從含鉑的漿液中回收鉑的工藝研究

張 帆，劉貴清，廖秋玲

（江蘇北礦金屬循環(huán)利用科技有限公司，江蘇 徐州 221002）

鉑具有優(yōu)良的抗腐蝕性能、良好的催化性能和穩(wěn)定的熱電性，是石油精煉、電子工業(yè)、國(guó)防工業(yè)不可缺少的基礎(chǔ)材料之一[1]。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，鉑需求量越來(lái)越大，因此從各種二次資源中回收鉑具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。在石油精煉工業(yè)中，鉑一直用作重整催化劑。但是積炭、中毒、載體結(jié)構(gòu)變化、金屬顆粒聚集或流失等因素會(huì)導(dǎo)致催化劑失去活性，其需要定期更換[2]。某種型號(hào)的石化催化劑含硅鋁較高，經(jīng)鹽酸加氧化劑浸出，浸出液靜置分層后，底部有大量漿液，該漿液為白色渾濁物，含一定濃度的鉑。如果直接進(jìn)入離子交換系統(tǒng)，將堵塞樹(shù)脂孔隙，造成系統(tǒng)癱瘓，因而需對(duì)底部漿液進(jìn)行單獨(dú)處理。

本研究中，首先在含鉑漿液中加入合適的絮凝劑，使顆粒狀物質(zhì)聚集沉降，得到溶液和絮凝物，然后將絮凝物進(jìn)行洗滌，洗水與之前得到的溶液混合，再用銅粉進(jìn)行置換。本研究主要考察了絮凝劑種類、置換時(shí)間和溫度等因素對(duì)鉑回收效果的影響。

1 試驗(yàn)原料與試劑

試驗(yàn)原料為某石化企業(yè)的含鉑廢催化劑，載體主要成分為鋁硅酸鹽，元素分析如表1所示。

表1 原料主要化學(xué)成分

白色漿液含鉑為138 mg/L，鹽酸1.5 mol/L，硅276 mg/L。所用絮凝劑為非離子型聚丙烯酰胺。銅粉為60目。鹽酸、氫氧化鈉為分析純。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

絮凝-活性金屬還原法是富集鉑的重要方法，對(duì)于固含量比較高、顆粒細(xì)、難沉降的漿液，首先要經(jīng)過(guò)絮凝預(yù)處理。絮凝劑的選型主要根據(jù)料液所帶的電荷類型來(lái)確定，以實(shí)際絮凝效果為準(zhǔn)。由于料液的來(lái)源、化學(xué)組分、雜質(zhì)形態(tài)不同，首先需要進(jìn)行絮凝劑篩選，要求用量盡可能少、脫水效率要高、易于分離。

2.1 絮凝劑用量的影響

通過(guò)前期探索試驗(yàn)，筆者篩選確定了某種型號(hào)的絮凝劑，其對(duì)漿液具有較好的絮凝效果，現(xiàn)主要考察絮凝劑用量的選擇。試驗(yàn)在250 mL量筒中進(jìn)行，先配制絮凝劑濃度為1%的溶液，然后將200 mL漿液放在燒杯中，分別按絮凝劑用量為0.05 g/L、0.10 g/L、0.15 g/L、0.20 g/L在攪拌下緩慢加入，通過(guò)記錄不同時(shí)間的沉降高度，考察絮凝沉降效果。

試驗(yàn)結(jié)果表明，絮凝劑用量為0.1 g/L時(shí)沉降速度最大，絮凝劑用量較小，沉降效果最好，所以絮凝劑用量選為0.1 g/L。

2.2 洗滌

在以上最佳絮凝條件下，取1 L漿液絮凝待固液分層完成后，將上層清液緩慢倒出，隨后加入0.4 L水洗滌絮凝物，多次進(jìn)行漂洗，直至測(cè)量洗水中鉑含量小于1 mg/L。試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)8次洗滌，洗水可達(dá)到排放要求。洗水集中后，測(cè)量其體積為4.136 L，鉑濃度為32.23 mg/L，酸度為0.3 mol/L，此時(shí)沉淀物再經(jīng)離心分離后，得到固體渣72.6 g，分析鉑含量為0.006%。經(jīng)計(jì)算，洗滌階段鉑收率為97.39%。

2.3 活性金屬還原

由于清液及洗水鉑濃度低，而鐵、鋁等雜質(zhì)含量高，用活性金屬還原法富集貴金屬比較合適，常用的金屬主要有銅、鐵、鋅、鋁等，其中鐵、鋅、鋁較活潑，耗量大，母液終點(diǎn)酸度低，澄清慢，而鉑泥雜質(zhì)含量高，品位低。銅的適應(yīng)酸度高，還原雜質(zhì)少，最為合適[3]。

2.3.1 酸度對(duì)還原效果的影響

溶液酸度為0.3 mol/L，Pt 32.23 mg/L，取1 L溶液，加入銅粉2 g（過(guò)量），還原溫度80℃，時(shí)間2 h，用NaOH溶液和鹽酸調(diào)整溶液酸度，結(jié)果如表2所示。

表2 酸度對(duì)還原效果的影響

試驗(yàn)結(jié)果表明，酸度較低時(shí)，還原率偏低，適當(dāng)增加溶液酸度，還原速度快，效果好，所以調(diào)整溶液酸度為0.8 mol/L比較合適。

2.3.2 還原溫度的影響

溶液酸度為0.3 mol/L，Pt 32.23 mg/L，取1 L溶液，用濃鹽酸調(diào)整其酸度為0.8 mol/L，此時(shí)Pt濃度為31.0 mg/L，加入銅粉2 g（過(guò)量），還原時(shí)間2 h，反應(yīng)溫度分別為60℃、70℃、80℃和90℃，試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 溫度對(duì)還原效果的影響

試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著溫度的升高，還原效果明顯提升，但溫度達(dá)到90℃時(shí)，還原率反而下降，原因可能是溫度過(guò)高，鹽酸揮發(fā)嚴(yán)重，造成體系酸度下降，所以溫度為80℃比較合適。

2.3.3 還原時(shí)間的影響

溶液酸度為0.3 mol/L，Pt 32.23 mg/L，取1 L溶液，用濃鹽酸調(diào)整其酸度為0.8 mol/L，此時(shí)Pt濃度為31.0 mg/L，加入銅粉2 g（過(guò)量），還原溫度80℃，時(shí)間分別為0.5 h、1 h、2 h和3 h，試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 時(shí)間對(duì)還原效果的影響

試驗(yàn)結(jié)果表明，反應(yīng)持續(xù)1 h后，還原反應(yīng)已經(jīng)完成，表明還原反應(yīng)速度較快，所以為提高生產(chǎn)效率，時(shí)間為1 h即可。

3 結(jié)論

根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，確定絮凝-活性金屬還原反應(yīng)條件為：絮凝劑用量為0.3 g/L，絮凝渣洗滌8次，含鉑量可低至0.003%，溶液酸度調(diào)整為0.8 mol/L，還原溫度80℃，時(shí)間1 h。試驗(yàn)結(jié)果如5表所示。

表5 絮凝-活性金屬還原試驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)對(duì)母液取樣分析后得知，絮凝-還原過(guò)程的還原率高，但總回收率不高。原因是在還原過(guò)程中，顆粒較大的金屬粉沉降快，但是細(xì)顆粒和超細(xì)顆粒懸浮在母液中不易沉降，造成了鉑的分散損失。