王聰 孫英葵

摘 ?要：鉑族金屬作為我國重要的稀有資源，若想實(shí)現(xiàn)資源的有效利用，必須要關(guān)注石化行業(yè)鉑族金屬廢催化劑的回收處理工作。該文以現(xiàn)階段石化行業(yè)發(fā)展情況為基礎(chǔ)，結(jié)合近年來鉑族金屬廢催化劑的應(yīng)用特點(diǎn)，分析石化行業(yè)鉑族金屬廢催化劑回收技術(shù)的內(nèi)容及應(yīng)用，以此在獲取更多戰(zhàn)略物資的基礎(chǔ)上，為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：石化行業(yè) ?鉑族金屬廢催化劑 ?催化劑 ?回收技術(shù)

中圖分類號(hào)：TQ426 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1672-3791（2019）05（c）-0064-02

鉑族金屬以其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，成為現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的重要戰(zhàn)略物資。在我國石化行業(yè)穩(wěn)步發(fā)展中，隨著鉑族金屬廢料數(shù)量的增加，特別是石化行業(yè)中應(yīng)用催化劑廢料也會(huì)隨市場發(fā)展提高，這樣不僅會(huì)威脅工業(yè)周邊環(huán)境，且會(huì)產(chǎn)生大量不必要的資源損耗。因此，在生態(tài)環(huán)保和綠色生產(chǎn)理念提出后，石化行業(yè)要在處理工業(yè)鉑族金屬廢催化劑時(shí)，科學(xué)引用回收技術(shù)，以此在控制工業(yè)生產(chǎn)對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生威脅的同時(shí)，獲取更多有效的鉑族金屬材料，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)預(yù)期設(shè)定的石化行業(yè)發(fā)展目標(biāo)。下面對(duì)石化行業(yè)鉑族金屬廢催化劑回收技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行研究。

1 ?背景介紹

從改革開放開始，我國石化行業(yè)產(chǎn)生了翻天覆地的變化。隨著油氣生產(chǎn)加工規(guī)模的拓展，促使石油石化工業(yè)體系與世界經(jīng)濟(jì)進(jìn)行了深度接軌，行業(yè)體制機(jī)制逐漸從計(jì)劃經(jīng)濟(jì)值換變?yōu)槭袌鼋?jīng)濟(jì)，其中涉及到的科技水平也進(jìn)入到世界前列，企業(yè)國際競爭水平越來越高。而鉑族金屬作為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略物資，我國已有鉑族金屬資源卻非常稀少，現(xiàn)有儲(chǔ)量只占據(jù)世界探明儲(chǔ)量的0.6%，且品位極低，鉑族金屬年產(chǎn)量只有數(shù)噸?，F(xiàn)階段，隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)水平的持續(xù)優(yōu)化，有關(guān)鉑的需求量也在持續(xù)上升，其中有90%都需要從國外進(jìn)口，這也促使我國成為世界鉑族金屬消費(fèi)第一大國。但了解當(dāng)前石化行業(yè)發(fā)展情況可知，隨著鉑族金屬應(yīng)用量的增加，相應(yīng)廢料的產(chǎn)生量也在提升，如各類含鉑催化劑數(shù)量可以達(dá)到數(shù)千噸，每年報(bào)廢量約有1000t，此時(shí)石化行業(yè)產(chǎn)生的大量含鉑廢催化劑也成為獲取鉑族金屬的重要平臺(tái)。通過加大對(duì)石化廢催化劑中回收鉑工藝及理念的研究，可以激起社會(huì)各界的關(guān)注，有助于為構(gòu)建和諧發(fā)展社會(huì)奠定基礎(chǔ)[1]。

2 ?石化行業(yè)鉑族金屬廢催化劑的回收工藝分析

2.1 全溶法

這種方法是指，通過將載體和鉑全部溶出到溶液中，使用離子交換法，富集其中的鉑。這種技術(shù)作為我國現(xiàn)有鉑族金屬廢催化劑回收工作的主要技術(shù)之一，很多石化企業(yè)都在使用中，獲取了大量的鉑族金屬，并構(gòu)建了多個(gè)可以年處理廢鉑重整催化劑100t/200t的生產(chǎn)線。了解當(dāng)前應(yīng)用情況可知，這種工藝具備成本低、適應(yīng)性強(qiáng)且操作便捷、沒有污染、綜合利用率高等優(yōu)勢，最終獲取的鉑的回收率可以達(dá)到98%以上。簡單來說，這種技術(shù)在操作時(shí)，主要應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：其一，通過在500℃～600℃的高溫下對(duì)含鉑廢料催化劑進(jìn)行焙燒除碳;其二，按照一定比例對(duì)廢催化劑、混酸及氧化劑進(jìn)行混合;其三，在100℃下反應(yīng)4h;其四，在載體和油價(jià)金屬都溶出后，浸出液可以在特種陰離子交換樹脂中實(shí)施富集;其五，樹脂飽和的情況下，使用每升0.1moL的鹽酸進(jìn)行洗滌，并使用堿進(jìn)行淋洗，交換尾液含量小于每升1mL[2]。

廢催化劑載體中包含很多吸附碳、炭及有機(jī)物，其中炭對(duì)鉑離子具有吸附性，因此在溶解廢料時(shí)很容易出現(xiàn)鉑離子分散現(xiàn)象，影響最終鉑族金屬的溶出。由此，通過預(yù)先焙燒，可以有效清除碳，以此為后續(xù)工藝操作奠定基礎(chǔ)。同時(shí)，溶解時(shí)，會(huì)引用氧化鋁的溶解與鉑的氧化反應(yīng)進(jìn)行操作，而交換過程是指溶液中鉑絡(luò)合離子和樹脂產(chǎn)生交換反應(yīng)，其他離子不被樹脂吸附，最終進(jìn)入尾液流出。在樹脂吸附達(dá)到飽和的情況下，負(fù)載鉑的樹脂引用20%的高氯酸作為淋洗劑，并結(jié)合氯化銨沉淀法進(jìn)行多次精制，而氯鉑酸銨沉淀在煅燒之后，就會(huì)成為海綿鉑，其不僅能用來制作鉑金屬產(chǎn)品，還可以生產(chǎn)多種類型的化合物鹽類。

2.2 載體溶解法

這種方法是指，使用酸或堿對(duì)載體實(shí)施全部溶解，鉑存在不溶渣中，再從富鉑渣中獲取鉑族金屬，因此一般會(huì)分成兩種方法，一種為酸溶法，另一種為堿溶法。通過加入一定濃度的硫酸，在100℃下反應(yīng)2h，此時(shí)氧化鋁差不多已經(jīng)全部溶解，而鉑也將富集在渣中，且不相溶。富鉑渣鉑的含量控制在10%～30%之間，在600℃下焙燒，硝基鹽酸溶解造液，并添加氯化銨進(jìn)行多次沉鉑，最終煅燒就可以獲取海綿鉑，亦或是使用水合肼可以在還原中獲取純鉑。因?yàn)檩d體在溶解時(shí)，會(huì)在浸出液中出現(xiàn)少量鉑，所以可以添加適宜的活性炭或還原劑，將浸出液中的Pt含量降低到每升1mL。由于氧化鋁是具備兩種性質(zhì)的氧化物，也可以與堿發(fā)生反應(yīng)，構(gòu)成容易溶于水的鹽，這樣有助于與貴金屬分離。而堿溶法中最常引用的堿有碳酸鈉、氫氧化鈉等，在浸出液Pt含量低于每升1mL的情況下，鉑族金屬富集工作可以達(dá)到8～12倍，且回收率能有95%。

2.3 選擇性浸出活性組分法

這種方法是指，載體不溶，只能通過選擇性溶出鉑。由于在多種氧化鋁晶型中，只有α一氧化鋁不會(huì)在酸中溶解，因此會(huì)選擇高溫焙燒的方法，將基體轉(zhuǎn)變?yōu)樗岵蝗芫?，而后氯化浸出鉑，最終可以結(jié)合陰離子交換樹脂等方式，富集含鉑溶液中的鉑。石化行業(yè)在引用此種工藝進(jìn)行處理操作時(shí)，鉑回收率將大于等于95%，且不溶基體中殘留的鉑含量將會(huì)低于0.05%。

2.4 焚燒法

這種方法是指，使用焙燒爐實(shí)施中溫焙燒，結(jié)合濕法分離處理富鉑灰，并獲取純鉑。Pt/C催化劑的載體屬于活性炭，此時(shí)為了更好地富集鉑，直接進(jìn)行焚燒除碳的方法具備可行性，但直接操作，碳燃燒若是不充分，將會(huì)出現(xiàn)很多黑煙，嚴(yán)重降低了鉑的提取率，因此可以添加一定比例的黏土和熟石灰，將兩者作為燃燒助劑，有助于更好地控制黑煙的出現(xiàn)，且將焙燒溫度控制到400℃以下。富鉑灰在一定條件下引用硝基鹽酸進(jìn)行溶解，鉑絡(luò)合進(jìn)入溶液，且經(jīng)過水解沉淀等工序后，就能獲取優(yōu)質(zhì)純鉑。在焚燒時(shí)，煙氣凈化系統(tǒng)很多都屬于濕式水膜收塵器，且有助于石化行業(yè)在廢水渣泥當(dāng)中回收鉑[3]。

3 ?未來發(fā)展趨勢

了解當(dāng)前世界鉑族金屬儲(chǔ)量可知，其可以達(dá)到7萬～8萬t之間，其中南非鉑族金屬的儲(chǔ)量處于世界首位，其次為俄羅斯、美國及加拿大，四國儲(chǔ)量占據(jù)了世界總儲(chǔ)量的99%。這對(duì)我國鉑族金屬資源緊缺的現(xiàn)象而言，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展中，資源矛盾將會(huì)越發(fā)明顯。當(dāng)前，雖然鉑回收技術(shù)已經(jīng)越發(fā)嫻熟，但受鉑獨(dú)特化學(xué)惰性的影響，導(dǎo)致其回收工藝路線較長，且副產(chǎn)品非常多，這就要求工作人員及時(shí)縮短工藝步驟，控制處理過程中對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，進(jìn)而加強(qiáng)有價(jià)金屬的綜合利用水平。因此，在經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展背景下，做好廢催化劑綜合回收及開發(fā)應(yīng)用平臺(tái)，研究其中包含的核心技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)的重要工作，對(duì)獲取長遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益具有積極作用。

4 ?結(jié)語

綜上所述，鉑族金屬廢催化劑回收技術(shù)作為石化行業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要工作，不僅可以有效解決當(dāng)前石化行業(yè)發(fā)展涌現(xiàn)出的大量問題，還能為構(gòu)建和諧發(fā)展社會(huì)環(huán)境奠定基礎(chǔ)。因此，在新時(shí)代背景下，我國石化行業(yè)要加大對(duì)鉑族金屬廢催化劑回收技術(shù)的探索力度。

參考文獻(xiàn)

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