СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ДЕЗАКТИВИРОВАННЫХ ПЛАТИНО-РЕНИЕВЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ

СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ДЕЗАКТИВИРОВАННЫХ ПЛАТИНО-РЕНИЕВЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ


RU (11) 2261284 (13) C2

(51) 7 C22B11/00, C22B61/00, C22B3/04, C22B7/00, B01J23/96 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2003127374/02 
(22) Дата подачи заявки: 2003.09.09 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2003.09.09 
(43) Дата публикации заявки: 2005.03.27 
(45) Опубликовано: 2005.09.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Тематический обзор. Извлечение ценных металлов из отработанных гетерогенных катализаторов. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1988, с.22. RU 93036785 А, 20.11.1996. RU 2204619 С2, 20.05.2003. RU 2167213 C1, 20.05.2001. RU 2100072 C1, 27.12.1997. JP 56014424 А, 12.02.1981. US 3578395 А, 11.05.1971. WO 03010346 А2, 06.02.2003. 
(72) Автор(ы): Тер-Оганесянц А.К. (RU); Анисимова Н.Н. (RU); Котухова Г.П. (RU); Глазков В.Б. (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Открытое акционерное общество "Горно-металлургическая компания "Норильский никель" (RU) 
Адрес для переписки: 663310, г. Норильск, Гвардейская пл., 2, ЗФ ОАО "ГМК "Норильский никель", НТУ, отдел НИР и интеллектуальной собственности 

(54) СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ДЕЗАКТИВИРОВАННЫХ ПЛАТИНО-РЕНИЕВЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ
Изобретение относится к способам извлечения платины и рения из дезактивированных отработанных платино-рениевых катализаторов и может быть использовано при переработке вторичного сырья нефтехимической промышленности. Технический результат заключается в повышении эффективности процесса переработки дезактивированных катализаторов. Способ включает высокотемпературный окислительный обжиг при температуре 1200-1300°С, мокрое улавливание рения щелочным раствором, выщелачивание огарка в растворе соляной кислоты с концентрацией 100-150 г/дм3 в присутствии окислителя до установления окислительно-восстановительного потенциала платинового электрода в пульпе относительно насыщенного хлорсеребряного, равного 850-1000 мВ. В качестве окислителя используют раствор гипохлорита натрия, или элементарный хлор, или перекись водорода. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к области металлургии цветных и благородных металлов, в частности к способам извлечения платиновых металлов и рения из дезактивированных (отработанных) платино-рениевых катализаторов, и может быть использовано при переработке вторичного сырья.

Известен способ (патент РФ №2103395) извлечения платины из отработанных катализаторов, заключающийся в выщелачивании катализатора при температуре 95-103°С смесью соляной кислоты, перекиси водорода и диметилформамида при содержании в смеси соляной кислоты 4-7 моль/дм3, перекиси водорода 1-4 моль/дм 3, диметилформамида 0,5-3 моль/дм3 и последующем восстановлении платины из полученного раствора при рН 3-4 и температуре 90-105°С продуктами гидролитического расщепления диметилформамида. В результате получают концентрат платины. Извлечение платины в концентрат составляет 98,3-98,5%. Раствор после восстановления регенерируют и возвращают на выщелачивание (патент РФ №2103395). 

Недостатком известного способа является отсутствие стабилизирующего окислительного обжига, которое приводит к тому, что часть алюмооксидной основы, содержащейся в катализаторе в форме -Al 2О3, переходит в раствор. Растворы, содержащие алюминий, имеют гелеобразную консистенцию. Это существенно снижает скорость фильтрации пульпы после выщелачивания и, соответственно, производительность процесса, а также препятствует многократному использованию раствора. Образующиеся гели не позволяют качественно провести отмывку осадка, полученного при выщелачивании катализатора в растворе соляной кислоты, в результате чего платина частично остается в нерастворимом остатке, что снижает извлечение платины в готовую продукцию. На последующей операции осаждения платины из солянокислого раствора возможно заражение платинового концентрата алюминием также за счет невозможности проведения качественной отмывки концентрата из-за присутствия в растворе гелеобразных соединений алюминия и, соответственно, снижение качества платинового концентрата.

Другим недостатком известного способа является то, что в технологии не предусмотрено извлечение рения в отдельный продукт, что снижает комплексность использования сырья.

Наиболее близким к предлагаемому способу по совокупности признаков и достигаемому результату является способ извлечения рения из алюмоплатиновых катализаторов (Тематический обзор. Извлечение ценных металлов из отработанных гетерогенных катализаторов, ЦНИИТЭнефтехим, М., 1988, с.22, 3-й абз.). В этом способе катализаторы подвергают окислительному обжигу при 300-500°С. При этой температуре происходит выжигание углерода. Обожженный катализатор выщелачивают 5М раствором соляной (азотной) кислоты или царской водки при температурах 20-90°С. Выделение благородных металлов из раствора проводят способом ионного обмена.

Недостатком известного способа является отсутствие комплексности переработки сырья, так как в нем отсутствует описание извлечения рения из катализатора. Температура обжига катализаторов, приведенная в известном способе, недостаточна как для отгонки рения, так и для полного перевода -Al 2О3 в -Al 2O3, в результате чего часть алюминия переходит в платиновый раствор. Как указывалось ранее (п.2.1.), это приводит к снижению скорости фильтрации пульпы, извлечению платины в готовую продукцию и ухудшению качества готовой продукции.

Задача, на решение которой направлено создаваемое изобретение, заключается в повышении эффективности процесса переработки дезактивированных катализаторов.

Технический результат от использования изобретения заключается в том, что за счет повышения температуры обжига достигается полная отгонка рения из катализаторов и стабилизация алюмооксидной основы катализатора (преобразование -Al 2О3 в -Al 2О3, нерастворимую в кислотах), что приводит к повышению скорости фильтрации пульпы при последующем выщелачивании огарка и, соответственно, к повышению производительности процесса. Сочетание операций окислительного обжига и солянокислого выщелачивания позволяет повысить комплексность переработки сырья и извлечь из платинорениевых катализаторов в селективные концентраты как рений, так и платину, а условия солянокислого выщелачивания огарка позволяют получить высокое извлечение платины в солянокислый раствор и, соответственно, в готовую продукцию.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе комплексной переработки дезактивированных платино-рениевых катализаторов, включающем окислительный обжиг и выщелачивание огарка раствором соляной кислоты в присутствии окислителя, согласно изобретению обжиг ведут при температуре 1200-1300°С с отгонкой и мокрым улавливанием рения щелочным раствором, а выщелачивание огарка ведут в растворе соляной кислоты концентрацией 100-150 г/дм3 в присутствии окислителя до установления окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) платинового электрода в пульпе относительно насыщенного хлорсеребряного, равного 850-1000 мВ с переводом платины в раствор. В качестве окислителя используют раствор гипохлорита натрия, элементарный хлор либо перекись водорода.

В процессе окислительного обжига дезактивированных катализаторов при температуре 1200-1300°С происходит стабилизация алюмооксидной основы катализатора, заключающаяся в переводе растворимой в кислотах и ухудшающей фильтрацию пульп -модификации Al2О3 в -модификацию Al2О3, которая в кислотах не растворяется и полностью остается при выщелачивании огарка в нерастворимом остатке. Помимо стабилизации алюмооксидной основы катализаторов, в процессе окислительного обжига происходит окисление рения, содержащегося в катализаторах, с образованием летучих оксидов, которые удаляются с газовой фазой из обжиговой печи, поступают в поглотительную систему и улавливаются в ней щелочными растворами. Из щелочных растворов рений извлекается известными способами с получением рениевого концентрата.

В процессе выщелачивания огарка в растворе соляной кислоты с концентрацией 100-150 г/дм 3 в присутствии окислителя, который вводят в пульпу до установления окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) платинового электрода в пульпе относительно насыщенного хлорсеребряного, равного 850-1000 мВ, происходит окисление платины и ее растворение. Выбранные параметры процесса выщелачивания обеспечивают полноту окисления платины и ее перевода в солянокислый раствор. Полученный в процессе выщелачивания солянокислый платиносодержащий раствор поступает на операцию извлечения из него платины с получением соответствующего концентрата. Извлечение платины из раствора осуществляют известными способами. Раствор после извлечения платины и доукрепления соляной кислотой может повторно использоваться на операции выщелачивания огарка.

Таким образом, переработка катализатора по заявляемому способу позволяет получить селективные платиновый и рениевый концентраты с высоким извлечением данных элементов в готовую продукцию и повысить производительность процесса за счет стабилизации алюмооксидной основы.

Нижний предел температуры обжига обусловлен тем, что при осуществлении процесса ниже 1200°С происходит неполная стабилизация оксида алюминия, то есть при последующем кислотном выщелачивании огарка часть алюминия будет переходить в раствор. Растворы, содержащие алюминий, имеют гелеобразную консистенцию, что существенно снижает скорость фильтрации пульпы после выщелачивания и, соответственно, производительность процесса. Образующиеся гели не позволяют качественно провести отмывку осадка, полученного при выщелачивании огарка катализатора в растворе соляной кислоты, в результате чего платина частично остается в нерастворимом остатке, что снижает ее извлечение в раствор и, соответственно, в готовую продукцию.

Верхний предел температуры обусловлен тем, что при повышении температуры свыше 1300°С никакой дальнейшей стабилизации не происходит, но непроизводительно расходуется топливо и быстрее выходит из строя футеровка печи.

Проведение выщелачивания в растворе соляной кислоты концентрацией ниже 100 г/л приводит к неполному выщелачиванию платины и снижению ее извлечения в раствор.

Повышение концентрации кислоты выше 150 г/л не приводит к повышению извлечения платины, но ведет к непроизводительному расходу реагента.

Снижение ОВП пульпы ниже +850 мВ также приводит к неполному окислению платины и снижению ее извлечения в солянокислый раствор и готовую продукцию.

Повышение ОВП пульпы выше 1000 мВ - к непроизводительному расходу окислителя при неизменном показателе извлечения платины в раствор.

Соответствие изобретения критерию "изобретательский уровень" доказывается следующим. Известен способ (Bonucei J.A., Parker P.D. Recovery of PGM from automobile catalytic converters//Precious Metals: Mining, Extr., and Process. Proc. Int. Symp. AIME Annu. Meet. - Los-Angeles, Calif., Febr. 27-29, 1984. Warrendale, Pa, 1984. - P.463-481), в котором имеется признак, сходный с заявляемым, а именно: обжиг исходных катализаторов при высокой температуре (1500°С). Однако в известном объекте обжиг проводится без подачи окислителя и предназначен только для стабилизации алюмооксидной основы. А в предлагаемом способе за счет применения окислителя (кислорода воздуха) этот признак выполняет две функции: стабилизацию алюмооксидной основы и отгонку рения из катализатора, что обеспечивает извлечение рения в товарную продукцию. Поэтому достигается новый эффект, который не мог быть достигнут в известном способе. Это свидетельствует о соответствии заявляемого объекта критерию "изобретательский уровень".

Способ осуществляется следующим образом. 

Исходные катализаторы обжигают в трубчатой или шахтной печи при температуре 1250-1300°С в присутствии воздуха. Газы направляют в систему газоочистки, где происходит поглощение рения щелочным раствором. Из полученных растворов известными способами производят осаждение рения. Затем огарок с предварительным измельчением либо без него выщелачивают в растворе соляной кислоты концентрацией 100-150 г/л при соотношении твердого к жидкому = 1:5. В пульпу добавляют окислитель: гипохлорит натрия, либо перекись водорода, либо продувают пульпу газообразным хлором до установления ОВП платинового электрода в пульпе, равного 850-1000 мВ относительно насыщенного хлорсеребряного электрода. Пульпу перемешивают после достижения указанного ОВП в течение 30-60 минут, затем фильтруют. Кек промывают водой и направляют на пирометаллургическую переработку совместно с первичным сульфидным медно-никелевым сырьем, а раствор - на осаждение платины известными способами (например, восстановлением гидразин-гидратом либо цементацией металлическими порошками).

Ниже приведены конкретные примеры осуществления способа.

Пример 1. Платино-рениевый катализатор риформинга КР-110, содержащий, %: платины - 0,32; рения - 0,32; оксида алюминия - 90,87; оксида кремния - 0,73, в количестве 100 г обжигали в лабораторной печи при температуре 1250°С в течение 1 часа. Во время обжига непрерывно подавали воздух в рабочее пространство печи. В огарке после обжига определяли содержание рения. После этого огарок катализатора выщелачивали в стеклянном стакане с механической мешалкой в 0,5 дм3 раствора соляной кислоты, концентрацией 125 г/дм3 . После нагрева пульпы до температуры 100°С в стакан подавали раствор гипохлорита натрия до установления ОВП платинового электрода в пульпе относительно насыщенного хлорсеребряного, равного 900 мВ. После этого пульпу перемешивали в течение 1 часа и фильтровали. Замеряли скорость фильтрации пульпы. В растворе и кеке определяли содержание платины и алюминия.

В результате проведения опыта в этих условиях извлечение рения в газовую фазу составило 99,93%, платины в солянокислый раствор - 99,3%, алюминия в солянокислый раствор - 0,12%, а скорость фильтрации пульпы 120 дм3 /м2ч. Эти показатели являются оптимальными, они позволяют осуществить проведение процесса с высокой эффективностью.

Примеры 2-5.

Способ осуществлен так же, как описано в примере 1, отличием является то, что температура обжига взята по граничным пределам: 1200°С (пример 2) и 1300°С (пример 3).

В обоих случаях получены оптимальные результаты.

Пример 4.

Способ осуществлен так же, как описано в примере 1, отличием является то, что температура обжига взята ниже граничного предела - 1180°С.

В результате из-за неполной стабилизации алюмооксидной составляющей извлечение алюминия в раствор возросло до 5,98%, что привело к снижению скорости фильтрации пульпы солянокислого выщелачивания огарка катализаторов и, соответственно, к снижению производительности процесса.

Пример 5.

Способ осуществлен так же, как описано в примере 1, отличием является то, что температура обжига взята выше граничного предела - 1350°С.

Показатели процесса при этом не улучшились по сравнению с оптимальными. Это означает, что повышение температуры является непроизводительным и приводит к увеличению затрат на осуществление способа.

Примеры 6, 7.

Способ осуществлен так же, как описано в примере 1, отличием является то, что концентрация соляной кислоты в процессе выщелачивания огарка взята по граничным пределам - 100 г/дм3 (пример 6) и 150 г/дм3 (пример 7).

В обоих случаях получены оптимальные результаты.

Пример 8.

Способ осуществлен так же, как описано в примере 1, отличием является то, что концентрация соляной кислоты в процессе выщелачивания огарка взята ниже граничного предела - 90 г/дм 3.

В результате извлечение платины в солянокислый раствор и, соответственно, в готовую продукцию снизилось до 93,55%, что привело к снижению эффективности процесса.

Пример 9. 

Способ осуществлен так же, как описано в примере 1, отличием является то, что концентрация соляной кислоты в процессе выщелачивания огарка взята выше граничного предела - 160 г/дм3.

Показатели процесса при этом не улучшились по сравнению с оптимальными. Это означает, что повышение концентрации соляной кислоты является непроизводительным и приводит к увеличению затрат на осуществление способа.

Примеры 10, 11.

Способ осуществлен так же, как описано в примере 1, отличием является то, что ОВП платинового электрода в пульпе относительно насыщенного хлорсеребряного в процессе выщелачивания огарка взят по граничным пределам - 850 мВ (пример 10) и 1000 мВ (пример 11).

В обоих случаях получены оптимальные результаты.

Пример 12. 

Способ осуществлен так же, как описано в примере 1, отличием является то, что ОВП платинового электрода в пульпе относительно насыщенного хлорсеребряного в процессе выщелачивания огарка взят ниже граничного предела - 800 мВ.

В результате этого платина окислилась не полностью и ее извлечение в раствор снизилось до 90,45%, что, соответственно, снижает и эффективность процесса. 

Пример 13.

Способ осуществлен так же, как описано в примере 1, отличием является то, что ОВП платинового электрода в пульпе относительно насыщенного хлорсеребряного в процессе выщелачивания огарка взят выше граничного предела - 1050 мВ.

Показатели процесса при этом не улучшились по сравнению с оптимальными. Это означает, что повышение ОВП является непроизводительным и приводит к увеличению расхода окислителя и затрат на осуществление способа.

Таким образом, технический результат (или эффективность) заявляемого способа заключается в следующем:

1. Повышение комплексности переработки катализаторов: извлечение в селективные продукты как рения, так и платины.

2. Достижение высокого извлечения платины 98,35-99,3% за счет найденных пределов параметров солянокислого выщелачивания.

3. Повышение производительности процесса за счет стабилизации алюмооксидной основы и увеличения скорости фильтрации пульпы с 15 до 115-145 дм2/м 2ч.






ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Способ комплексной переработки дезактивированных платино-рениевых катализаторов, включающий окислительный обжиг и выщелачивание огарка раствором соляной кислоты в присутствии окислителя, отличающийся тем, что окислительный обжиг проводят при температуре 1200-1300°С с отгонкой и мокрым улавливанием рения щелочным раствором, а выщелачивание огарка ведут в растворе соляной кислоты концентрацией 100-150 г/дм3 в присутствии окислителя до установления окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) платинового электрода в пульпе относительно насыщенного хлорсеребряного, равного 850-1000 мВ, с переводом платины в раствор.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве окислителя используют раствор гипохлорита натрия, или элементарный хлор, или перекись водорода.


ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян

Независимый научно технический портал
Устройства и способы извлечения цветных, редкоземельных и благородных металлов






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска: "и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+извлечение -золота".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "золото" будут найдены слова "золотой", "золотое" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("золото!").




Рейтинг@Mail.ru