玻纖耐火磚的加壓浸出工藝研究

摘要：試驗對某玻纖廠產出的廢耐火磚進行加壓酸浸處理，探索最佳浸出工藝條件。試驗結果表明，當耐火磚用量為100 g，液固比為5∶1，鹽酸用量為80 mL，硝酸用量為20 mL，反應溫度為200 ℃，壓強為

1.6 MPa，反應時間為4 h時，鉑的浸出率可達99.05%，銠的浸出率可達98.21%，渣中鉑含量和銠含量分別降低至0.001 6%、0.000 3%。在最佳浸出工藝條件下，采用低濃度鹽酸+硝酸混酸體系，加壓浸出可實現鉑和銠的高效浸出，具有較好的應用前景。

關鍵詞：玻纖耐火磚；加壓浸出；鉑；銠

中圖分類號：X781.5 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）02-000-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.02.001

Research on Pressure Leaching Process of Fiberglass Refractory Bricks

ZHANG Fan， LIU Guiqing， WU Zuxuan， ZHANG Jinchi， LIU Yuchen

（Jiangsu BGRIMM Metal Recycling Science amp; Technology Co.， Ltd.， Xuzhou 221006， China）

Abstract： The experiment conducts pressurized acid leaching treatment on waste refractory bricks produced by a fiberglass factory， exploring the optimal leaching process conditions. The experimental results show that when the amount of refractory brick is 100 g， the liquid-solid ratio is 5∶1， the amount of hydrochloric acid is 80 mL， the amount of nitric acid is

20 mL， the reaction temperature is 200 ℃， the pressure is 1.6 MPa， and the reaction time is 4 h， the leaching rate of platinum can reach 99.05%， and the leaching rate of rhodium can reach 98.21%， and the platinum content and rhodium content in the slag are reduced to 0.001 6% and 0.000 3%， respectively. Under the optimal leaching process conditions， using a low concentration hydrochloric acid+nitric acid mixed acid system， pressure leaching can achieve efficient leaching of platinum and rhodium， which has good application prospects.

Keywords： fiberglass refractory bricks; pressure leaching; platinum; rhodium

玻璃纖維是一種性能優良的無機非金屬材料，種類繁多，廣泛應用于電絕緣材料、保溫材料、電路基板、纖維增強材料等領域[1]。目前，我國玻璃纖維產量躍居世界首位，占全球產量的一半以上。玻璃纖維生產中使用的拉絲漏板、坩堝、池窯鼓泡器、擋磚包裹材料及熱電偶等部件必須使用鉑族金屬鉑（Pt）、銠（Rh）。高溫生產過程中，鉑和銠通過揮發沉積或擴散作用進入周圍的耐火磚或廢玻璃渣中，鉑與銠金屬含量一般為0.2～1.2 kg/t，遠高于精礦品位，且堆存量逐年遞增，鉑與銠蘊藏量相當可觀[2]。目前，玻纖耐火磚中回收鉑和銠的方法主要有選礦法、鐵富集法、王水溶解法、堿熔融法、微波堿熔融法、選冶聯合法等[3]，還存在處理效率低、環境污染嚴重、浸出率偏低等問題，制約從玻纖耐火磚中回收鉑族金屬的發展。本文采用鹽酸+硝酸混酸體系，利用加壓浸出技術，開展從玻纖耐火磚中高效回收鉑銠的新工藝

研究。

1 試驗部分

1.1 試驗原料

試驗所用原料由某玻纖廠產生，主要元素含量如表1所示。從分析結果來看，耐火磚中主要元素為硅、鋁、鐵等，其中Pt含量為0.177 8%，Rh含量為0.016 5%，

Rh在鉑銠形成的合金中的比例為8.49%。

1.2 試驗方法

浸出試驗在加壓釜中進行。稱取一定量的原料置于加壓釜內膽中，按一定液固比加入鹽酸、硝酸和水，加壓釜加熱至預設溫度，進行機械攪拌浸出，浸出結束后過濾、洗滌，濾液和濾渣（80 ℃烘干）分別取樣分析。

2 結果與討論

本研究主要考察混酸體積濃度、酸礦比、硝酸用量、反應時間和反應溫度等因素對鉑、銠浸出率的影響。

2.1 混酸體積濃度的影響

由于鹽酸+硝酸體系對設備的腐蝕性較強，為了降低腐蝕，宜盡量降低體系的酸度，同時應保障體系對鉑銠的浸出效果。通過改變混酸體積濃度，可以調整混酸的初始酸度，因此考察混酸體積濃度的影響。原料用量為100 g，鹽酸用量為75 mL，硝酸用量為25 mL，反應時間為4 h，反應溫度為150 ℃，混酸體積濃度分別為10%、15%、20%和25%時，開展條件試驗，結果如圖1所示。

由試驗結果可以看出，在混酸加入量一定的情況下，隨著混酸體積濃度的增大，混酸體系初始酸度不斷升高，鉑和銠的浸出率均逐漸升高。當體積濃度達到20%時，鉑和銠的浸出率分別達到97.55%、86.86%。體積濃度高于20%后，鉑和銠的浸出率提高有限，為盡量降低體系的腐蝕強度，推薦混酸體積濃度為20%。

2.2 酸礦比的影響

為了盡可能降低酸耗，提高酸的利用率，便于后續處理，固定混酸體積，改變耐火磚加入量，考察不同酸礦比條件下鉑和銠的浸出率。體積濃度20%的混酸用量為500 mL，反應溫度為150 ℃，反應時間為4 h，原料用量分別為83 g、100 g、125 g，酸礦比（混酸體積與耐火磚質量之比）分別為4、5、6時，開展條件試驗，結果如圖2所示。

由試驗結果可以看出，隨著酸礦比的增大，鉑和銠的浸出率均有所提高。酸礦比分別為5和6時，鉑銠浸出率相差較小。為盡量降低酸耗，酸礦比取5。

2.3 硝酸用量的影響

鹽酸+硝酸浸出體系中，硝酸主要作為氧化劑，起到氧化鉑和銠的作用。在保證浸出液酸度的條件下，考察硝酸用量的影響。原料用量為100 g，水用量為400 mL，反應時間為4 h，反應溫度為150 ℃，硝酸用量分別為15 mL、20 mL、25 mL和30 mL（對應的鹽酸用量調整為85 mL、80 mL、75 mL、70 mL），開展條件試驗，結果如圖3所示。

由試驗結果可以看出，硝酸用量對鉑和銠的浸出效果有一定影響，隨著硝酸用量的增加，反應體系的氧化性增強，鉑和銠的浸出率逐漸提高。硝酸用量達到20 mL后，鉑和銠的浸出率提高有限，而硝酸用量越大，后續趕硝處理時間越長。因此，在保障鉑和銠浸出率的前提下，宜降低硝酸使用量，推薦硝酸用量為20 mL。

2.4 反應時間的影響

鉑、銠的溶解較為緩慢，為了提高處理效率，要選擇合適的反應時間，因此考察反應時間對鉑、銠浸出率的影響。原料用量為100 g，反應溫度為150 ℃，體積濃度20%的混酸用量為500 mL（鹽酸80 mL+硝酸20 mL+水400 mL），反應時間分別為3 h、4 h、

6 h和8 h時，開展條件試驗，結果如圖4所示。

由試驗結果可以看出，隨著反應時間的延長，鉑和銠的浸出率均有所提高，特別是銠的浸出率受時間影響較大。反應時間達到4 h后，繼續延長反應時間，鉑銠浸出率變化不大，因此反應時間取4 h。

2.5 反應溫度的影響

反應溫度對鉑、銠浸出的影響最為關鍵，由于鉑、銠的化學惰性較強，在常壓下難以實現較高的浸出率，通過提高反應溫度、提升系統壓強，才可能實現鉑、銠的高效浸出，因此考察反應溫度對鉑、銠浸出率的影響。原料用量為100 g，體積濃度20%的混酸用量為500 mL，反應時間為4 h，反應溫度分別為150 ℃、180 ℃、200 ℃和220 ℃時，開展條件試驗，結果如圖5所示。

由試驗結果可以看出，反應溫度對銠的浸出影響明顯，提高反應溫度可以顯著提升銠的浸出率。當反應溫度為200 ℃，壓強為1.6 MPa時，銠的浸出率已經達到98.21%，繼續提高反應溫度，浸出率提高幅度很小，而體系對設備的腐蝕強度也會增大。因此，綜合考慮各因素，反應溫度取200 ℃，在此條件下，鉑的浸出率達到99.05%，銠的浸出率達到98.21%。

3 結論

本研究通過條件試驗確定玻纖耐火磚加壓浸出的最佳工藝條件。當耐火磚用量為100 g，液固比為5∶1，鹽酸用量為80 mL，硝酸用量為20 mL，反應溫度為200 ℃，壓強為1.6 MPa，反應時間為4 h時，鉑的浸出率可達99.05%，銠的浸出率可達98.21%，渣中鉑含量和銠含量分別降低至0.001 6%、0.000 3%。玻纖耐火磚的常規回收工藝還有諸多不足，在最佳浸出工藝條件下，加壓浸出工藝可以實現非常高的浸出率，處理效率高，具有實用性和可行性。

參考文獻

1 南京玻璃纖維工業研究設計院.玻纖的生產及應用[M].北京：中國建材工業出版社，1974：

135-275.

2 石長娟，梁允宜.玻纖工業中鉑銠金屬的回收[J].玻璃纖維，1981（3）：33-34.

3 張 帆，吳祖璇，張邦勝，等.從玻纖工業廢耐火磚中回收貴金屬的研究進展[J].中國資源綜合利用，2020（12）：113-115.