２０１０年１１月　第３１卷第４期　贵金属　Ｐｒｅｃｉｏｕｓ　Ｍｅｔａｌｓ　ＮＯＶ．２０１０　Ｖｏ１．３１。Ｎｏ．４　

湿一火联合法从汽车尾气失效催化剂中提取　

铂族金属新工艺研究　

吴晓峰，汪云华，童伟锋　（昆明贵金属研究所，云南省贵金属材料重点实验室，云南　昆明６５０１０６）　

摘要：针对活性组分溶解法从汽车尾气失效催化剂中提取铂、钯、铑，其浸出残渣存在贵金属含量高、　回收率低的问题进行研究，提出了湿一火联合法从汽车尾气失效催化剂中提取铂、钯、铑的新技术方　

案，采用该５－艺可使铂、钯、铑的回收率较活性组分溶解法分别提高了２３．５３％、２．８０％和１８．８１％。　关键词：冶金技术；汽车失效催化剂；回收；铂；钯；铑；湿一火联合法　

中图分类号：ＴＦ８３文献标识码：Ａ　文章编号：１００４—０６７６（２０１０）０４—００２４—０５　

Ａ　Ｎｏｖｅｌ　Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ＰＧＭ　ｆｒｏｍ　Ｓｐｅｎｔ　Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ　Ｃａｔａｌｙｓｔ　

Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ　ｂｙ　Ｗｅｔ－－ｆｉｒｅ　Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　Ｃｏｍｂｉｎｅｄ　Ｍｅｔｈｏｄ　

ＷＵ　Ｘｉａｏｆｅｎｇ，ＷＡＮＧ　Ｙｕｎｈｕａ，ＴＯＮＧ　Ｗｅｉｆｅｎｇ　（Ｙｕｎｎａｎ　Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｐｒｅｃｉｏｕｓ　Ｍｅｔａｌ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｋｕｎｍｉｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｐｒｅｃｉｏｕｓ　Ｍｅｔａｌｓ，Ｋｕｎｍｉｎｇ　６５０１０６，Ｙｕｎｎａｎ，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒ　ａｃｔｉｖｅ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ　ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｔｏ　ｅｘｔｒａｃｔ　ｐｌａｔｉｎｕｍ，ｐａｌｌａｄｉｕｍ　ａｎｄ　ｒｈｏｄｉｕｍ　ｆｒｏｍ　ｓｐｅｎｔ　ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ　ｅｘｈａｕｓｔ　ｃａｔａｌｙｓｔ，ｔｈｅｒｅ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ｐｒｅｃｉｏｕｓ　ｍｅｔａｌｓ　ｉｎ　ｌｅａｃｈｉｎｇ　ｒｅｓｉ—　ｄｕｅｓ　ａｎｄ　ｌｏｗ　ｒｅｃｏｖｅｒｙ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｗｉｌｌ　ａｄｄｒｅｓｓ　ｔｈｅ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｐｒｏｂｌｅｍ．Ａ　ｎｅｗ　ｗｅｔ—ｆｉｒｅ　ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｐｒｏｃｅｓｓ　

ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｐｌａｔｉｎｕｍ，ｐａｌｌａｄｉｕｍ　ａｎｄ　ｒｈｏｄｉｕｍ　ｒｅｃｏｖｅｒｙ　ｒａｔｅ　ｂｙ　２３．５３％，　

２．８０％ａｎｄ　１８．８１％，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｓｕｐｅｒｉｏｒ　ｔｏ　ｔｈｅ　ａｃｔｉｖｅ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ　ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ；ｓｐｅｎｔ　ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ　ｅｘｈａｕｓｔ　ｃａｔａｌｙｓｔ；ｒｅｃｏｖｅｒｙ；Ｐｔ；Ｐｄ；Ｒｈ；ｗｅｔ—ｆｉｒｅ　ｃｏｍｂｉｎｅｄ　

ｍｅｔｈｏｄ　

汽车尾气催化剂作为铂族金属最大的应用领域　之一，每年都消耗大量的铂族金属。同时，每年也产　

生大量的汽车尾气失效催化剂，不仅数量大、其铂族　金属含量比最富的矿体含量高得多，而且提取流程　相对较短。因此，汽车尾气失效催化剂已成为铂族　金属最重要的二次资源　，世界上各主要工业发达　国家都很重视汽车尾气失效催化剂的回收　Ｊ。　

国内外从汽车尾气失效催化剂回收铂族金属的　主要方法有等离子熔炼法＿３　Ｊ、火法氯化与挥发法、铜　

捕集法　Ｊ、加压氰化法　、活性组分（即铂族金属）　溶解法　等，用于现行工业生产的主要是等离子熔　炼法和活性组分溶解法。我国一些企业主要采用活　

性组分溶解法回收汽车尾气失效催化剂中的铂、钯、　

铑，活性组分浸出的最大问题是铂族金属提取率不　稳定，常有１０％～１５％的波动。原因可解释为；汽　车尾气催化剂在使用过程中，由于铂族金属微粒被　

周围的载体包裹，阻碍了提取，特别是铑的氧化物　（Ｒｈ　０　）在大多数氧化剂存在的酸性溶液中事实上　

是不溶解的，而铑的价值占了铂族金属价值的很大　

部分，这也是采用活性组分溶解法回收汽车失效催　

收稿１３期：２０１０—０１一ｌ３　基金项目：云南省社会发展计划（院所技术开发专项）资助项目（２００８ＣＦ００１）。　第一作者简介：吴晓峰，男，高级工程师，从事贵金属冶金研究工作。Ｅ—ｍａｉｌ：ｗｕｘｉａｏｆｅｎｇｙｘ＠１６３．ｃｏｒｎ。

　第４期　吴晓峰等：湿一火联合法从汽车尾气失效催化剂中提取铂族金属新工艺研究　

化剂中贵金属回收率不可能高的原因。通常含铂、　

钯、铑１０００　ｇ／ｔ的汽车尾气失效催化剂，采用活性组　分溶解法提取贵金属后，浸出残渣仍含有贵金属约　

为１００　ｇ／ｔ。作者采用湿一火联合法从汽车尾气失　效催化剂中提取铂、钯、铑的新技术（已申报国家发　

明专利，申请号：２００９１００９４３１７．５），其中用火法捕集　浸出残渣中的贵金属，可大幅度提高贵金属回收率。　

１　工艺流程及原理　

１．１工艺流程　首先将汽车尾气失效催化剂破碎，用盐酸加氧　化剂进行选择性浸出，浸出液置换获得贵金属精矿，　

浸出渣通常含有约１００　ｇ／ｔ的贵金属。将浸出渣与　捕集剂、造渣剂、添加剂混合进行熔炼，捕集浸出渣　

中的贵金属，对得到的捕集物进行贵贱金属分离后　获得贵金属精矿。将火法得到的贵金属精矿与湿法　得到的贵金属精矿合并，贵金属精矿经溶解，贵金属　

相互分离、精炼，得到铂、钯、铑产品，工艺流程如图　

１所示。　

汽车尾气失效催化剂　

氯化液　化荆　

残渣　

嚣换液　铂钯铑精矿　富集物　

铂钯铑精矿　贱金属浸　液　

监　

图１　湿一火联合法从汽车尾气失效催化剂中提取贵金属工艺流程　

Ｆｉｇ．１　Ｗｅｔ—ｆｉｒｅ　ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｍｅｔｈｏｄ　ｔｏ　ｅｘｔｒａｃｔ　ｐｒｅｃｉｏｕｓ　ｍｅｔａｌｓ　ｆｒｏｍ　ｓｐｅｎｔ　ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ　ｃａｔａｌｙｓｔ　ｐｒｏｃｅｓｓ　

１．２工艺原理　汽车尾气催化剂在使用过程中，铂族金属微粒　

周围的载体　一Ａ１　０，在１１５０￣Ｃ以上时转变为０【一　

Ａ１　０，，而冷却时某些微粒被Ｑ—Ａ１　Ｏ　包裹，阻碍　了提取。用活性组分溶解法从汽车尾气催化剂中回　

收铂族金属存在的问题是不仅铂钯由于载体包裹浸　

出率不高，而且难以获得铑的高回收率，其原因是适　当氧化剂存在下的盐酸溶液可溶解催化剂中铂、钯　及其氧化物，但在大多数氧化剂存在的酸性溶液中　

铑的氧化物（Ｒｈ　０　）事实上是不溶解的。通过熔炼　捕集可将浸出残渣中的贵金属捕集回收，其原理是　

在高温下各种组分重新分解组合，包裹贵金属的载　体与造渣剂结合进入渣相，铂钯铑及其氧化物被还　

原与捕集剂结合进入合金相，从而达到将浸出残渣　中的贵金属回收的目的。

　贵金属　第３１卷　

２　实　验　

２．１实验原料及设备　实验所用物料全部为一４０目占９５％以上的汽　

车尾气失效催化剂粉体，其成分见表１。　ＳＳＸ２—１２—１６型电阻炉，上海意丰电炉有限公　司；Ｆ２ＨＡ型恒温浴锅，上海申生科技有限公司；ＳＨＺ　

一２０００型双配套循环水式多用真空泵，巩义市予华　

仪器有限责任公司。　

表１　实验原料成分分析结果　

Ｔａｂ．１　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｒａｗ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　

２．２实验方法　２．２．１　物相重构：每次取汽车尾气失效催化剂浸出　残渣１００　ｇ，加入等量的捕集剂、造渣剂和还原剂，用　混料机混匀后装入粘土石墨坩埚中，置于高温电阻　

炉内升温熔炼，熔炼完成后取出，冷却至室温后将熔　炼好的物料倒出。这时熔体分为贵金属合金和熔炼　

渣两相，将合金相和渣相在制样机中制样，样品送分　析检测其中铂、钯、铑的含量。　２．２．２贵贱金属分离：取熔炼所得合金采用制样机　制粉，每次称取贵金属合金粉１ｏｏ　ｇ，将其加到已配　

制好的硫酸溶液中，置于恒温水浴锅内，搅拌反应，　到一定时间后停止实验。溶液过滤，滤渣洗涤３次　

后烘干称重，滤液量体积，取样分析其中铂、钯、铑的　含量。　２．３分析　固体样品中的贵金属含量采用火试金法测定，　贱金属用化学法，以抛弃物分析数据来计算金属的　回收率。　

３　结果与讨论　

３．１熔炼温度对贵金属捕集的影响　

实验操作如２．２．１，在其它条件相同下，熔炼温　

度分别于１２５０、１３００、１３５０、１４００和１４５０ｏＣ恒温０．５　ｈ，熔炼完成后，将渣相在制样机中制样，样品送分析　

检测其中铂、钯、铑的含量，结果如图２所示。　０　

捌　把　蹬　

≤ｇ　

温度／℃　

图２　熔炼温度对贵金属捕集的影响　

Ｆｉｇ．２　Ｍｅｌｔｉｎｇ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｉｍｐａｃｔ　ｏｆ　

ｐｒｅｃｉｏｕｓ　ｍｅｔａｌ　ｔｒａｐ　（１　Ｐｔ，２　Ｒｈ，３　Ｐｄ）　

由图２可知，熔炼渣中铂、钯、铑的含量随温度　增加而降低，当温度升高到１４００￣Ｃ时，熔炼渣中铂、　

钯、铑的含量分别下降到＜０．５、＜０．５和０．６５　ｇ／ｔ，　说明熔炼温度应大于１４００＂Ｃ。继续升高熔炼温度至　１４５０￣（２时，铂、钯、铑的含量变化不大，但提高熔炼温　

度将增加能耗，故熔炼温度选择１４００ｏＣ为佳。　３．２熔炼时间对贵金属捕集的影响　实验操作如２．２．１，在其它条件相同下，于　

１４００￣（２分别恒温５、ｌ０、２０、３０和６０　ｒａｉｎ，熔炼完成后　将渣相在制样机中制样，样品送分析检测铂、钯、铑　

的含量，结果如图３所示。

　第４期　吴晓峰等：湿一火联合法从汽车尾气失效催化剂中提取铂族金属新工艺研究　２７　

囊嬲　把　蹬　

根　

时间／ｍｉｎ　

图３　熔炼时间对贵金属捕集的影响　Ｆｉｇ．３　Ｍｅｌｔｉｎｇ　ｔｉｍｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｉｍｐａｃｔ　ｏｆ　

ｐｒｅｃｉｏｕｓ　ｍｅｔａｌ　ｔｒａｐ　（１　Ｐｔ，２　Ｒｈ，３　Ｐｄ）　由图３可见，熔炼渣中铂、钯、铑的含量随熔炼　

时间的延长而降低，当熔炼时间为３０　ｍｉｎ时，熔炼渣　中铂、钯、铑的含量分别降＜０．５、＜０．５和０．６５　ｇ／ｔ，　继续延长熔炼时间至６０　ｍｉｎ，铂、钯、铑的含量变化　

不大，但延长熔炼时间将增加能耗，故熔炼时间选择　

３０　ｍｉｎ为佳。　３．３熔炼最佳条件及平行实验　实验操作如２．２．１，在其它条件相同下，选择优　化条件实验确定的最佳熔炼温度１４００￣Ｃ和熔炼时间　３０　ｍｉｎ，分别进行３组实验，熔炼完成后将得到渣相　

分别在制样机中制样，样品送分析检测铂、钯、铑的　含量，结果如表２所示。　

表２小型最佳条件平行实验　Ｔａｂ．２　Ｏｐｔｉｍａｌ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　ｓｍａｌｌ　ｓｃａｌｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ｉｎ　ｐａｒａｌｌｅｌ　

由表２可知，３组最佳条件平行实验熔炼渣中　铂、钯、铑的含量基本相同，故小型试验的最佳条件　

具有再现性，渣中贵金属含量都小于１　ｇ／ｔ，说明残渣　中的贵金属通过熔炼得到有效捕集，熔炼渣可直接　

废弃。１００　ｇ残渣熔炼捕集后得到贵金属合金重为　４５．２８　ｇ，富集倍数２．２１倍。　

３．４贵贱金属分离　为了提高湿一火联合法从汽车尾气失效催化剂　

中提取铂族金属的环保效果，方案设计将贵贱金属　分离后的贱金属溶液制备成ＦｅＳＯ　・７Ｈ：Ｏ副产品，　提高了生产工艺的附加值，同时溶液可循环使用，无　

废液排放。因此，贵贱金属分离工序分为两段浸出，　

～段浸出使铁过量，获得高铁低酸度的硫酸亚铁溶　

液，以利于制备成ＦｅＳＯ　・７Ｈ　Ｏ副产品；二段浸出酸　过量，使合金中的贱金属尽可能的分离，获得高品位　

贵金属精矿，以便进行贵金属精炼，获得铂、钯、铑的　产品，浸出液再返一段浸出。一段、二段浸出结果如　表３、４所示。　

表３一段浸出最佳条件平行实验结果　

Ｔａｂ．３　Ｏｐｔｉｍａｌ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　ａ　ｌｅａｃｈｉｎｇ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｐａｒａｌｌｅｌ