Унаа катализаторлорунан баалуу металлдарды алуу үчүн жогорку температурадагы цианиддөө процесси

тааныштыруу

Платина (Pt), палладий (Pd) жана родий (Rh) сыяктуу платина тобунун металлдары (PGM) ар кандай тармактарда чоң мааниге ээ. Автоунаа өнөр жайында алар автоунаалардын түтүнүнөн чыккан зыяндуу чыгарууларды азайтуу үчүн зарыл болгон каталитикалык өзгөрткүчтөрдө чечүүчү ролду ойношот. Бирок, PGMдер жаратылышта сейрек кездешет жана бирдей эмес бөлүштүрүлгөн, ал эми аларды баштапкы рудалардан алуу көп учурда татаал жана кымбат. Натыйжада, колдонулган автоунаа катализаторлору сыяктуу экинчи булактардан PGMдерди калыбына келтирүү барган сайын көңүл бурууда. Бул максатта жогорку температурада цианидди чайкоо потенциалдуу ыкма катары пайда болууда.

Автомобилдик катализаторлордо PGMлердин ролу

Автоунаа каталитикалык конвертерлери көмүртек кычкылы (CO), углеводороддор (HC) жана азот кычкылы (NOx) сыяктуу чыккан газдардагы уулуу булгоочу заттарды көмүр кычкыл газы (CO₂), азот (N₂) жана суу (H₂O) сыяктуу азыраак зыяндуу заттарга айландыруу үчүн иштелип чыккан. PGMдер бул конвертерлердин негизги активдүү компоненттери болуп саналат. Мисалы, Pt жана Pd CO жана HCди кычкылдандыруу үчүн натыйжалуу, ал эми Rh негизинен NOxти калыбына келтирүү үчүн колдонулат. Автоунаа өнөр жайында PGMдерге суроо-талап чоң. 1990-жылы автомобиль катализаторлорун өндүрүүдө 1.3 миллион унция платина, 230 000 унция палладий жана 330 000 унция родий колдонулган. Автоунаа өнөр жайынын жылдар бою тынымсыз өсүшүн эске алганда, колдонулган катализаторлордогу PGMдердин жалпы көлөмү өтө чоң, бул аларды баалуу экинчилик ресурска айлантат.

Жогорку температурадагы цианидди эритүүнүн принциптери

Цианид комплекси

Цианидди эритүү тоо-кен өнөр жайында, өзгөчө алтынды казып алуу үчүн кеңири колдонулган. Принцип цианид иондорунун (CN⁻) кээ бир металлдар менен туруктуу комплекстерди түзүү жөндөмүндө жатат. PGM учурда, жогорку температурада жана тиешелүү щелочтук шарттарда CN⁻ Pt, Pd жана Rh менен реакцияга кирип, эрүүчү цианиддик комплекстерди түзө алат. Бул комплекстүү реакция PGMлерди катализатордун катуу матрицасынан эритмеге эритип, кийинки бөлүү жана калыбына келтирүү процесстерин жеңилдетет.

Жогорку - Температураны жогорулатуу

Жогору температуранын шарттары эритүү процессин илгерилетүүдө маанилүү роль ойнойт. Температураны жогорулатуу реакциянын кинетикасын тездетет. Жогорку температурада PGM бөлүкчөлөрүнүн бетине цианид иондорунун диффузия ылдамдыгы жогорулап, химиялык реакциялар тезирээк жүрөт. Мисалы, изилдөөлөр көрсөткөндөй, PGMлерди автомобиль катализаторлорунан жогорку температурада цианид менен жууп алууда температураны 100 °Cден 150 °Cге чейин жогорулатуу Pd жана Pt. Бирок, өтө жогорку температуралар, мисалы, энергия керектөөнүн көбөйүшү жана мүмкүн болуучу терс реакциялар сыяктуу кээ бир кыйынчылыктарды алып келиши мүмкүн экенин белгилей кетүү керек.

Автомобиль катализаторлору үчүн жогорку температурадагы цианидди эритүү процесси

Катализаторлорду алдын ала тазалоо

Жогорку температурадагы цианидди эритүү процессинин алдында колдонулган автомобиль катализаторлору адатта алдын ала тазалоодон өтүшү керек. Бул кадам суюлтуунун натыйжалуулугун жогорулатуу үчүн абдан маанилүү болуп саналат. Биринчиден, катализаторлор физикалык жактан майдаланат жана бөлүкчөлөрдүн өлчөмүн азайтуу үчүн майдаланат, бул конкреттүү беттин аянтын көбөйтөт жана реакция үчүн көбүрөөк PGMлерди ачат. Андан кийин, алар катализатордун бетиндеги көмүртек жана башка аралашмаларды жок кылуу үчүн, цианид эритмеси үчүн PGMлерди жеткиликтүү кылуу үчүн, кууртуу сыяктуу термикалык иштетүүгө дуушар болушу мүмкүн.

Сыюу операциясы

Суюлтуу этабында алдын ала иштетилген катализаторлор цианид камтыган эритме, адатта натрий цианиди (NaCN) куюлган реакциялык идишке салынат. Андан кийин реакциялык идиш тиешелүү жогорку температурага чейин, адатта 120 - 180 °C диапазонунда ысытылат жана басым талаптарга ылайык жөнгө салынат. PGMдердин кычкылдануусун күчөтүү жана комплекстештирүү реакциясын күчөтүү үчүн көбүнчө кычкылтек же кычкылдандыруучу агент киргизилет. Суюлтуу убактысы катализатордун курамына жана реакция шарттарына жараша өзгөрүп турат, адатта бир нече сааттан он сааттан ашыкка чейин.

PGMлерди бөлүү жана калыбына келтирүү

Сылдыруу процессинен кийин эритмеде эриген PGM - цианиддик комплекстер болот. PGMдерди калыбына келтирүү үчүн ар кандай бөлүү ыкмаларын колдонсо болот. Кеңири таралган ыкмалардын бири эриткич менен экстракция болуп саналат, мында цианидди эритүүчү суюктуктан PGMлерди тандап алуу үчүн ылайыктуу органикалык экстрагент колдонулат. Мисалы, кээ бир иондук суюктуктар Pt жана Pdди эритүү суюктугунан бөлүп алуу үчүн жакшы тандоону көрсөттү. Дагы бир ыкма - жаан-чачын. Эритменин рН маанисин тууралоо же конкреттүү чөктүрүүчү агенттерди кошуу менен PGMлерди металл туздары же комплекстер түрүндө эритмеден туташтырууга болот, андан кийин таза PGMлерди алуу үчүн андан ары тазаланышы мүмкүн.

Жогорку температурадагы цианидди эритүүнүн артыкчылыктары

Жогорку калыбына келтирүү натыйжалуулугу

Автомобилдик катализаторлордон PGMлерди калыбына келтирүүнүн кээ бир салттуу ыкмалары менен салыштырганда, цианидди жогорку температурада жууп алуу салыштырмалуу жогорку калыбына келтирүүгө жетише алат. Изилдөөлөр көрсөткөндөй, оптималдаштырылган шарттарда Pt, Pd жана Rh суюлтуу ылдамдыгы 90% дан жогору, ал эми кээ бир учурларда 100% га жакын болушу мүмкүн. Мисалы, 150 psi кычкылтектин парциалдык басымы жана 200 мүнөт убактысы менен 120 °C температурада автоклавда жуулма PGMлерди чарчаган автокаталитикалык конвертерлерден жогорку температурада цианид менен жууп салуу боюнча изилдөөдө PGM > 90% эриген.

тандап

Цианид PGMs менен комплекстешүүдө белгилүү бир деңгээлде тандалма касиетке ээ. Тийиштүү шарттарда, ал Pt, Pd жана Rh менен артыкчылыктуу реакция жасай алат, ал эми катализатор матрицасында керамикалык компоненттер жана кээ бир негизги металлдар сыяктуу башка көптөгөн элементтер менен азыраак аракеттенет. Бул тандоо кийинки бөлүү процессин жөнөкөйлөштүрөт жана жогорку тазалыктагы PGMлерди алууга жардам берет.

Кыйынчылыктар жана чечимдер

Цианиддин уулуулугу

Сылсыздандыруу процессинде цианидди колдонуу анын жогорку уулуулугунан улам олуттуу экологиялык жана коопсуздук маселелери менен байланышкан. Цианид туура башкарылбаса, адамдын ден соолугуна жана айлана-чөйрөгө зыян келтириши мүмкүн. Бул маселени чечүү үчүн өндүрүш процессинде катуу коопсуздук чаралары ишке ашырылат. Мисалы, жабык цикл системалары айлана-чөйрөгө цианиддин чыгышын азайтуу үчүн иштелип чыккан. Мындан тышкары, цианидди камтыган агынды сууларды тазалоо абдан маанилүү. Саркынды сууларды тазалоонун алдыңкы технологиялары, мисалы, химиялык кычкылдануу жана биологиялык тазалоо, саркынды сууларды агызганга чейин цианидди азыраак зыяндуу заттарга ажыратуу үчүн колдонулушу мүмкүн.

Жогорку энергия керектөө

Процесстин жогорку температуралык талабы энергиянын салыштырмалуу жогору чыгымдалышына алып келет. Бул көйгөйдү жеңилдетүү үчүн реакция шарттарын оптималдаштыруу аракеттери көрүлүүдө. Мисалы, температуранын, басымдын жана реакциянын убактысын так көзөмөлдөө аркылуу, жогорку эритүү эффективдүүлүгүн сактоо менен энергияны кыскартууга болот. Мындан тышкары, энергияны үнөмдүү жылытуу жабдууларын иштеп чыгуу жана калдыктарды жылуулукту калыбына келтирүү системаларын колдонуу да жогорку температурадагы цианидди жууп салуу процессинин энергия эффективдүүлүгүн жогорулатууга жардам берет.

жыйынтыктоо

Цианиддин жогорку температурада эритилиши автомобиль катализаторлорунан баалуу металлдарды , айрыкча PGMдерди бөлүп алуу үчүн чоң мүмкүнчүлүктөрдү көрсөтөт. Ал жогорку калыбына келтирүү натыйжалуулугун жана селективдүүлүгүн сунуштайт, бул баалуу ресурстарды экономикалык жана натыйжалуу кайра иштетүү үчүн абдан маанилүү. Цианиддин уулуулугу жана көп энергия сарптоо сыяктуу кыйынчылыктар болгону менен, бул маселелерди чечүү үчүн тынымсыз изилдөөлөр жана технологиялык инновациялар жүргүзүлүп жатат. PGMге болгон суроо-талаптын өсүшү жана ресурстарды кайра иштетүүгө жана айлана-чөйрөнү коргоого басымдын күчөшү менен, жогорку температурада цианидди эритилиши автомобиль катализаторлорун кайра иштетүү өнөр жайынын келечегинде барган сайын маанилүү ролду ойнойт деп күтүлүүдө.