Mataas na temperatura na proseso ng cyanidation para sa pagbawi ng mahahalagang metal mula sa mga automotive catalyst

pagpapakilala

Ang mga platinum-group metal (PGM), kabilang ang platinum (Pt), palladium (Pd), at rhodium (Rh), ay may malaking kahalagahan sa iba't ibang industriya. Sa industriya ng automotive, gumaganap ang mga ito ng mahalagang papel sa mga catalytic converter, na mahalaga para sa pagbabawas ng mga mapaminsalang emisyon mula sa mga tambutso ng sasakyan. Gayunpaman, ang mga PGM ay bihira at hindi pantay ang distribusyon sa kalikasan, at ang kanilang pagkuha mula sa mga pangunahing mineral ay kadalasang kumplikado at magastos. Bilang resulta, ang pagbawi ng mga PGM mula sa mga pangalawang pinagkukunan, tulad ng mga gamit nang katalista ng sasakyan , ay nakakuha ng lalong atensyon. Ang high-temperature cyanide leaching ay umuusbong bilang isang potensyal na pamamaraan para sa layuning ito.

Ang Papel ng mga PGM sa mga Automobile Catalyst

Ang mga automobile catalytic converter ay dinisenyo upang i-convert ang mga nakalalasong pollutant sa mga tambutso, tulad ng Carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), at nitrogen oxides (NOx), tungo sa mga hindi gaanong mapanganib na sangkap tulad ng carbon dioxide (CO₂), nitrogen (N₂), at tubig (H₂O). Ang mga PGM ang mga pangunahing aktibong sangkap sa mga converter na ito. Halimbawa, ang Pt at Pd ay epektibo para sa pag-oxidize ng CO at HC, habang ang Rh ay pangunahing ginagamit para sa pagbabawas ng NOx. Malaki ang demand para sa mga PGM sa industriya ng automotive. Noong 1990, 1.3 milyong onsa ng platinum, 230.000 onsa ng palladium, at 330.000 onsa ng rhodium ang ginamit sa paggawa ng mga automobile catalyst. Kung isasaalang-alang ang patuloy na paglago ng industriya ng automotive sa mga nakaraang taon, ang pinagsama-samang dami ng mga PGM sa mga ginamit na catalyst ay napakalaki, na ginagawa silang isang mahalagang pangalawang mapagkukunan.

Mga Prinsipyo ng High - Temperature Cyanide Leaching

Cyanide Complexation

Ang cyanide leaching ay malawakang ginagamit sa industriya ng pagmimina, lalo na para sa pagkuha ng ginto. Ang prinsipyo ay nakasalalay sa kakayahan ng mga cyanide ions (CN⁻) na bumuo ng mga matatag na complex na may ilang mga metal. Sa kaso ng mga PGM, sa ilalim ng mataas na temperatura at naaangkop na alkaline na kondisyon, ang CN⁻ ay maaaring tumugon sa Pt, Pd, at Rh upang bumuo ng mga natutunaw na cyanide complex. Ang complexation reaction na ito ay nagpapahintulot sa mga PGM na matunaw mula sa solid matrix ng catalyst patungo sa solusyon, na nagpapadali sa mga kasunod na proseso ng paghihiwalay at pagbawi.

Mataas - Pagpapahusay ng Temperatura

Ang mga kondisyon ng mataas na temperatura ay may mahalagang papel sa pagtataguyod ng proseso ng leaching. Ang pagtaas ng temperatura ay nagpapabilis sa mga kinetika ng reaksyon. Sa mas mataas na temperatura, ang rate ng pagsasabog ng mga cyanide ions sa ibabaw ng mga particle ng PGM ay tumataas, at ang mga reaksiyong kemikal ay nangyayari nang mas mabilis. Halimbawa, ipinakita ng mga pag-aaral na sa mataas na temperatura ng cyanide leaching ng mga PGM mula sa mga catalyst ng sasakyan, ang pagtaas ng temperatura mula 100 °C hanggang 150 °C ay maaaring makabuluhang tumaas ang kahusayan ng leaching ng Pd at Pt. Gayunpaman, dapat tandaan na ang sobrang mataas na temperatura ay maaari ding magdala ng ilang mga hamon, tulad ng pagtaas ng pagkonsumo ng enerhiya at mga potensyal na side reaction.

Proseso ng High - Temperature Cyanide Leaching para sa Automobile Catalysts

Pretreatment ng Catalysts

Bago ang mataas na temperatura na proseso ng pag-leaching ng cyanide, ang mga ginamit na catalyst ng sasakyan ay karaniwang kailangang pretreated. Ang hakbang na ito ay mahalaga upang mapabuti ang kahusayan sa leaching. Una, ang mga catalyst ay pisikal na dinurog at dinudurog upang bawasan ang laki ng butil, na nagpapataas ng partikular na lugar sa ibabaw at naglalantad ng mas maraming PGM para sa reaksyon. Pagkatapos, maaari silang sumailalim sa thermal treatment, tulad ng pag-ihaw, upang alisin ang carbon at iba pang mga impurities sa ibabaw ng catalyst, na ginagawang mas naa-access ang mga PGM sa cyanide solution.

Operasyon ng Leaching

Sa yugto ng leaching, ang mga pretreated catalyst ay inilalagay sa isang reaction vessel na may solusyon na naglalaman ng cyanide, kadalasang Sodium Cyanide (NaCN). Ang reaction vessel ay iniinitan sa naaangkop na mataas na temperatura, karaniwang nasa hanay na 120-180 °C, at ang presyon ay inaayos ayon sa mga kinakailangan. Ang oxygen o isang oxidizing agent ay kadalasang ipinapasok upang isulong ang oksihenasyon ng mga PGM at mapahusay ang complexation reaction. Ang oras ng leaching ay nag-iiba depende sa komposisyon ng catalyst at mga kondisyon ng reaksyon, karaniwang mula ilang oras hanggang mahigit sampung oras.

Paghihiwalay at Pagbawi ng mga PGM

Pagkatapos ng proseso ng leaching, ang solusyon ay naglalaman ng dissolved PGM - cyanide complexes. Upang mabawi ang mga PGM, maaaring gumamit ng iba't ibang paraan ng paghihiwalay. Ang isang karaniwang diskarte ay ang solvent extraction, kung saan ang isang angkop na organic extractant ay ginagamit upang piliing kunin ang mga PGM mula sa cyanide leach liquor. Halimbawa, ang ilang mga ionic na likido ay nagpakita ng magandang selectivity para sa paghihiwalay ng Pt at Pd mula sa leach liquor. Ang isa pang paraan ay ang pag-ulan. Sa pamamagitan ng pagsasaayos ng pH value ng solusyon o pagdaragdag ng mga partikular na precipitating agent, ang mga PGM ay maaaring ma-precipitate mula sa solusyon sa anyo ng mga metal na salt o complex, na pagkatapos ay maaari pang pinuhin upang makakuha ng mga purong PGM.

Mga Bentahe ng High - Temperature Cyanide Leaching

Mataas na Kahusayan sa Pagbawi

Kung ikukumpara sa ilang tradisyunal na pamamaraan para sa pagbawi ng mga PGM mula sa mga catalyst ng sasakyan, ang mataas na temperatura na pag-leaching ng cyanide ay maaaring makamit ang medyo mataas na mga rate ng pagbawi. Ipinakita ng mga pag-aaral na sa ilalim ng mga naka-optimize na kondisyon, ang mga rate ng leaching ng Pt, Pd, at Rh ay maaaring umabot ng higit sa 90%, at sa ilang mga kaso, kahit na malapit sa 100%. Halimbawa, sa isang pananaliksik sa mataas na temperatura na cyanide leaching ng mga PGM mula sa mga naubos na autocatalytic converter, ang autoclave leaching sa 150 °C, na may oxygen na partial pressure na 200 psi at isang oras na 120 min, ay nagbunga ng > 90% na paglusaw ng mga PGM.

Selectivity

Ang cyanide ay may isang tiyak na antas ng selectivity sa complexing sa mga PGM. Sa ilalim ng wastong mga kundisyon, mas gusto nitong tumugon sa Pt, Pd, at Rh habang hindi gaanong nakikipag-ugnayan sa maraming iba pang elemento sa catalyst matrix, gaya ng mga ceramic na bahagi at ilang base metal. Pinapasimple ng selectivity na ito ang kasunod na proseso ng paghihiwalay at tumutulong na makakuha ng mga PGM na may mas mataas na kadalisayan.

Mga Hamon at Solusyon

Lason ng Cyanide

Ang paggamit ng cyanide sa proseso ng leaching ay nauugnay sa makabuluhang mga alalahanin sa kapaligiran at kaligtasan dahil sa mataas na toxicity nito. Ang cyanide ay maaaring makasama sa kalusugan ng tao at sa kapaligiran kung hindi maayos na pinangangasiwaan. Upang matugunan ang isyung ito, ang mahigpit na mga hakbang sa kaligtasan ay ipinatupad sa proseso ng industriya. Halimbawa, ang mga closed-loop system ay idinisenyo upang mabawasan ang paglabas ng cyanide sa kapaligiran. Bukod pa rito, ang paggamot ng cyanide - na naglalaman ng wastewater ay napakahalaga. Ang mga advanced na teknolohiya sa paggamot ng wastewater, tulad ng chemical oxidation at biological treatment, ay maaaring gamitin upang mabulok ang cyanide sa hindi gaanong mapanganib na mga substance bago ilabas ang wastewater.

Mataas na Pagkonsumo ng Enerhiya

Ang mataas na temperatura na kinakailangan ng proseso ay humahantong sa medyo mataas na pagkonsumo ng enerhiya. Upang mapagaan ang problemang ito, ang mga pagsisikap ay ginagawa upang ma-optimize ang mga kondisyon ng reaksyon. Halimbawa, sa pamamagitan ng tumpak na kontrol ng temperatura, presyon, at oras ng reaksyon, ang input ng enerhiya ay maaaring mabawasan habang pinapanatili ang mataas na kahusayan sa leaching. Bukod dito, ang pagbuo ng mas maraming enerhiya - mahusay na kagamitan sa pag-init at ang paggamit ng mga waste heat recovery system ay maaari ring makatulong upang mapabuti ang kahusayan ng enerhiya ng proseso ng pag-leaching ng mataas na temperatura ng cyanide.

Konklusyon

Ang high-temperature cyanide leaching ay nagpapakita ng malaking potensyal para sa pagbawi ng mga mahahalagang metal , lalo na ang mga PGM, mula sa mga automobile catalyst. Nag-aalok ito ng mataas na kahusayan at selektibidad sa pagbawi, na mahalaga para sa matipid at mahusay na pag-recycle ng mga mahahalagang mapagkukunang ito. Bagama't umiiral ang mga hamong tulad ng toxicity ng cyanide at mataas na pagkonsumo ng enerhiya, patuloy na isinasagawa ang pananaliksik at teknolohikal na inobasyon upang matugunan ang mga isyung ito. Dahil sa pagtaas ng demand para sa mga PGM at ang lumalaking diin sa pag-recycle ng mapagkukunan at pangangalaga sa kapaligiran, inaasahang gaganap ang high-temperature cyanide leaching ng isang lalong mahalagang papel sa hinaharap ng industriya ng pag-recycle para sa mga automobile catalyst.