СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ДЕЗАКТИВИРОВАННЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ НА НОСИТЕЛЯХ ИЗ ОКСИДА АЛЮМИНИЯ, СОДЕРЖАЩИХ МЕТАЛЛЫ ПЛАТИНОВОЙ ГРУППЫ И РЕНИЙ

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

Катализаторы, содержащие платиновые металлы на носителях из оксида алюминия широко используются в нефтехимической, химической и ряде других областей промышленности. Содержание платины (палладия) в различных марках катализаторов изменяется от 0,05 до 2,0%. В некоторых марках катализаторов наряду с платиной содержится рений.

В процессе эксплуатации катализаторы постепенно теряют свою каталитическую активность и поступают в металлургическую промышленность на переработку с целью извлечения ценных компонентов.

Известен способ извлечения платины и рения из отработанных катализаторов (Тематический обзор. Извлечение ценных металлов из отработанных гетерогенных катализаторов, ЦНИИТЭнефтехим, М., 1988, с.22). Катализаторы подвергают окислительному обжигу при 300-500°C для выжигания углерода. Затем обожженный катализатор выщелачивают в соляной кислоте или «царской водке» при температурах 20-90°C. Из полученного раствора ценные компоненты извлекают способом ионного обмена.

Одним из главных недостатков данного способа (как и многих других гидрометаллургических способов) является очень низкая скорость фильтрации пульпы.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ переработки катализаторов, содержащих металлы платиновой группы и рений на носителях из оксида алюминия, согласно которому отработанные катализаторы подвергают обжигу при температуре 600°C, обожженный продукт выщелачивают в серной кислоте. В полученную пульпу при температуре 80-90°C добавляют влажный концентрат пыли электрофильтров аффинажного производства, а затем проводят цементацию порошком алюминия и фильтруют. Раствор поступает на сорбционное извлечение рения, а осадок на сушку и последующую обогатительно-разделительную плавку (Патент №2306347 (Россия). Способ переработки катализаторов, содержащих платиновые металлы и рений на носителях из оксида алюминия. / Темеров С.А., Ефимов В.Н.). Данный способ принят в качестве прототипа.

К недостаткам способа - прототипа следует отнести следующие моменты. Концентрат пыли электрофильтров является внутренним промпродуктом аффинажного производства. В его состав входят все металлы платиновой группы, серебро, а также ряд неблагородных элементов в виде различных химических соединений, в том числе и растворимых в кислотах. При введении концентрата пыли электрофильтров в кислотный раствор часть содержащихся в нем благородных металлов переходит в раствор. В связи с этим, на последующей операции цементации требуется дополнительный расход порошка алюминия на восстановление перешедших в раствор из концентрата пыли электрофильтров благородных металлов. Кроме того, часть перешедших в раствор металлов находится в виде прочных химических соединений и при последующей обработке порошком алюминия количественного выделения их в осадок добиться не удается. Тем самым некоторая часть благородных металлов безвозвратно теряется со сбросовыми растворами. Одновременно возрастает масса нерастворимого остатка и значительно усложняется его дальнейшая переработка.

Технический результат, на достижение которого направлен предлагаемый способ, заключается в использовании таких реагентов, которые позволяют эффективно отделить нерастворимый остаток от раствора, снизить расходы на фильтровальные материалы, затраты на извлечение ценных компонентов из полученных растворов и вместе с тем, не имеют перечисленных недостатков, присущих способу-прототипу.

Заданный технический результат достигается тем, что в известном способе переработки дезактивированных катализаторов на носителях из оксида алюминия, содержащих металлы платиновой группы и рений, включающем обжиг катализаторов, выщелачивание обожженного продукта в кислотной среде, введение в полученную пульпу реагентов для улучшения фильтрации, отделение нерастворимого остатка от раствора фильтрацией, извлечение из раствора металлов платиновой группы и рения известными методами, перед фильтрацией пульпу обрабатывают водным раствором флокулянта катионного типа на основе полиакриламида, полученную реакционную смесь выдерживают без перемешивания до разделения твердой и жидкой фаз, декантацией отделяют осветленную часть раствора, а в сгущенную пульпу вводят бумажную массу (отходы производства бумаги, макулатура, салфетки, туалетная бумага, фильтровальная бумага и др.) в количестве 10-20 (кг/м³) пульпы, перемешивают и фильтруют.

Сущность способа заключается в следующем. При выщелачивании обожженного катализатора в кислотной среде, в частности - соляной кислоте с добавкой в качестве окислителя азотной кислоты - образуется пульпа, содержащая коллоидные частицы оксида алюминия. При обработке такой пульпы водным раствором флокулянта катионного типа на основе полиакриламида и выдерживания реакционной смеси без перемешивания происходит разделение системы на осветленный кислотный раствор и сгущенную пульпу. Большая часть осветленного раствора после этого легко отделяется простой декантацией. Сгущенная пульпа представляет собой гелеобразную массу, содержащую раствор, которая очень медленно фильтруется. Специально проведенные исследования показали, что скорость фильтрации резко увеличивается, если в сгущенную пульпу ввести 10-20 (кг/м³) бумажной массы (отходы производства бумаги, макулатура, салфетки, туалетная бумага, фильтровальная бумага и др.) и перемешать.

Достижение технического результата обеспечивается при величине добавки бумажной массы от 10 до 20 кг/м³ сгущенной пульпы (в расчете на сухую массу бумажной массы).

При добавлении менее 10 кг бумажной массы на 1 м³ сгущенной пульпы снижается скорость фильтрации. Добавление более 20 кг бумажной массы на 1 м³ сгущенной пульпы нецелесообразно, так как ведет к не производительному расходу бумажной массы, возрастанию массы нерастворимого остатка и снижению эффективности использования фильтровального оборудования.

Пример использования процесса:

Взяли 100 г дезактивированного катализатора на носителе из оксида алюминия, содержащего 0,27% платины и 0,32% рения, и прокалили в электропечи в атмосфере воздуха при температуре 600°C в течение 1 ч. Обожженный продукт распульповали в 200 мл воды, добавили 3 мл азотной кислоты (d=1.40 г/см³) и 600 мл соляной кислоты (d=1.18 г/см³). Пульпу при перемешивании и температуры 90°C выдержали в течение 4 часов, после этого охладили до температуры 30°C. Получили 780 мл пульпы в которую ввели 0.1% водный раствор флокулянта катионного типа на основе полиакриламида (торговая марка «ZETAG»). Полученную реакционную смесь выдержали без перемешивания в течение 0.5 часа, затем декантацией отделили 650 мл осветленного раствора. В оставшиеся 130 мл сгущенной пульпы ввели 1.6 г фильтровальной бумаги, пульпу перемешали в течение 0.5 часа, после этого отфильтровали с помощью лабораторной колбы Бунзена, воронки Бюхнера и бумажного фильтра. Растворы объединили. Удельная скорость фильтрации составила 188.3 л/(м²*ч). Это в 5-7 раз выше, чем в способе-прототипе (в сопоставимых условиях).

Получено 14.4 г влажного нерастворимого остатка (w=35%) и 764 мл раствора, содержащего 349 мг/л платины и 410 мг/л рения. Таким образом, в раствор перешло около 99% платины и рения. Раствор направили на обработку тиосульфатом натрия с получением коллективного сульфидного концентрата и последующим выделением из него рения и платины известными способами.

Использование предполагаемого изобретения при переработке катализаторов, содержащих платиновые металлы и рений, позволяет упростить и значительно ускорить отделение кислотного раствора от нерастворимого остатка фильтрацией, снизить расход фильтровальных материалов и затрат на переработку образующихся промпродуктов.