从含铂废催化剂中回收贵金属解析

1、摘要 本文介绍了从废催化剂中回收贵金属铂的国内外现状、意义，回收方法和 具体的实验过程。本实验采用的废催化剂样品为 PS-VI 废剂，催化剂载体为 Al 2O3, 含铂量为0.25-0.4%。目前，从AI2Q载体废催化剂中回收铂通常采用以下 3种 处理方法：溶解铂金属法、溶解载体法和载体 -铂金共溶法。本实验采用溶解载 体法，其工艺过程包括精制部分和粗制部分。废催化剂经过灼烧、硫酸溶解、过 滤、反复的硫化沉铂和王水溶解、球磨细化等操作过程，得到高纯铂。该方法的 原理：硫酸能溶解 Al 203载体，过程中会有少量的铂溶于硫酸，而在反应后的溶 液中加入 Na2S 溶液，只有溶解的铂与其发生反应生成

2、沉淀，而铝离子不反应， 但铂溶于王水生成FbPtCI 6,再加入NHCI溶液生成（NH） 2PtCl6沉淀，该沉淀不 溶于水和乙醇， 并且经高温煅烧形成海绵铂。 本实验经过反复实验确定了适用于 实验及工业生产的实验方法和反应条件，获得产品纯度高，大大提高了回收率。 本实验具有操作简单， 反应条件容易控制， 回收率及纯度高等优点和消耗酸量大 等缺点。关键词 ：废催化剂， 贵金属 ，铂。焙烧，回收AbstractThis article describes the recovery of platinum from spent catalysts inland and abroad the cur

3、rent situation, the significance methods of recycling and specific experimental procedures. The spent catalyst samples used in this experiment is PS-VI waste agent, and catalyst support is Al2O3, and the content of platinum is 0.25-0.4%. At present, platinum recovery from the spent catalyst of A2lO3

4、 carrier usually uses the following three methods: dissolved platinum law, dissolve the carrier method and carrier - platinum dissolution method. In this study, the dissolved carrier method is used, and its process includes the crude part and the refined part. Spent catalyst after burning, sulfuric

5、acid dissolution, filtration, repeated the vulcanization sink platinum and aqua regia dissolution, milling refinement operation to obtain high-purity platinum. The principle: the sulfuric acid can dissolve Al 2O3 carrier, and there is a small amount of platinum dissolved in sulfuric acid, however， i

6、n the reaction solution by adding Na2S solution, only the dissolution of platinum react to generate precipitation, and aluminum ions do not react, but platinum is generated of H 2PtCl6 when dissolved in aqua regia, then add NH4Cl solution to generate (NH4) 2PtCl6 precipitation, and the precipitate i

7、s insoluble in water and ethanol, and the formation of sponge platinum when fired at high temperature. In this study, the experimental method and reaction conditions for the experimental and industrial production is determined after repeated experiments, and the obtained products is of high purity,

8、and it greatly improved the recovery rate. This experiment is simple, the reaction conditions are easy to control, and recovery and high purity advantages and consumption of acid large amount of drawback.Key words ： Spent catalysts, precious metals, platinum目录摘 要 1、八、-.前 言 41贵金属使用、回收现状及意义 41.1 废剂的来源

9、 41.2 贵金属在催化剂中使用的现状 41.3 贵金属回收现状 61.4 废催化剂回收的意义 81.5 铂的性质及用途 92废催化剂中贵金属回收方法 102.1 预处理 102.2 实验方法 11实验部分 131主要的实验试剂及药品 132 实验步骤 152.1 粗制部分 152.2 精制部分 172.3 另用载体铂金共溶法进行实验 18结果与讨论 201 实验过程及结果分析 202 实验中注意事项 20结语 21谢辞 22从含铂废催化剂中回收贵金属1 贵金属使用、回收现状及意义1.1 废剂的来源 石油化工、环境污染控制和新材料制备行业与催化剂的使用有着极其密切的 关系，大约有 8O 的反应

10、离不开相应的催化剂。催化剂主要用于处理汽车尾气 和石油重整，年耗贵金属3234吨，相当于世界产量的20%，其中铂族催化 剂在近几年前不可能被其它催化剂取代。 据统计全世界每年消耗的催化剂数量约 为80万t .总价值可达107乙美元。随着经济的发展.催化剂的消耗量将继续保持 增长。催化剂在化学工业的发展过程中。起着不可替代的重要作用。但是催化剂随 着使用时间的增长会因过热导致活性组分品粒的长大甚至发生烧结而使催化剂 活性下降，也会因污染物积聚在催化剂活性表面或堵塞催化剂孔道而降低活性， 部分也会因中毒降低或丧失活性；催化剂寿命短的仅数月甚至几天 , 长的可达七 八年，最终不得不更新催化剂。催化剂

11、在制备过程中，为了确保其活性、选择性、耐毒性和一定的强度及寿 命等指标性能， 常常挑选一些贵金属作为其主要成分。 尽管催化剂在使用过程中 某些组分的形态、 结构和数量会发生变化， 但废催化剂中仍然会含有相当数量的 有色金属或贵金属，有时它们的含量会远远高于贫矿中相应组分的含量 2。 全球每年产生的废工业催化剂约为50万70万t ,其中含有大量的铂族贵金属（如 Pt、Pd和Rh等）3及其氧化物，将其作为二次资源加以回收利用，可以得到品位 极高的贵金属。从废工业催化剂中回收贵金属，不仅可以获得可观的经济效益， 更可以提高资源的利用率，减少废催化剂带来的环境问题，实现可持续发展。1.2 贵金属在催化

12、剂中使用的现状 锇、铱、铂、钌、钯、铑、金、银等八种铂族元素由于其具有良好的耐腐蚀 和耐氧化性、很高的熔点、 良好的导电性和催化活性， 在工业上得到了广泛的应 用，已成为现代工业和国防建设的重要材料。 可由于矿产资源储量有限、 生产困 难、产量不高，价格不断上涨。 许多工业发达国家都把目光纷纷投向贵金属再生 资源回收，这座取之不尽的“富矿”，他们把贵金属废料回收与矿产资源开发置 于同等重要的地位。据资料显示，全世界使用过的贵金属，有 85以上被回收再使用。目前美国 的电子垃圾处理企业年利润就己经达到了 2500万美元3000万美元。据统计，开 采1吨银大约需要 30万美元费用，而回收 1吨银仅

13、1万美元；开采 1盎司金需要 250 美元300美元，而回收1盎司金只需要100美元。再例如，把旧手机里而的废电 池回收起来， 积攒到1吨，就可以从中提炼出 100克黄金；而普通的含金矿石 （沙） 每吨只能提取几克金， 多者不超过几十克金。 虽然经过多年的发展， 我国已初步 形成了一套较为完善的废旧贵金属回收体系， 其中以废旧贵金属首饰和制作首饰 的废料回收、贵金属矿山尾矿和选冶厂矿渣回收以及电解电镀废渣（液）回收为主。但与发达国家相比，我国贵金属再生资源回收起步较晚，技术较为滞后，回 收生产粗放经营， 尚未形成有效的贵金属回收体系和相应配套的管理机制， 亟待 国家政策扶持。目前，我国回收废旧

14、贵金属厂家约有 150200家，回收单位分散，形不成规 模；而且回收设备简陋、技术落后、回收率不高，浪费了资源和能源；回收渠道 杂乱，缺乏政府有力监管。 贵金属废料回收的小作坊占据多数。 这些个体户的出 现，虽然对贵金属废料回收起到一定的作用， 但带来的环境污染等问题却十分严 重。上述八种贵金属元素中，除金和银很少用作催化剂外，其它 6种元素均被广 泛地使用， 铂族金属被广泛应用于加氢、 氧化、脱氢、 氢解、氨合成、 甲醇合成、 烃类合成、醋酸合成、加氢甲醛化、羰基化、顺向羟基化等催化剂。贵金属作为 催化剂使用时，使用最多的是铂、钯、铑。近年来由于汽车尾气净化用的贵金属催化剂的使用日益普及，

15、催化剂中起催 化作用的铂族金属的用量逐年增加。催化剂中毒失效后，很大一部分不能再生， 因而全世界每年要产生大量的废贵金属催化剂， 如何适当处理并充分利用这些二 次资源显得日益重要和紧迫。 目前，全世界汽车催化剂年消耗的铂族金属占铂总 消耗量的30 %42 %，钯占56 %76 %，铑占95 % 98 %，都在各自的 用途中占据首位。1.3 贵金属回收现状1.3.1 国内贵金属回收现状 近20年来，大量使用贵金属的汽车催化剂已在国际上成为一大环保技术和新 材料产业， 并表现出强劲的发展趋势。 据了解， 近年仅石化行业铂重整工艺中使 用含贵金属铂、铑、钯元素催化剂， 贵金属含量占 3%左右，该催化

16、剂使用寿命 3 5年，全行业的填装量 600吨左右，其中含贵金属 1800公斤。化工尿素生产装置中， 使用含金、铂、铑，钯元素的金属多金网，使用周期为半年，全年使用量为 200 公斤。随着科学技术和经济的高速发展， 现代石油化工和化学工业几乎 80 % 的化 学反应需要采用催化剂。 现代发达国家国民经济总产值的 20% 30 %直接来自 催化剂 4 。象我们熟悉的广泛用于石油炼制、石油化工、煤化工与合成氨的牌号 众多的含Mo Co、Ni、Pt等催化剂。在石油重整工艺中，大都应用铂催化剂， 为了保证在工业生产过程中贵金属催化剂的稳定， 催化剂有一定的使用寿命， 一 旦反应活性降低后， 必须按时补

17、充一定量的新催化剂。 并定期排放识货的废催化 剂。所以每年都有相当数量的废催化剂成为工业废弃物。我国的废催化剂的回收利用研究起步比较晚。 1971年抚顺石化三厂才开始从 废重整催化剂中回收铂、铼等金属。是随着几十年的发展 我们国家的废催化剂 工业有了蓬勃的发展， 有大量的企业参与到废催化剂回收的行业。 但是和国外相 比，废催化剂总的回收利用率并不高 设备和技术有所欠缺。同时对废催化剂缺乏系统的研究和相应的回收处理法规。国家环保总局已将废催化剂列入危险固体废弃物名录， 所以它的随意排放不 仅给环境造成严重污染，而且让许多有价金属（如铂，钯等）丢弃，造成宝贵资 源的浪费。 所以有必要从工业应用的非

18、贵金属催化剂中回收， 这样既可以废物回 收利用，又可以减少环境污染。贵金属除用于催化剂以外， 还常用于功能材料。 功能材料是指表现出力学性 能以外的电、磁、光、生物、化学等特殊性质的材料。贵金属材料因具有较高的 导电导磁性，在功能材料领域大放异彩， 主要用于测温 传感器 灵敏原件等领域。 目前，随着电子技术的快速发展， 新型功能材料的研制也更新较快， 而回收失效 和淘汰下来的就的功能材料是贵金属回收的又一方向。金、银、钯、铂等贵金属具有高渗烧性能及优良的导电特性，通过恰当调整 配方，用作元器件金属化电极及引出端， 不仅可提高产品的可靠性， 而且其工艺 性能良好。在器件生产中普遍使用金、铂，在元

19、件生产及线路组装中（如普通陶 瓷介质电容器，陶瓷独石电容器、组装电路板等 ） 大量使用银电极浆料、钯银电 极浆料，尤其在各类生产线上生产电子元器件时， 贵金属材料的用量更是在不断 增大。然而，在元器件制作过程中都不可避免地会出现废杂物 （ 如清洁棉纱、棉球， 擦洗用纸及废旧浆料等 ） 其中夹杂着金、银、钯、铂中的某些成分。因此，必须 对回收这类贵金属的工作也引起足够的重视， 以从这一个侧面来降低成本、提 高经济效益。1.3.2 国外废催化剂回收现状美、日、欧等发达国家从 20世纪 50年代就开始废催化剂中贵金属铂等的回收 研究工作 5 ，几十年来已形成一个回收利用的产业。由于各国的经济和科学技

20、 术发展现状不同 对于废催化剂的回收再利用方面也有所不同。 （1） 美国的环保法 限定，进入环境前的有害物质必须转化为无害物质。 因此其废催化剂不允许随意掩埋。回收贵金属催化剂的价值要远远高于回收成本 所以在美国几乎所有的贵金属系废催化剂都能有效的得到回收， 已形成一种具有几十年历史的废催化剂回 收利用产业。 (2) 德国是世界上环保领先的国家之一。早在上个世纪 70年代，该 国就颁布了废弃物管理法 规定废弃物必须作为原材料再循环使用其中包括对废 催化剂的处理。1988年，在Hanak Wolfgang新建1000t/d废重整催化剂回收装置， 铂回收率可达97 %99 %，纯度可达99. 95

21、 %。该公司还与Water暗色岩原 料公司联合投资回收汽车排气用废催化剂转化器中的贵金属，1992年一年就回收了价值6万马克的铂、铑等贵金属 (3) 日本由于各种金属资源缺乏. 各种原料依赖 进口，所以特别注意金属资源的利用。因而在20世纪50年代就注意废催化剂的回 收利用。日本就其催化剂的组成、形状、载体、污染程度、中毒情况及生产的数 量等情况， 对废催化剂合理的进行了分类， 并制定了相应的回收利用工艺。 由于 日本工业集中，故其废催化剂便于回收，其从废催化剂中回收的贵金属多达 24 种，通常由催化剂使用厂， 催化剂生产厂及专门回收处理工厂三方协调回收事宜。欧洲金属公司能向全世界范围提供回收

22、项目， 处理各种各样的有色金属和贵 金属原料(包括废催化剂在内的副产品 )。该公司是国际回收、 再生和环境管理协 会的一部分，在英国、美国、西班牙、瑞士和巴西都设有分公司。1.4 废催化剂回收的意义1.4.1 经济效益 催化剂在制备过程中，常常挑选一些有色金属乃至贵金属作为其主要组分。废催化剂仍然会含有数量不低的有色金属，如铜、镍、钴、铬等有用物质。有的 还含有较多的稀贵金属铂、 钯、钌等。 有时它们的含量远远高于贫矿中所含有的 相应组分。例如，冶炼金属镍的硅镍矿仅含 2.8%的镍，而一般废镍催化剂的含 量可达 6%20%的范围。每开发 1 吨有色金属，就中国的水准而言，要开采出 33吨的矿石

23、，剥离 26.6吨的围岩，消耗成百吨的煤和约 8吨水、同时会产生 90 吨的固体废弃物及相应的废气和废水。 因此将废催化剂作为二次矿源来利用， 从 中回收金属及其他组分是有一定的经济效益的。1.4.2 资源效益我国人均资源拥有率相对较低。我国每单位国民生产总值所消耗的矿物原料 要比发达国家高出34倍。全世界铂族金属的储量不过 8.76万吨，铂矿仅有 2.46 万吨，我国的铂矿资源更少，只有世界的 0.7 左右，每年的总产量不过 500 kg 左右，其缺口高达 90。据国家地矿部资料显示，我国的铁、铜、铅、 锌等矿产资源到 2000 年就已进入了中、晚期阶段。为子孙后代着想，将废催化剂作为二次资

24、源加以利用，有较强的现实意义还 有深远的历史意义，具有长久效益。1.4.3 环境效益因催化反应的需要，有些催化剂在制作过程中不得不采用或添加了一些有毒 的组分，如A&Q、AS2O5、CrC3等。倘若对废催化剂不加处置随意堆放的话，一 方面堆积废催化剂需要占据大量的场地； 另一方面废催化剂中所含的毒物会随雨 水的冲刷而流失， 造成水质污染， 又破坏土壤的结构及地面上的植被。 废催化剂 随日光的照射还会释放出有害的气体如 SC2、H2S NDx、CQ及挥发性有机物， 从而污染大气。废催化剂随风暴的吹扫则会增加大气中尘粒的悬浮量而污染周围 的环境。因此开展废催化剂的回收利用， 可以使废催化剂

25、的有害部分减量化， 甚至无 害化以达到清洁生产的目的，具有重大的意义。1.5 铂的性质及用途1.5.1 铂的物理化学性质铂族色泽美丽；延展性强；耐熔、耐摩擦、耐腐蚀；在高温下化学性稳定。 因此，它们有着广泛的用途。在铂族金属中，人们最熟悉、用得最多的是铂金。 它比贵金属中的黄金、白银等更加稀少和贵重。纯净的铂金呈银白色； 具金属光泽。 铂金的颜色和光泽是自然天成的， 历久 不变。硬度为44.5度。相对密度为21.45,比重为1519或21.4。延展性强, 可拉成很细的铂丝，轧成极薄的铂箔；强度和韧性，也都比其它贵金属高得多。1克铂金即使是拉成1.6公里长的细丝，也不会断裂。熔点高达 1773.

26、5C。导热 导电性能好。铂金不吸水银,并具有独特的催化作用。化学性质极其稳定,不溶 于强酸强碱,在空气中不氧化。但是铂能与王水（硝酸和盐酸以1:3（体积比）混合的混合物）反应。其反应式为：Pt + 4 HN0 3+ 6 HCI H2PtCl6 + 4 NO 2 + 4 H 2O虽然王水能溶解铂, 但这与铂的状态有关, 致密的铂在常温下的王水溶解速 度非常慢，直径1 mm勺铂丝要45个小时才能完全溶解。铂黑（铂粉）在加热 时能与浓硫酸反应，生成Pt（SO4）2, SO和水。氯铂酸的制法是把铂金属溶解在 王水中。这个反应的产物是 H2PtCl 6，而非以前认为的含氮铂化合物。氯铂酸是 一红棕色固体

27、，可从蒸发其溶液取得。1.5.2 铂的用途铜及镍矿中可以找到铂。 铂除了用作首饰外， 还用做催化剂、 实验器材（如 高温坩埚等高级化学器皿）、电子开关、减低汽车排气污染的触媒转换器等。铂 的化合物如顺铂则用于癌症的化疗之用。2 废催化剂中贵金属回收方法目前工业使用的载体催化剂， 大量的是以三氧化二铝作为载体的铂金属催化 剂。石油重整催化剂使用一定时间后 铂的催化活性就会减弱以致失效 但铂的 存在状态不变， 仍是单质体， 价值犹存。 合理的处理工艺科达到贵金属有效回收 及基体再生利用两个目的。据石油重整催化剂的特性，从AbO载体废催化剂中回 收铂通常采用以下 3中处理方法：溶解铂金属法、溶解载体

28、法和载体 - 铂金共溶法。2.1 预处理 催化剂主要由载体和活性物质两部分组成，不同工业的催化剂其用途不同， 载体亦不相同。例如汽车工业的催化剂载体材料大多为 a -Al 2Q。和陶瓷堇青石；石油工业的催化剂载体一般为氧化铝； 比较常用的工业载体还有二氧化硅、 活性 炭、分子筛等。 在催化反应过程中， 载体中的铂族金属微粒处于内外移动的动平 衡状态，由于热扩散，温度升高，金属微粒周围的丫 - Al 2Q转变成a -AI2Q。冷却后，铂族金属包裹在难溶的a -Al 2Q中。有时催化剂可能会吸附有机物并带人 其它杂质，造成催化剂表面积炭。因此，根据不同种类催化剂的物理化学性质， 采用相应的预处理措

29、施，如细磨 6 、焙烧 7 、溶浸打开包裹 8 等，可提高铂族金 属的浸出率。一般而言，在溶浸前先用还原剂对废催化剂进行预处理， 对铂族金属的浸出 有利。日本专利 9 就报道了用硼氢化钠水溶液还原，再用王水或盐酸加氧化剂浸 出铂和铑的工艺。另有文献10报道，先将废催化剂用2 mol /L的La(NO)3。浸 透后，在1200E空气中烧结，然后用硼氢化钠还原，用盐酸加氧化剂浸出铂族金 属，铑和铂的回收率分别为81唏口97 % Formanek11把废催化剂先氧化焙烧，再 用HCI+CI2在120C、1. 5 MPa加压浸出，铂回收率达97%2.2 实验方法2.2.1 溶解铂金属法溶解铂金属法是首

30、先在10001100C下焙烧，除掉废催化剂表面吸附的有机 物与表面积碳，同时使丫一AI2O转变为难于溶解的a A2O然后用王水活盐酸 加氧化剂溶解废催化剂中的铂。该法的优点是AI2Q载体不被破坏，可以直接回收利用；缺点是铂溶解不是很彻底，回收率低。2.2.2 溶解载体法由于废催化剂的载体氧化铝是一种两性氧化物， 而铂族金属具有稳定的化学 性质，难于被一般的矿物酸侵蚀， 所以可采取酸溶或碱溶法溶解， 使其转入溶液 与活性组分分离，达到富集铂族金属的目的。本实验采用的溶解载体法是利用丫 Al 2Q的可溶性，用盐酸活硫酸使之溶解， 而铂留于不溶渣中， 然后用王水或盐酸加氧化剂溶解铂。 此方法回收率有

31、所提高，虽然操作较为复杂，但反应条件容易操控，适合工厂进行大批量生产2.2.3 载体铂金共溶法 12载体铂金共溶法是将丫 AI2Q与铂全部溶解，以离子交换树脂吸附铂，分别 得到铂的碱性解吸液与硫酸铝或氯化铝溶液。 铂的解吸液经算话、 沉铂及精制后 得到纯铂产品。 氯化铝溶液即水合聚合氯化铝产品液， 可作为净水剂用于环保行 业，综合利用好。但此方法反应条件难于控制，不适合大批量生产。载体铂金共溶法又称全溶解法，就是在氧化剂存在下，用一种或两种酸混 合，将废催化剂的载体和活性组分同时溶解转入溶液， 然后再从溶液中提取出铂 族金属的方法。李耀威等13考察了了 HCI H2SQ NaC10体系在浸出废

32、汽车催化剂中铂 族金属的过程中，HC浓度、HSQ浓度、NaCIQ浓度、反应时间及浸出温度等对 浸出率的影响。实验结果表明，采用 4moIL HCI， 6 moIL H2SQ4， 03 moI /L NaCIQ,在95C下反应2 h,铂族金属的浸出率分别可达到：Pt 97 %、Pd 99 %、 Rh 85 %。全溶解法可保证铂族金属的高回收率，但酸耗大，处理成本高，而且 同载体溶解法一样，只适合于处理载体为 丫一 AbQ的催化剂。实验部分1主要的实验试剂及药品本实验废催化剂样品为PS-VI废剂。表1.1实验所用试剂药品名称分子式厂家纯度无水乙醇C2H5OH沈阳市新化试剂厂分析纯氨水NH4OH沈阳

33、市东兴试剂厂分析纯甲酸HCOOH沈阳市东兴试剂厂分析纯浓盐酸HCl沈阳市新东试剂厂分析纯浓硝酸HNO3沈阳市新化试剂厂分析纯硫化钠Na2S- 9H2O沈阳市新化试剂厂分析纯浓硫酸H2SQ天津富宇精细化工有限公司分析纯氢氧化钠NaOH沈阳市新化试剂厂分析纯氯化铵NH4CI沈阳市新化试剂厂分析纯表2.2实验所用仪器仪器名称数量化学分析滤纸（定量滤纸）若干铁架台2 （台）pH广范试纸若干电热鼓风恒温干燥箱1 （台）马弗炉1 （台）恒温水浴锅1 （台）分析天平1 （台）洗瓶1烧杯（200ml）3烧杯（1000 ml）3量筒（10 ml，25 ml，50 ml，100ml）各1容量瓶（1000 ml）1

34、锥形瓶（150ml）1三颈烧瓶（1000ml）1冷凝管1移液管（10ml）1瓷坩埚5漏斗2药匙1容量瓶（250ml）3滴管5布氏漏斗22实验步骤2.1 粗制部分焙烧焙烧的目的是除去废重整催化剂表面的有机物或积碳热重研究发现，当焙烧温度从室温升高到大约400°C时。催化剂的质量一直在持续下降，温度在 400 50C之间，质量快速下降；温度在500800C时，质量几乎不再变化。可以判定, 500800 C焙烧可以除去绝大多数的附着物。图2.1给出了催化剂在不同温度下 焙烧30 min后，催化剂中碳和硫的残留量。将废催化剂样品分别放入瓷坩埚中，移入马弗炉中，接通电源，调节分度至550度，升

35、温至550度后持续煅烧56小时（样品应变为白色），切断电源，打 开炉门，降温，用坩埚钳移至托盘中。实验中为了有利于反应进行，将原有的球 形废催化剂捣碎，此法能加快反应速度，缩短反应时间，大大降低实验成本。图2.1焙烧温度对废催化剂中碳、硫残留量的影响於量留残的硫和碳320 :i_.j1I11I丄_i400500600700焙烧温度/C硫酸溶解溶解载体法是利用 一 AI2Q。的可溶性，用盐酸或硫酸使之溶解，而铂留 于不溶渣中，然后用王水或盐酸加氧化剂 （如HNQ NaCIO, NaCIQ CI2等）溶解 铂。黄继承14研究了采用酸溶载体法回收高纯铂的方法。 硫酸具有沸点高、 挥发 性小、与氧化铝

36、作用能力强等优点， 当硫酸浓度小于 57时铂不溶解， 全部富集 于渣中。随着硫酸浓度的增加， 铂开始进入溶液。 因此可以通过控制硫酸的浓度 选择性地溶解氧化铝载体，留下铂和其他不溶物，富集后的精砂铂含量为10% 30。为了便于贵金属分离，需要将富集产物硫化物或重金属粉末） 转变为能在相应的介质中溶解的盐， 这个过程叫贵金属的造液。 通常采用王水溶解富集产物 造液王水造液后要赶硝，除去溶液中的硝酸。然后进行两次离子交换，除去普 通金属杂质和其他贵金属杂质。 树脂交换后的溶液加热至沸腾， 加入氯化铵使铂 沉淀。Jae ChunLee15 研究了用硫酸溶解载体法综合回收铂和硫酸铝的工艺。 发 现当催

37、化剂载体为a -AI2Q时，在6. 0mol/L硫酸、100C条件下，2h后大约95% 的氧化铝溶解。当载体为，a -Al 2Q和丫 -Al 2Q的混合物时，4h后大约92%的氧化 铝溶解，最后用浓硫酸对残渣进行再溶解。以保证载体的溶出率。此法可回收 99% 以上的铂及副产品硫酸铝。故本实验选用 6mol/L 的硫酸溶解废催化剂配制6 moI/L的硫酸，取200 ml加入1 L的烧杯中，将烧杯至于80 C水浴 中加热，取灼烧后的样品 70 g 分批加入烧杯中，加料时应缓慢进行，待反应开 始后每次10 g的缓缓加入余下样品，过程中根据反应情况适量加入 6 moI/L的硫 酸，每次加入约 50 m

38、I 硫酸。上述过程中应不断搅拌，反应持续 5小时以上。反 应过程中随着废催化剂样品不断溶解，固体量不断减少。加入的硫酸总量约在 350450 mI。2.1.3 硫化沉铂向停止加热反应后的烧杯中加入 400 ml蒸馏水，将烧杯放入70C水浴中。缓慢滴加NaOH溶液，调节pH 67,滴加事先配制好的硫化钠溶液（NazS0.1 g/ml） 10 ml。随后加热至100 °C,搅拌，持续半小时左右，停止加热。静置 过夜（过程中保证硫化钠过量以使溶于硫酸的铂充分沉淀） 过滤取出上层清液盛 放于容器中静置，待进一步处理。留下下层残渣及溶液，进行抽滤。 （此处用定 量滤纸）2.1.4 烘干焙烧及球

39、磨细化将滤渣及滤纸放入瓷坩埚内，置于鼓风干燥箱中，调节温度为100C，干燥一小时。移入马弗炉，缓慢升温至 750 C,恒温3小时。从马弗炉中移出， 冷却至室温。 取煅烧后的产品放入研钵中研磨至粉末状， 然后移入烧杯中。 此产 品为粗铂，纯度极低，需要进一步精制，以得到更高纯度的铂。2.2 精制部分2.2.1 王水溶解 铂从六氯铂酸水溶液中用氯化铵沉淀出不仅是最古老最简便的方法而且也 是最著名可靠的分离精制形式。 至今在精制金属铂的工艺中还是被广泛采用。 六 氯铂酸铵（NH4）2PtC1）沉淀析出后过滤，接着用无水乙醇和饱和氯化铵溶液洗 涤，滤出液、洗出液集中保留，蒸出乙醇再作铂的回收。本实验同

40、样采用王水溶 解铂金的方法。取事先配制好的王水（V:V=1:3） 40 ml加入该烧杯中，不断搅拌， 使粉末充分溶解。待反应完全后置于 90 C水浴中，加入10 ml甲酸，赶硝，过 程中不断产生红棕色NO2气体。（上述过程应在通风橱中进行）充分反应后冷却 至室温，溶液变为橙黄色， 并有不溶物， 过滤。需要注意的是， 氯铂酸不易燃烧 , 但有毒,且具有强烈腐蚀性、刺激性 , 可致人体灼伤。对环境有危害。吸入、摄入 或经皮肤吸收后对身体有害 ,对眼睛、皮肤、黏膜和上呼吸道有刺激作用, 可引起过敏反应。吸入粉尘和烟雾的患者 , 应立即脱离污染区 , 移至空气新鲜处 , 保持 呼吸道通畅 , 安置休息

41、并保暖。 眼睛或皮肤接触后 , 可用大量水冲洗。 误入口中时 应立即漱口 ,给服温水催吐 ,并速送医院救治。2.2.2 硫化沉铂提取滤液，将溶液加热至60 C 70 C,开始搅拌，并加入0.1 g/ml的硫化 钠溶液10 ml。加热溶液至100 C,并保持一小时，过滤抽干得到硫化渣。过滤 后得到的六氯铂酸浸出液盐酸浓度估计为 2mol/L ，在这种浓度下废催化剂中的主 要元素铝的氯化物不会发生水解也不会形成铝的硫化物沉淀。 硫化铂在水中的溶 解度非常小， 向铂的浸出液通硫化氢可使铂沉淀非常完全， 这从硫化铂沉淀后的 滤出液不能使氯化亚锯溶液显色得到证实。 硫化物沉淀这一步对分离回收铂非常 重要

42、，它能使铂从大量杂质中完全分离出来。2.2.3 王水溶解硫化渣将得到的硫化渣移入烧杯中，加入王水（V:V=1：3 40 ml，待残渣全部溶解 后，将滤液置于烧杯中，放入90 C水浴中蒸干，得到红褐色固体。加入尽可能 少量的蒸馏水使之溶解成溶液， 滴加浓氨水（25%）中和溶液， 调节溶液 pH 67, 加入室温下饱和氯化铵溶液20 ml，充分搅拌后加入100 ml无水乙醇，搅拌，静 置过夜，出现橙黄色的氯铂酸按沉淀，过滤，保存滤液待进一步处理。将滤渣和 滤纸移入坩埚中，置于100 C鼓风干燥箱中，干燥半小时后，移入马弗炉中， 逐渐加热至350 °C，灼烧直至不再产生氯化铵白色烟雾为止，

43、这是铂被包藏在 由滤纸灼烧形成的碳壳内，然后升温至 750 C灼烧2小时，关闭电源，待温度 降到200 C以下后取出坩埚，将固体移出坩埚，室温下冷却，得到灰黑色海绵 状铂。2.3 另用载体铂金共溶法进行实验称取样品50.0 g（ ± 0. 1 g），样品装入瓷蒸发皿中放人马弗炉在550 C下 灼烧5 h以除去催化剂表面沾污的有机物，除尽碳和硫。冷却后移人1000 ml装有回流冷凝管的三颈瓶内，加入750 ml l : 1盐酸溶液，在9OC水浴上加热20min 后通氯气1 h，随后继续在8590 C水浴上加热搅拌2. 5 h.这时废催化剂中的 铂几乎全部溶解进入溶液。溶液稍冷却后即过滤

44、并用10隘酸溶液IO0150 ml洗 涤沉淀。依据资料显示， 沉淀中含铂量只占总含铂量的 1190以下。所以沉淀留 下集中再处理。室温下滤液通人硫化氢气体 45min,溶液中形成PtS2 2H2O沉淀。 过滤， (滤出液中加入氯化亚锡溶液应不显示橙黄色 )滤液弃之。 沉淀带滤纸在 110 C烘箱内烘干移人马弗炉350 C下灼烧0.5 h，使硫化物分解然后升温至 700 C灼烧1h用少量王水(HCI: HNO 4: 1 V/V)溶解硫化物分解后得到的粗 铂，在90 C水浴上蒸干。用尽可能少量的蒸馏水溶解成溶液， 滴加入浓氨水(含 NH25%)中和溶液直至溶液呈微酸性pH=47,加人室温下饱和的氯

45、化铵溶液10 ml，充分搅拌后滴加入60 ml无水乙醇，形成橙黄色氯铂酸铵(NH4)2PtCl6沉淀， 放置过夜。过滤并用 95 %乙醇洗涤沉淀，滤液保存，集中蒸去乙醇再回收其中所 含之铂。沉淀带滤纸折叠好放入瓷坩埚内在100 c烘箱内烘干，移人马弗炉中逐 渐加热至350 C，灼烧直至不再产生氯化铵白色烟雾为止。 这时铂被包藏在由滤 纸灼烧形成的碳壳之内，然后升温至75O C灼烧0. 5 h,移出坩锅，室温下冷却 得到灰黑色海绵状铂。 移人玻璃小安瓶内称重， 并称取一定量海绵状铂用分光光 度法测定其纯度，折算成纯铂回收率。此法与溶解载体的方法相比较得到产品回收率降低。过程中需要制备氯气 为有毒

46、气体对人体及环境都有危害， 且盐酸加热时挥发性大， 造成污染而且浪费 药品。工业生产中应考虑到设备情况及回收率， 而此方法氯气具有强氧化性而且 盐酸对设备侵蚀性较强。综上所述，本工艺不采用此方法。结果与讨论1 实验过程及结果分析本实验进行了两种实验方法：溶解载体法和载体铂金共溶法，后者经分析 得到产品回收率仅有 80 %，且因操作复杂、反应条件难以控制、产生有毒气体等 多方面原因不被推荐。溶解载体法的反应条件及结果的分析与讨论经反复实验证实废催化剂在550 C下灼烧已能最大程度除掉碳和硫，温度 过低则无法除尽碳和硫； 反应温度过高则实验条件困难， 且易导致行程难溶 Al 2O3， 所以本实验对

47、废剂进行灼烧的温度设定为 550 °C。溶解载体的硫酸浓度为 6 mol/L, 浓度低则载体溶解速度慢， 增加反应时间； 浓度过高则会有大量的铂与硫酸反应， 不能达到预期的实验效果。 溶解时反应温 度应控制在80 C。若反应温度低于此温度，反应困难，载体极难溶解；温度过 高会发生副反应，生成其他不溶物，易导致实验失败。滴加NaS溶液应尽量调节溶液至中性，由于反应中加入过量的酸，酸性条 件下，易产生HS气体，难以使铂沉淀。应加入NaO溶液进行中和，调节pH 6-7， 然后滴加NaS溶液。球磨细化使固体变成粉末，有利于反应快速、充分进行。2 实验中注意事项实验过程中需配制6 mol/L的硫酸，配制时应先加水，后缓慢加入硫酸，防止 发生喷溅现象。配制王水时应在通风橱内进行， 并且应先加盐酸后缓慢加入硝酸。 若不慎将硫酸或硝酸溅到身上，应立即用大量自来水冲洗。反应后废液应集中， 排放前应反复沉淀其中的铂。因其为含铝废水，可通过实验方法对其进行回收。 甲酸