从废旧钯炭催化剂中回收钯工艺研究第30卷增刊(2)现代化工Nov.20102010年11月ModernChemicalIndustry·253·从废旧钯炭催化剂中回收钯工艺研究辛冰,张静,冯燕,郭守杰,任保佑(兰州金川科技园发展有限公司,甘肃兰州730101)摘要:采用直接溶解贵金属的方法来回收废旧钯炭催化剂中的钯,提出两阶段回收钯粉的新工艺,较之传统工艺流程短、环境友好、金属回收率高。给出了最佳工艺参数,钯的回收率可达99198%,纯度达99197%。
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关键词:钯;废催化剂;回收
钯广泛的应用于电子、电话线路、热敏和耐腐蚀1实验部分元件、催化剂和医学牙合金。由于钯的储量很小,因此,从含钯的废料中回收受到人们的广泛关注。回111原料收工艺中最关键的就是钯的回收率和钯的完全分600g废Pd/C催化剂(用于苯甲酸加氢反应后离。废金属催化剂通常采用活性炭作为载体,湿法的实验室回收废钯炭,相对于工业废旧钯炭其杂质冶金工艺是从废催化剂中回收贵金属常采用的方含量较少)。
法,可以分为载体溶解法和直接溶解贵金属2种方112试剂盐酸氧化剂石灰石甲酸氨水法。
第1种方法,采用无氧化性的酸将载体溶解,此37%,97%,011碳酸钠以上试剂均为分析纯。
时,贵金属不被溶解而成为浆状,这种方法需要消耗mol/L,113钯的回收和分离大量试剂。第2种方法,提取贵金属是通过使用酸传统的回收方法中,钯的回收率仅为90%,而和氧化剂的混合溶液浸出,然而,使用这种方法,通本文所采用的2阶段回收工艺较之传统的回收工艺常要引入环境不友好的试剂或采用不安全的高压浸简单,且回收率高。
出。钯同其他的铂族金属不同,可能会被带进溶液,第1阶段,将废钯炭催化剂在750～758℃的马因此,很多浸出剂如HCl、HSO或NaCl,和氧化剂24弗炉焙烧除去活性炭和少量的有机物质,其中,要加如HNO,Br或Cl均被用来浸出钯。
然而,这些浸322入灰化剂来降低焙烧温度和焙烧时间。在1000mL出剂会造成环境污染。尽管钯易溶于浓硝酸中,但的锥形烧瓶中配制盐酸溶液,安装冷凝管,烧瓶浸没由于酸的高消耗及产生NO的危害,这种方法并不x在水浴中,将焙烧后的样品加入到烧瓶中搅拌1h。
被人们所接收。
另外浸出后在分离钯之前必须进,将氧化剂缓慢地滴加到烧瓶中,继续搅拌2h,过滤,行赶硝,因为硝酸的强氧化性将阻碍钯的还原。所渣用稀盐酸和去离子水洗涤数次,烘干,分析是否浸以,钯回收浸出的可替代工艺一直是人们关注的热出完全。滤液用碳酸钠调pH后,用甲酸还原,还原点。在80℃下,通过甲醛、水合肼或锌粉还原可将出的钯粉过滤后,于120℃干燥。
钯从溶液中分离出来。本文就是采用一种简单、环第2阶段是为了除杂,浸出和还原工序同第一境友好的工艺回收钯。
稀释后的盐酸和某种氧化剂阶段,氨水络合和酸化沉钯是为了除去Fe3+、Al3+、作为浸出剂,甲酸作为还原剂。Ni2+、Cu2+等杂质,同时是为了使钯形成配合物收稿日期:2010-09-01作者简介:辛冰(1966-),男,硕士,高级工程师,主要从事催化化学研究,。
·254·现代化工第30卷增刊(2)3+3+沉淀。在碱性条件下,Fe、Al形成Fe(OH)3和图2是在550℃焙烧样品的XRD图。当钯暴2+2+Al(OH)3而除去,Ni、Cu等形成可溶性的露于空气中,表面会被氧化,这种氧化层通常在缺少2+氧化剂的情况下也可溶于盐酸这种不常见的现象[Pd(NH3)4],加入稀盐酸后,钯形成黄色沉淀,主要是因为钯表面吸收的氧的氧化效果(方程式Pd(NH3)2Cl2。方程式(1)和式(2)表示出了除杂[1]的理论。
(3))。
PdO+4Cl-+2H+PdCl2-+HO(3)H2PdCl4+6NH4OHPd(NH3)4Cl2+2NH4Cl+6H2O42(1)Pd(NH3)4Cl2+2HClPd(NH3)2Cl2↓+2NH4Cl(2)图1为回收钯的工艺流程。
A=Pd,B=PdO,C=灰化剂图2550℃焙烧样品的XRD图根据正交实验分析表,设计4因素4水平的正交实验,每次废催化剂的投放量为10g。
从表2可以看出,4因素对钯的回收率的影响结果为:A>D>B>C,即HCl浓度>固液质量比>氧化剂浓度>氧化剂体积。
4表2正交试验(L16(4))中回收率和ΔK结果序号ABCD钯回收率/%图1从废旧催化剂中回收钯工艺流程1①①①①85183①②②②114检测方法297121①③③③焙烧后的样品由布鲁克公司生产的D8Adance399158①④④④X-Raydiffraction进行检测,工作电压为40kV,电流459124②①②③为40mA;产品和渣由热电公司生产的IRISIntrepid599198ⅡXSPInductivelyCoupledPlasmaAtomicEmission6②②①④98133Spectrometer进行检测,温度为90±012℃。7②③④①941988②④③②991972结果和讨论9③①③④99167当焙烧样品层的厚度为2cm时,考察了焙烧温10③②④③99196度为400、450、550℃,焙烧时间及催化剂和灰化剂11③③①②45142比例等条件。
12③④②①44184表1表明在不同温度下焙烧的情况,从表1中13④①④②15117可以看出,最优的条件为废催化剂与灰化剂的质量14④②③①3139比为2∶1,焙烧温度为550℃。15④③②④30197表1不同温度、不同废催化剂∶灰化剂焙烧时间结果16④④①③27132Δ
温度/℃K59189171321114224145m(废催化剂)∶m(灰化剂)400450550注:A为HCl浓度,B为氧化剂浓度,C为氧化剂体积,D为固液质量比。HCl质量分数的4水平为:①36%,②30%,③20%,2∶1>8h>9h4h④10%;氧化剂质量分数的4水平为:①30%,②20%,③10%,3∶1—>12h5h④5%;氧化剂体积的4水平为:①2mL,②6mL,③10mL,④15mL;固液质量比的4水平为:①1∶6,②1∶10,③1∶15,④1∶20。
2010年11月辛冰等:从废旧钯炭催化剂中回收钯工艺研究·255·由正交试验级差结果与不同因素的影响实验结为20min。甲酸还原的方程式如式(4)。
果可知,最优的条件为质量分数30%的HCl;10mLH2PdCl4+HCOOHPd(s)+4HCl+CO2(4)氧化剂;固液质量比为1∶15。
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