液固比为3~6：1ml/g加入到稀碱性溶液中，在温度为50~90℃条件下浸出10~30min得到浸出液和浸出渣，其中稀碱性溶液为浓度18~24g/lnaoh溶液。

所述步骤1中氧化铝载体铂废催化剂包括α-al2o3和γ-al2o3晶型的氧化铝载体，c含量高的氧化铝载体铂废催化剂。

所述氧化铝载体铂废催化剂制备直径为1.5~2mm的小球。

所述氧化铝载体铂废催化剂未脱炭的或者在600~700℃下马弗炉脱炭1~3h后研磨成80~200目的粉末状。

所述步骤1中颗粒状氢氧化钠和氢氧化钠饱和溶液的总质量与氧化铝载体铂废催化剂质量之间的比值为1：1.1~3。

本发明的有益效果是：

（1）本发明将微波焙烧技术引入到废催化剂综合回收利用领域，具有处理工艺简单，操作方便，时间短等优点。

（2）本发明从氧化铝载体铂废催化剂综合回收铝和铂，充分利用二次资源。

（3）本发明可以处理难溶α-al2o3晶型的氧化铝载体。

（4）本发明的naoh消耗量少，铂废催化剂：氢氧化钠（重量比）为1.1~3：1。

（5）本发明渣中铂的富集率高>99%。

（6）本发明铝的浸出率高达98%。

附图说明

图1是本发明工艺流程图；

图2是本发明实施例1得到的浸出渣图sem图，其中黑色部分是c，白色部分中al含量极少。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。

实施例1

如图1所示，该微波处理铂废催化剂分离铝和富集铂的方法，其具体步骤如下：

步骤1、首先将50g氧化铝载体铂废催化剂（氧化铝载体铂废催化剂包括α-al2o3和γ-al2o3晶型的氧化铝载体，铂含量为1709g/t，al2o3为60%，c含量较高；制备直径为1.5~2mm的小球，未脱炭）与颗粒状氢氧化钠混合均匀得到混合物料，然后向混合物料中按照液固比为0.19：1ml/g加入浓度0.6g/ml氢氧化钠饱和溶液得到泥状状态物料；其中颗粒状氢氧化钠和氢氧化钠饱和溶液的总质量与氧化铝载体铂废催化剂质量之间的比值为1：1.18；

步骤2、将步骤1得到的泥状状态物料在微波功率为2.5kw、微波焙烧温度为800℃的条件下微波焙烧20min得到熟料，将熟料自然冷却、磨细至粒度为100目得到熟料粉状；

步骤3、将步骤2得到的20g熟料粉状按照液固比为6：1ml/g加入到稀碱性溶液中，在温度为90℃条件下浸出10min得到浸出液和浸出渣，其中稀碱性溶液为浓度24g/lnaoh溶液。

上述浸出渣图sem图如图2所示，从图2中可以看出，白色部分中al含量极少，包裹铂金属的难溶α-al2o3晶型的氧化铝载体大部分已经转入浸出液里。

本实施例中浸出渣中铂的富集率为99.8%，铝的浸出率为98.2%。

实施例2

如图1所示，该微波处理铂废催化剂分离铝和富集铂的方法，其具体步骤如下：

步骤1、首先将50g氧化铝载体铂废催化剂（氧化铝载体铂废催化剂包括α-al2o3和γ-al2o3晶型的氧化铝载体，铂含量为1709g/t，al2o3为60%，c含量较高；制备直径为1.5~2mm的小球）在600℃下马弗炉脱炭1h后研磨成100目的粉末状，然后与颗粒状氢氧化钠混合均匀得到混合物料，然后向混合物料中按照液固比为0.259：1ml/g加入浓度0.6g/ml氢氧化钠饱和溶液得到泥状状态物料；其中颗粒状氢氧化钠和氢氧化钠饱和溶液的总质量与氧化铝载体铂废催化剂质量之间的比值为1：1.27；

步骤2、将步骤1得到的泥状状态物料在微波功率为2.8kw、微波焙烧温度为800℃的条件下微波焙烧30min得到熟料，将熟料自然冷却、磨细至粒度为100目得到熟料粉状；

步骤3、将步骤2得到的20g熟料粉状按照液固比为6：1ml/g加入到稀碱性溶液中，在温度为90℃条件下浸出10min得到浸出液和浸出渣，其中稀碱性溶液为浓度24g/lnaoh溶液。

本实施例中浸出渣中铂的富集率为99.43%，铝的浸出率为97.6%。

实施例3

如图1所示，该微波处理铂废催化剂分离铝和富集铂的方法，其具体步骤如下：

步骤1、首先将50g氧化铝载体铂废催化剂（氧化铝载体铂废催化剂包括α-al2o3和γ-al2o3晶型的氧化铝载体，铂含量为1709g/t，al2o3为60%，c含量较高；制备直径为1.5~2mm的小球）干燥后研磨成100目的粉末状，然后与颗粒状氢氧化钠混合均匀得到混合物料，然后向混合物料中按照液固比为0.286：1ml/g加入浓度0.6g/ml氢氧化钠饱和溶液得到泥状状态物料；其中颗粒状氢氧化钠和氢氧化钠饱和溶液的总质量与氧化铝载体铂废催化剂质量之间的比值为1：2.1；

步骤2、将步骤1得到的泥状状态物料在微波功率为3.0kw、微波焙烧温度为500℃的条件下微波焙烧60min得到熟料，将熟料自然冷却、磨细至粒度为200目得到熟料粉状；

步骤3、将步骤2得到的20g熟料粉状按照液固比为6：1ml/g加入到稀碱性溶液中，在温度为80℃条件下浸出30min得到浸出液和浸出渣，其中稀碱性溶液为浓度20g/lnaoh溶液。

本实施例中浸出渣中铂的富集率为99.1%，铝的浸出率为92.67%。

实施例4

如图1所示，该微波处理铂废催化剂分离铝和富集铂的方法，其具体步骤如下：

步骤1、首先将50g氧化铝载体铂废催化剂（氧化铝载体铂废催化剂包括α-al2o3和γ-al2o3晶型的氧化铝载体，铂含量为1709g/t，al2o3为60%，c含量较高；制备直径为1.5~2mm的小球）在700℃下马弗炉脱炭2h后研磨成80目的粉末状，然后与颗粒状氢氧化钠混合均匀得到混合物料，然后向混合物料中按照液固比为0.25：1ml/g加入浓度0.6g/ml氢氧化钠饱和溶液得到泥状状态物料；其中颗粒状氢氧化钠和氢氧化钠饱和溶液的总质量与氧化铝载体铂废催化剂质量之间的比值为1：3；

步骤2、将步骤1得到的泥状状态物料在微波功率为3.5kw、微波焙烧温度为300℃的条件下微波焙烧60min得到熟料，将熟料自然冷却、磨细至粒度为80目得到熟料粉状；

步骤3、将步骤2得到的20g熟料粉状按照液固比为3：1ml/g加入到稀碱性溶液中，在温度为50℃条件下浸出30min得到浸出液和浸出渣，其中稀碱性溶液为浓度18g/lnaoh溶液。

本实施例中浸出渣中铂的富集率为99.07%，铝的浸出率为90.72%。

实施例5

如图1所示，该微波处理铂废催化剂分离铝和富集铂的方法，其具体步骤如下：

步骤1、首先将50g氧化铝载体铂废催化剂（氧化铝载体铂废催化剂包括α-al2o3和γ-al2o3晶型的氧化铝载体，铂含量为1709g/t，al2o3为60%，c含量较高；制备直径为1.5~2mm的小球）在650℃下马弗炉脱炭3h后研磨成200目的粉末状，然后与颗粒状氢氧化钠混合均匀得到混合物料，然后向混合物料中按照液固比为0.29：1ml/g加入浓度0.6g/ml氢氧化钠饱和溶液得到泥状状态物料；其中颗粒状氢氧化钠和氢氧化钠饱和溶液的总质量与氧化铝载体铂废催化剂质量之间的比值为1：2.6；

步骤2、将步骤1得到的泥状状态物料在微波功率为1.5kw、微波焙烧温度为400℃的条件下微波焙烧30min得到熟料，将熟料自然冷却、磨细至粒度为200目得到熟料粉状；

步骤3、将步骤2得到的20g熟料粉状按照液固比为4：1ml/g加入到稀碱性溶液中，在温度为60℃条件下浸出20min得到浸出液和浸出渣，其中稀碱性溶液为浓度18g/lnaoh溶液。

本实施例中浸出渣中铂的富集率为99.12%，铝的浸出率为91.26%。

以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。