| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2119964
СПОСІБ ВИЛУЧЕННЯ благородних металів ТА ВСТАНОВЛЕННЯ
ДЛЯ ЙОГО ЗДІЙСНЕННЯ
Ім'я винахідника: Петрова О.А .; Самах О.О .; Макаренко М.Г.
Ім'я патентовласника: Акціонерне товариство відкритого типу "Каталізатор"
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1997.12.05
Винахід відноситься до способів вилучення благородних металів з відпрацьованих каталізаторів, а й до електрохімічним процесам з псевдозрідженим або фіксованим шаром.
Спосіб вилучення благородних металів з відпрацьованих каталізаторів, шламів, концентратів та інших матеріалів з неорганічної основою передбачає вилуговування в електроліті, осадження металів в електролізері з засипним катодом і подальше виділення благородного металу з катода відомими методами. Вилуговування благородних металів і осадження їх на засипними катоді проводять одночасно в одну стадію при циркуляції електроліту через стаціонарний фільтруючий або зважений шар частинок витравлюють матеріалу і електролізер з засипним катодом, що дозволяє спростити експлуатацію установки. Установка для вилучення благородних металів з відпрацьованих каталізаторів, шламів, концентратів та інших матеріалів з неорганічної основою містить вузол для вилуговування, електролізер для осадження металу з засипним катодом, нерозчинним анодом, регулюючу та запірну арматуру. Вузол вилуговування пов'язаний з електролізером для осадження металу з засипним катодом лінією трубопроводів із засобами забезпечення циркуляції електроліту між ними, причому вузол для вилуговування складається з одного або декількох реакторів, а засипною катод електролізера пов'язаний з пристроєм для його перевантаження.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до способів вилучення благородних металів з відпрацьованих каталізаторів, а й до електрохімічним процесам з псевдозрідженим або фіксованим шаром.
Благородні метали платинової групи, особливо платина, паладій, срібло і родій широко використовуються в якості каталізаторів в нефтеперерабокте (риформінгу) і нафтохімії, в азотної промисловості, для знешкодження промислових газів, що відходять і вихлопних газів автомобілів, двигунів внутрішнього згоряння, в паливних електрохімічних елементах і т . Д. Через обмеженість ресурсів і високої вартості благородних металів їх рекуперація з відпрацювали свій термін каталізаторів є важливим завданням. У промислових каталізаторах в більшості випадків благородні метали або їх суміші нанесені на тверді пористі носії з високорозвиненою поверхнею - оксиди алюмінію, кремнію, алюмосилікати, вуглець і ін. Зміст благородних металів в таких каталізаторах становить 0,1-5,0 мас.%. Відпрацьовані каталізатори часто містять забруднення у вигляді полімерно-коксових відкладень, що утворюються в результаті побічних реакцій та / або у вигляді сторонніх домішок, що потрапляють з сировини, що переробляється, або продуктів корозії апаратури.
Вищевказані обставини значно ускладнюють технологію рекуперації благородних металів з відпрацьованих каталізаторів і не дозволяють використовувати відомі гравітаційні і флотаційні методи концентрування благородних металів з рудних матеріалів. Рекуперація благородних металів з відпрацьованих каталізаторів в даний час проводиться переважно пірометаллургічним або гідрометалургійним методами.
Гідрометалургійні методи переважно реалізуються в наступних варіантах.
Відомий спосіб переробки об'єктів, що містять благородні метали [1], який передбачає обробку об'єкта з отриманням благородних металів в сорбіруємості формі і сорбцію їх полімерним азотовмісних органічних сорбентом в електрохімічному апараті. Сорбент і розчин подаються в міжелектродному простір електрохімічного апарату.
Недоліком способу є складність його реалізації, недостатньо висока ступінь вилучення благородних металів. Крім того, сорбент є дорогим продуктом.
Відомий електролізер для вилучення металів з розчинів їх солей, що містить чергуються анодні і катодні блоки з отвором в катодному блоці для введення вихідного розчину. Катодні блоки виконані у вигляді камер з перфорованими стінками, службовцями струмопідведення, на які закріплені катоди з вуглеграфітового матеріалу.
Недоліком електролізера є і недостатньо висока ступінь вилучення благородних металів [2].
Найбільш близьким рішенням є спосіб [3], в якому запропоновано спосіб регенерації благородних металів - платини, паладію, родію або їх сумішей - з відпрацьованих каталізаторів і установка для його реалізації [3].
Цей спосіб полягає в попередньому вилуговування благородних металів з частинок роздробленого матеріалу в анодному відділенні електролізера з аніонообмінної мембраною, причому носіями каталізаторів або субстратами є неелектропроводной матеріали. В якості електроліту використовується соляна кислота з концентрацією 5-35%, а вилуговування проводиться в стаціонарному фільтруючому шарі частинок матеріалу або під флюідізірованном шарі при циркуляції електроліту через шар витравлюють матеріалу. На другій стадії благородні метали з отриманого в результаті вилуговування розчину осаджують на вуглецевих частинках, які перебувають під флюідізірованном стані в катодного камері другого електролізера з катіонообменной мембраною. Нарешті, на третій стадії з отриманого матеріалу благородні метали знову вилуговуються анодним розчиненням у флюідізірованном шарі. При цьому виходять досить концентровані по благородних металів розчини, які можуть бути використані для приготування відповідних каталізаторів. У способах, заснованих на вилуговуванні, витрата реагентів значно менше, ніж при розчиненні, але для повного вилучення благородних металів з пористих частинок носія необхідна багаторазова промивка осаду.
Недоліком способу є низька концентрація благородних металів в розчинах вилуговування, що ускладнює виділення металів з розчинів і збільшує втрати. Установка, яка використовується для реалізації способу енергоємна, має велику кількість стічних вод.
Завдання, яке вирішується винаходом полягає в розробці ефективного способу вилучення благородних металів з відпрацьованих каталізаторів з використанням вилуговування і створення простий в експлуатації установки для реалізації цього способу.
Поставлена задача вирішується способом вилучення благородних металів з відпрацьованих каталізаторів, шламів, концентратів та інших матеріалів з неорганічної основою, що включає вилуговування в електроліті, осадження металів в електролізері з засипним катодом і подальше виділення благородного металу з катода відомими методами. Вилуговування благородних металів і осадження їх на засипними катоді проводять одночасно в одну стадію при циркуляції електроліту через стаціонарний фільтруючий або зважений шар частинок витравлюють матеріалу і електролізер з засипним катодом.
В якості електроліту використовують водний розчин хлористого натрію з концентрацією 10 - 25 мас.%, Що містить соляну кислоту або луг.
Засипний катод містить активоване вугілля.
Виділення благородного металу виробляють озоленням матеріалу засипного катода або анодним розчиненням металу.
У витравлюють матеріалі міститься платина, паладій, срібло, родій або їх суміші.
Установка для вилучення благородних металів з відпрацьованих каталізаторів, шламів, концентратів та інших матеріалів з неорганічної основою містить вузол для вилуговування, електролізер для осадження металу з засипним катодом, нерозчинним анодом, регулюючу та запірну арматуру. Вузол вилуговування пов'язаний з електролізером для осадження металу з засипним катодом лінією трубопроводів із засобами забезпечення циркуляції електроліту між ними, причому вузол для вилуговування складається з одного або декількох реакторів, а засипною катод електролізера пов'язаний з пристроєм для його перевантаження.
Реактор для вилуговування в стаціонарному фільтруючому шарі частинок витравлюють матеріалу забезпечений розподільником потоку.
Реактор для вилуговування забезпечений засобами для підтримки матеріалу в підвішеному стані.
Вузол вилуговування містить камеру для вимірювання pH, ємність для електроліту з регулятором витрати.
Установка містить систему автоматичного управління.
Установка містить пристрій для завантаження і вивантаження витравлюють матеріалу в апарат для вилуговування.
Як показали проведені нами дослідження, при вилуговуванні благородних металів з частинок з основою з неелектропровідних речовин знаходження витравлюють матеріалу в анодному камері в електричному полі електролізера або поза ним трохи впливає на швидкість і глибину вилуговування. Разом з тим, розміщення витравлюють матеріалу в елетролізере між анодом і катодом істотно збільшує електричний опір електролізера і відповідно до зростання споживання електроенергії. Було знайдено і, що кращим катодних матеріалом є активоване вугілля. У порівнянні з вуглеграфітові волокнистими матеріалами він дозволяє досягати менших залишкових концентрацій благородних металів в Католіт, мабуть, з сорбційними властивостями активованого вугілля.
В якості електроліту в цьому винаході на відміну від прототипу використовуються водні розчини хлориду натрію з концентрацією 10-25% і містять соляну кислоту або луг в кількості, необхідній для ведення процесу.
Запропонована сукупність ознак способу вилучення благородних металів і установки для його здійснення призводить до досягнення поставленого завдання.
Витяг благородних металів за пропонованим способом відбувається при циркуляції електроліту через вузол вилуговування і електролізер з засипним катодом одночасно, при цьому благородні метали накопичується на засипними катоді. Потім засипною катод вивантажується з електролізера для подальшої переробки, наприклад виробляють озолення матеріалу засипного катода, витягають метал або без вивантаження катода з електролізера. В останньому випадку благородний метал розчиняється шляхом пропускання електричного струму зворотної полярності і виходять досить концентровані розчини солей.
На кресленні зображена схема установки для реалізації запропонованого способу.
Установка містить електролізер 1 з засипним катодом 2 і нерозчинним анодом 3. Електролізер 1 забезпечений будь-яким відомим пристроєм для завантаження і вивантаження засипного катода 2 (на схемі не показано). Вузол вилуговування 4 пов'язаний лінією трубопроводів 5 з електролізером 1 для циркуляції електроліту між ними за допомогою використання відомих засобів, наприклад насоса 6.
Вузол вилуговування містить один або кілька реакторів 7, які забезпечені будь-якими відомими пристроями для завантаження і вивантаження витравлюють матеріалу (на схемі не показано).
Вузол вилуговування забезпечений камерою 8 для вимірювання pH, ємністю для електроліту 9 з регулятором автоматичного управління витрати 10. Реактор 7 для вилуговування в стаціонарному фільтруючому шарі частинок витравлюють матеріалу забезпечений розподільником потоку, наприклад лопатевою мішалкою. Реактор 7 при роботі з підтриманням матеріалу в підвішеному стані забезпечений відомими для цього засобами, використовуваними для цих цілей.
ВСТАНОВЛЕННЯ працює наступним чином
Певна порція матеріалу завантажується в реактор 7, через який циркулює електроліт по лінії трубопроводів 5 за допомогою насоса 6 через електролізер 1 з засипним катодом 2, заповненим гранулами активованого вугілля.
Частинки матеріалу в реакторі 7 безперервно суспендують при проведенні вилуговування в підвішеному шарі. Процес може проводитися і при стаціонарному фільтруючому шарі частинок каталізатора. Необхідна витрата електроліту з ємності 9 підтримується через регулятор витрати 10. Заданий режим проведення процесу може підтримуватися з використанням відомих автоматизованих систем управління.
Після накопичення на засипними катоді 2 достатньої кількості витягується металу катод 2 за допомогою спеціального пристрою, в якості якого можуть бути використані будь-які відомі пристрої для перевантаження сировини в реактор, перевантажується.
При анодному розчиненні металу процес зупиняють, зливають електроліт з електролізера 1, промивають засипною катод теплою водою, заповнюють електролізер розчином HCl або HNO 3 і змінюють полярність електричного струму на протилежну. При зміні полярності струму накопичений на засипними катоді метал поступово розчиняється.
Нижче наведені конкретні приклади здійснення запропонованого способу вилучення благородних металів.
приклад 1
Рекуперація паладію з відпрацьованого каталізатора в стаціонарному фільтруючому шарі (див. Креслення).
100 г відпрацьованого алюмопалладіевого каталізатора, що містить 1,8% паладію, після попередньої підготовки, у вигляді частинок розміром 0,8-2,0 мм, поміщають шаром висотою 15 см в реактор для вилуговування 7, з'єднаний з електролізером 1 з засипним катодом товщиною 4 см, заповненому гранулами активованого вугілля.
Електролітом служить 15% -ний водний розчин хлориду натрію, підкислений соляною кислотою, який за допомогою насоса 6 постійно циркулює між електролізером і реактором з витравлюють матеріалом. Через 11-12 годин виходить з реактора розчин мав залишкову концентрацію паладію в електроліті менше 1 мг / дм 3, ступінь вилучення паладію з відпрацьованого каталізатора за результатами аналізу залишку 99,6-98,9%.
Після кількох дослідів в вищевказаному режимі без заміни електроліту і катода активоване вугілля з обложеним металом витягують з електролізера, промивають водою від залишків електроліту, висушують при 120 o C і озолюють в муфельній печі при 600-650 o C. Отримують концентрат із вмістом паладію 96-97%.
приклад 2
Рекуперація паладію з відпрацьованого алюмопалладіевого каталізатора в суспензії.
100 г відпрацьованого алюмопалладіевого каталізатора, що містить 1,78% паладію, після попередньої підготовки, у вигляді порошку з розміром частинок менше 0,5 мм, суспендованих в реакторі з механічним перемішуванням в 600 см 3 аноліта, що надходить з електролізера, як в прикладі 1.
Суспензію в реакторі перемішують протягом 1,5 годин, після чого містить паладій розчин подають в проточний електролізер, паладій осідає на катоді, а анолит надходить для повторного вилуговування паладію з тієї ж порції матеріалу. Ступінь вилучення паладію склала 99,6%. По завершенні вилуговування паладію залишився носій вивантажують з апарату і продовжують процес з наступною порцією матеріалу, що містить благородний метал, як описано вище, без заміни електроліту і активованого вугілля в катодного камері електролізера. Після вилуговування паладію з кількох порцій сировини вміст засипного катода вивантажують, промивають водою, висушують і озолюють як в прикладі 1. Отримують концентрат, що містить 94,5% паладію.
приклад 3
Рекуперація платини з відпрацьованого каталізатора.
50 г відпрацьованого каталізатора дожигания органічних речовин у виробничих викидних газах, що містить 0,42% платини на керамічному стільниковому носії, у вигляді порошку з розміром частинок менше 0,5 мм, витравлюють в суспензії при відношенні Т: Ж = 1: 3,5 ( по масі) в реакторі, обладнаному механічною мішалкою і з'єднаному з проточним електролізером, як зазначено в прикладі 1. Електроліт - кислий розчин хлориду натрію - безперервно циркулює в системі між реактором і електролізером. Загальний обсяг електроліту в системі становить 140 см 3.
Процес триває протягом 9 годин до негативної якісної реакції на присутність платини в електроліті. Ступінь вилучення платини з аналізу залишку 98%.
приклад 4
Рекуперація благородних металів з алюмоплатінородіевого каталізатора.
Відпрацьований алюмоплатінородіевий каталізатор знешкодження вихлопних газів двигунів внутрішнього згоряння (дослідна партія), що містить 0,10% родію і 0,45% платини на оксиді алюмінію, у вигляді порошку з розмірами частинок менше 0,5 мм, порціями по 50 г обробляють так, як описано в прикладі 3.
Через 10 годин ступінь вилучення платини становить 95-96%, родію 80-85% (за результатами аналізів залишку). Сумарний вміст платини і родію в концентраті після озолення 95 мас.%.
приклад 5
Витяг срібла з відпрацьованого каталізатора в стаціонарному фільтруючому шарі.
200 г відпрацьованого оксидного каталізатора, що містить 4,3% срібла і оксиди заліза, кобальту, алюмінію і марганцю, після попередньої підготовки, у вигляді частинок розміром 0,8-2,0 мм, обробляють так само, як в прикладі 1, але електролітом служить 25% -ний розчин хлористого натрію з добавкою гідроксиду натрію до pH 8-10.
Через 40 годин ступінь вилучення срібла становить 95-97%, причому інші компоненти каталізатора практично не розчиняються.
Приклад 6 (прототип)
У способі вилучення благородних металів окремо проводять вилуговування в анодному відділенні електролізера з аніонообмінної мембраною. В якості електроліту використовують соляну кислоту з концентрацією 15%.
Потім отриманий після вилуговування розчин направляють на другу стадію в катодний камеру другого електролізера з катіонообменной мембраною. Потім проводять третю стадію і виділяють платину вилуговуванням анодним розчиненням.
Концентрація платини склала 226 мг / л, ступінь вилучення 98%.
Як видно з наведених прикладів, пропонований спосіб вилучення благородних металів і установка для його здійснення дозволяють витягати їх з високим ступенем, значно зменшується кількість стічних вод, установка проста в експлуатації, дозволяє організувати процес в безперервному режимі.
ЛІТЕРАТУРА
Патент РФ N 2042719, кл. C 22 B 3/24, 1995..
Авторське ссвідетельство СРСР N 395497, кл. C 25 C 7/00, 1973.
Патент США N 4775452, кл. C 25 F 5/00, 1988.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Спосіб вилучення благородних металів з відпрацьованих каталізаторів, шламів, концентратів та інших матеріалів з неорганічної основою, що включає вилуговування в електроліті, осадження металів в електролізері з засипним катодом і подальше виділення благородного металу з катода відомими методами, що відрізняється тим, що вилуговування благородних металів і осадження їх на засипними катоді проводять одночасно в одну стадію при циркуляції електроліту через стаціонарний фільтруючий або зважений шар частинок витравлюють матеріалу і електролізер з засипним катодом.
Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що в якості електроліту використовують водний розчин хлористого натрію з концентрацією 10-25 мас.%, Що містить соляну кислоту або луг.
Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що засипною катод містить активоване вугілля.
Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що виділення благородного металу виробляють озоленням матеріалу засипного катода або анодним розчиненням металу.
Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що в витравлюють матеріалі міститься платина, паладій, срібло, родій або їх суміші.
Установка для вилучення благородних металів з відпрацьованих каталізаторів, шламів, концентратів та інших матеріалів з неорганічної основою, яка містить вузол для вилуговування, електролізер для осадження металу з засипним катодом, нерозчинним анодом, регулюючу та запірну арматуру, яка відрізняється тим, що вузол вилуговування пов'язаний з електролізером для осадження металу з засипним катодом лінією трубопроводів із засобами забезпечення циркуляції електроліту між ними, причому вузол для вилуговування складається з одного або декількох реакторів, а засипною катод електролізера пов'язаний з пристроєм для його перевантаження.
Установка по п.6, що відрізняється тим, що реактор для вилуговування в стаціонарному фільтруючому шарі частинок витравлюють матеріалу забезпечений розподільником потоку.
Установка за п. 6, яка відрізняється тим, що реактор для вилуговування забезпечений засобами для підтримки матеріалу в підвішеному стані.
Установка за п. 6, яка відрізняється тим, що вузол вилуговування містить камеру для вимірювання pH, ємність для електроліту з регулятором витрати.
Установка за п. 6, яка відрізняється тим, що містить систему автоматичного управління.
Установка по п.6, що відрізняється тим, що містить пристрій для завантаження і вивантаження витравлюють матеріалу в апарат для вилуговування і перевантаження катода з електролізера.
Версія для друку
Дата публікації 07.11.2006гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.