公安部1月11日發布統計顯示,2022年全國機動車保有量達4.17億輛,其中汽車3.19億輛,新能源汽車保有量達1310萬輛。雖然新能源汽車相比去年增加526萬輛,增長67.13%,但僅占汽車總量的4.10%,當前絕大多數的汽車仍舊是內燃機驅動。
大量的汽車尾氣排放使得空氣污染問題日益嚴峻,世界各地的城市接連出臺更加嚴格的汽車尾氣排放標準,而汽車尾氣凈化催化劑正是解決汽車尾氣排放問題的關鍵。
20世紀90年代以來,鉑、鈀、銠三元汽車尾氣凈化催化劑被廣泛應用于汽車行業。汽車尾氣凈化領域現已成為鉑族金屬PGM(Pt、Pd和Rh)最大的消費領域,占到全球鉑族金屬消費的60%以上。因此,在鉑族金屬日益稀缺的今天,對汽車催化劑鉑族金屬的回收利用進行研究具有重要的意義。
一般而言,汽車尾氣凈化三元催化器中鉑族金屬的提取主要包括預處理 (收集、去殼、研磨和制樣)、鉑族金屬富集、提取、分離和純化以及最終還原為金屬產品。
1、預處理。首先將廢催化器樣品去掉外殼、破碎、研磨并篩分至合適粒度,以便后續通過火法或濕法冶金技術處理。鉑族金屬富集可采用機械富集或化學預處理法。
2、富集。 通過火法冶金和濕法冶金這兩種主要的技術進行富集。
(1)火法富集技術即向失效汽車尾氣催化劑中加人其他溶劑進行高溫處理,使催化劑中的絕大部分的鉑族金屬與載體分離,從而得到的鉑族金屬含量較高的富集物,以便接下來的提取工藝順利進行。
(2)濕法富集技術采用酸堿浸出或其他方法處理失效尾氣催化劑,選擇性溶解其中的鉑族金屬或賤金屬,達到鉑族金屬與賤金屬分離的目的。
(3)火法與濕法工藝各有其優缺點,一般來說,火法過程投資大、能耗較高,而濕法工藝回收率低、存在大氣污染。但由于濕法工藝技術簡單、成本低,是二次資源中回收鉑族金屬的最普遍方法。
3、賤金屬去除。通過火法治金得到的富集鉑族金屬的合金需進一步濕化學法分離除去賤金屬。
4、貴金屬分離純化。三元催化器回收過程的關鍵就是鉑族金屬的分離提純。
由于鉑族金屬在溶液中的化學性質極為相似,并且價態多變,它們的分離提純一直是冶金中的難題之一。傳統以沉淀法、置換法為主的鉑族金屬分離工藝流程冗長、收率低、成本高、操作麻煩,勞動強度大。溶劑萃取技術由于具有工藝簡化、分離效果好、貴金屬收率高、生產操作安全、對各種物料的適用性和靈活性較大、處理容量大、易實現自動化等優點被國內外學者公認為是分離提取鉑族金屬的高新技術。
萃取法分離提純鉑族金屬鉑、鈀等可以優選天一萃取CWL-M系列離心萃取機,該系列離心萃取機具有性能穩定,自動化程度高、萃取效果好、耐腐蝕,節能環保等諸多優勢,經萃取試驗表明,采用100%TBP、N235+正十二烷+辛醇為萃取劑,通常需經過三次到四次反復萃取,累計萃取率能達到≥99.5%。
5、金屬還原。