Автомашины катализатороос үнэт металлыг гаргаж авах өндөр температурт цианжуулалтын процесс

Оршил

Платинум (Pt), палладий (Pd), родий (Rh) зэрэг цагаан алтны бүлгийн металлууд (PGMs) нь янз бүрийн салбарт маш чухал ач холбогдолтой юм. Автомашины үйлдвэрлэлд эдгээр нь тээврийн хэрэгслийн утаанаас ялгарах хортой ялгарлыг бууруулахад зайлшгүй шаардлагатай каталитик хөрвүүлэгчдэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Гэсэн хэдий ч PGMs нь байгальд ховор бөгөөд жигд бус тархсан байдаг бөгөөд анхдагч хүдрээс гаргаж авах нь ихэвчлэн нарийн төвөгтэй бөгөөд өртөг өндөртэй байдаг. Үүний үр дүнд ашигласан автомашины катализатор гэх мэт хоёрдогч эх үүсвэрээс PGM-ийг гаргаж авах нь улам бүр анхаарал татаж байна. Өндөр температурт цианидыг уусгах нь энэ зорилгоор ашиглах боломжтой арга техник болж гарч ирж байна.

Автомашины катализатор дахь PGM-ийн үүрэг

Автомашины каталитик хөрвүүлэгч нь утааны хийн хорт бохирдуулагч бодисууд болох нүүрстөрөгчийн дутуу исэл (CO), нүүрсустөрөгч (HC), азотын исэл (NOx)-ийг нүүрстөрөгчийн давхар исэл (CO₂), азот (N₂), ус (H₂O) зэрэг бага хортой бодис болгон хувиргах зориулалттай. PGM нь эдгээр хөрвүүлэгчийн гол идэвхтэй бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Жишээлбэл, Pt ба Pd нь CO болон HC-ийг исэлдүүлэхэд үр дүнтэй байдаг бол Rh нь голчлон NOx-ийг бууруулахад ашиглагддаг. Автомашины үйлдвэрлэлийн PGM-ийн эрэлт хэрэгцээ их байна. 1990 онд автомашины катализатор үйлдвэрлэхэд 1.3 сая унци цагаан алт, 230.000 унци палладий, 330.000 унци родий ашигласан. Автомашины үйлдвэрлэлийн олон жилийн турш тасралтгүй өсөлтийг харгалзан үзвэл ашигласан катализатор дахь PGM-ийн хуримтлагдсан хэмжээ маш их байгаа нь тэдгээрийг үнэ цэнэтэй хоёрдогч нөөц болгож байна.

Өндөр температурт цианид уусгах зарчим

Цианидын нийлэгжилт

Цианидыг уусгах аргыг уул уурхайн салбарт, ялангуяа алт олборлоход өргөнөөр ашиглаж ирсэн. Энэ зарчим нь цианидын ион (CN⁻) нь тодорхой металлуудтай тогтвортой нэгдэл үүсгэх чадварт оршдог. PGM-ийн хувьд өндөр температур, тохиромжтой шүлтлэг нөхцөлд CN⁻ нь Pt, Pd, Rh-тэй урвалд орж уусдаг цианидын цогцолбор үүсгэдэг. Энэхүү цогцолбор үүсэх урвал нь PGM-ийг катализаторын хатуу матрицаас уусмал руу уусгах боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь дараагийн салгах, нөхөн сэргээх үйл явцыг хөнгөвчилдөг.

Өндөр - Температурыг сайжруулах

Өндөр температурын нөхцөл нь уусгах процессыг дэмжихэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Температурыг нэмэгдүүлэх нь урвалын кинетикийг хурдасгадаг. Илүү өндөр температурт цианидын ионуудын PGM хэсгүүдийн гадаргуу руу тархах хурд нэмэгдэж, химийн урвал илүү хурдан явагддаг. Жишээлбэл, автомашины катализатороос PGM-ийг өндөр температурт цианидаар уусгахад температурыг 100 ° C-аас 150 ° C хүртэл нэмэгдүүлэх нь Pd ба Pt-ийн уусгах үр ашгийг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэх боломжтой болохыг судалгаагаар харуулсан. Гэсэн хэдий ч хэт өндөр температур нь эрчим хүчний хэрэглээ нэмэгдэх, болзошгүй гаж нөлөө зэрэг зарим бэрхшээлийг авчирдаг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.

Автомашины катализаторын өндөр температурт цианид уусгах үйл явц

Катализаторын урьдчилсан боловсруулалт

Өндөр температурт цианидыг уусгах процессын өмнө ашигласан автомашины катализаторыг ихэвчлэн урьдчилан боловсруулах шаардлагатай байдаг. Энэ алхам нь уусгах үр ашгийг дээшлүүлэхэд маш чухал юм. Нэгдүгээрт, катализаторыг физикийн хувьд буталж нунтаглаж бөөмийн хэмжээг багасгадаг бөгөөд энэ нь гадаргуугийн тодорхой талбайг нэмэгдүүлж, илүү олон PGM-ийг урвалд оруулдаг. Дараа нь катализаторын гадаргуу дээрх нүүрстөрөгч болон бусад хольцыг арилгахын тулд тэдгээрийг шарах зэрэг дулааны боловсруулалтанд оруулж, PGM-ийг цианидын уусмалд илүү хүртээмжтэй болгоно.

Уусгах үйл ажиллагаа

Уусгах үе шатанд урьдчилан боловсруулсан катализаторуудыг цианид агуулсан уусмал, ихэвчлэн натрийн цианид (NaCN)-тай урвалын саванд хийнэ. Дараа нь урвалын савыг зохих өндөр температурт, ихэвчлэн 120-180 °C хүртэл халааж, даралтыг шаардлагын дагуу тохируулна. PGM-ийн исэлдэлтийг нэмэгдүүлэх, комплекс үүсгэх урвалыг сайжруулахын тулд хүчилтөрөгч эсвэл исэлдүүлэгч бодисыг ихэвчлэн нэвтрүүлдэг. Уусгах хугацаа нь катализаторын найрлага болон урвалын нөхцлөөс хамааран харилцан адилгүй бөгөөд ерөнхийдөө хэдэн цагаас арван цагаас дээш байдаг.

PGM-ийг салгах, сэргээх

Уусгах процессын дараа уусмал нь ууссан PGM - цианидын нэгдлүүдийг агуулна. PGM-ийг сэргээхийн тулд янз бүрийн салгах аргыг ашиглаж болно. Нэг нийтлэг арга бол уусгагчаар олборлох бөгөөд цианидын уусгагч шингэнээс PGM-ийг сонгон гаргаж авахад тохиромжтой органик хандыг ашигладаг. Жишээлбэл, зарим ионы шингэн нь уусгагч шингэнээс Pt ба Pd-ийг ялгах сайн сонгомол чанарыг харуулсан. Өөр нэг арга бол хур тунадас юм. Уусмалын рН-ийн утгыг тохируулах эсвэл тодорхой тунадас үүсгэгч бодисыг нэмснээр PGM-ийг уусмалаас металлын давс эсвэл цогцолбор хэлбэрээр тунадасжуулж, дараа нь цэвэр PGM-ийг гаргаж авах боломжтой.

Өндөр температурт цианид уусгах нь давуу тал

Сэргээх өндөр үр ашиг

Автомашины катализатороос PGM-ийг гаргаж авах зарим уламжлалт аргуудтай харьцуулахад өндөр температурт цианид уусгах нь харьцангуй өндөр нөхөн сэргэлтэнд хүрэх боломжтой. Судалгаанаас харахад оновчтой нөхцөлд Pt, Pd, Rh-ийн уусгах түвшин 90%, зарим тохиолдолд 100% хүртэл хүрч болно. Жишээлбэл, дууссан автокаталитик хувиргагчаас PGM-ийг өндөр температурт цианид уусган уусгах судалгаанд автоклавт уусган уусгахад 150 °C, хүчилтөрөгчийн хэсэгчилсэн даралт 200 psi, 120 минутын хугацаатай PGM-ийн уусалтыг > 90% гаргажээ.

Сонгох чадвар

Цианид нь PGM-тэй комплекс үүсгэхдээ тодорхой хэмжээний сонгомол шинж чанартай байдаг. Тохиромжтой нөхцөлд энэ нь Pt, Pd, Rh-тэй илүү сайн урвалд орж, катализаторын матриц дахь керамик бүрэлдэхүүн хэсэг, зарим үндсэн металл зэрэг бусад олон элементүүдтэй бага харьцдаг. Энэхүү сонгомол чанар нь дараагийн салгах процессыг хялбарчилж, өндөр цэвэршилттэй PGM-ийг авахад тусалдаг.

Бэрхшээл ба шийдэл

Цианидын хоруу чанар

Цианидыг уусгах процесст ашиглах нь түүний өндөр хоруу чанараас шалтгаалан байгаль орчин, аюулгүй байдалд ихээхэн анхаарал хандуулдаг. Цианид нь зөв менежмент хийхгүй бол хүний ​​эрүүл мэнд, байгаль орчинд хор хөнөөл учруулж болзошгүй. Энэ асуудлыг шийдвэрлэхийн тулд үйлдвэрлэлийн процесст аюулгүй байдлын хатуу арга хэмжээг хэрэгжүүлдэг. Жишээлбэл, хаалттай систем нь хүрээлэн буй орчинд цианидын ялгаралтыг багасгах зорилготой юм. Үүнээс гадна цианид агуулсан бохир усыг цэвэрлэх нь чухал юм. Химийн исэлдэлт, биологийн цэвэрлэгээ зэрэг бохир ус цэвэршүүлэх дэвшилтэт технологиудыг ашиглан цианидыг бохир усыг зайлуулахаас өмнө хор хөнөөл багатай бодис болгон задлах боломжтой.

Эрчим хүчний өндөр хэрэглээ

Процессын өндөр температурын шаардлага нь харьцангуй өндөр эрчим хүчний хэрэглээнд хүргэдэг. Энэ асуудлыг багасгахын тулд урвалын нөхцлийг оновчтой болгохыг хичээж байна. Жишээлбэл, температур, даралт, урвалын хугацааг нарийн хянах замаар уусгах үр ашгийг өндөр байлгахын зэрэгцээ эрчим хүчний орцыг бууруулж болно. Түүнчлэн, эрчим хүчний хэмнэлттэй халаалтын төхөөрөмжийг хөгжүүлэх, хаягдал дулааныг сэргээх системийг ашиглах нь өндөр температурт цианид уусгах үйл явцын эрчим хүчний үр ашгийг дээшлүүлэхэд тусална.

Дүгнэлт

Өндөр температурт цианидын уусгалт нь автомашины катализатороос үнэт металл , ялангуяа PGM-ийг гаргаж авах асар их боломжийг харуулж байна. Энэ нь эдгээр үнэт нөөцийг эдийн засгийн болон үр ашигтай дахин боловсруулахад чухал ач холбогдолтой өндөр нөхөн сэргээх үр ашиг, сонгомол чанарыг санал болгодог. Цианидын хоруу чанар, өндөр эрчим хүчний хэрэглээ зэрэг бэрхшээлүүд байгаа ч эдгээр асуудлыг шийдвэрлэхийн тулд тасралтгүй судалгаа, технологийн шинэчлэл хийж байна. PGM-ийн эрэлт хэрэгцээ нэмэгдэж, нөөцийг дахин боловсруулах, байгаль орчныг хамгаалахад улам бүр анхаарал хандуулж байгаа тул өндөр температурт цианидын уусгалт нь автомашины катализаторыг дахин боловсруулах салбарын ирээдүйд улам бүр чухал үүрэг гүйцэтгэх төлөвтэй байна.