Эл.почта
info@radioskupka.ru
Менеджер
8 (961) 629 52 57
Отдел закупок
8 (900) 491 67 75

Переработка автомобильных катализаторов

Переработка автомобильных катализаторов

 

Проведен анализ и физико-химическое исследование отработанных автомобильных катализаторов.

Постановка проблемы и ее актуальность. Необходимость охраны окружающей среды в последнее время очень заострилась через рост разрушительного влияния человека на него. Сегодня основным источником загрязнения воздуха является автомобильный транспорт. Поэтому в развитых странах Европы постоянно усиливают требования стандартов к чистоте выхлопных газов — на замену стандарта «Євро-4» внедряется более суровый «Євро-5». Все это обусловливает тотальную оснастку автомобилей каталитическим нейтрализатором в Европейском Союзе, а также в США, Японии и других развитых странах, который  превращает основные токсичные компоненты выхлопных газов в безопасные выбросы. Суть превращения сводится к доокислению окиси углерода и недожженных углеводородов на платиновых катализаторах к углекислому газу и воде и возобновлению оксидов азота к азоту.

СmНn + (m + n/4) O2 = m С02 + n/2 Н20

2 СО + O2 = 2 С02

2 N0x + 2х СO = N2 + 2х С02

Согласно постановлению правительства России на территории нашего государства уже с 2001 г. запрещалась эксплуатация транспортных средств без нейтрализаторов вредных примесей выхлопных газов. Кроме этого, в России с 1-го января 2006 года вступили в силу экологические стандарты качества «Євро-2», а с 01.2007 г. вводится уже «Євро-3», потому появляется проблема разработки и производства таких автокатализаторов. Анализ заграничного опыта показывает , что около 80 % основного сырья (металлов платиновой группы (МПГ)) получают повторно из отработанных автомобильных катализаторов. Исключение МПГ из отработанных автокатализаторов в странах Запада в 1996 г. представляло: 11,0 т платины, 3,6 т палладия, 1,2 т родия при ежегодном росте исключения на 8-9 .

Высокая стоимость заграничных нейтрализаторов препятствует широкому использованию их на внутреннем рынке России. Поэтому сейчас остро стоит вопрос разработки собственного дешевого автомобильного нейтрализатора. Самым рациональным решением этой проблемы является утилизация отработанных автомобильных катализаторов, которые установлены на импортированных автомобилях. На данное время в России отсутствует промышленная переработка отработанных автокатализаторов и нет естественных месторождений МПГ, потому разработка путей их получения является актуальным заданием.

Целью нашего этапа работы было определение содержимого МПГ в разных образцах отработанных автокатализаторов, установления самых эффективных методов их переработки; разработка первой стадии промышленной переработки отработанных автокатализаторов, а именно влиянию степени их помолу (фракционного состава) на выход МПГ с применением гидрометаллургического метода исключения.

Определение содержимого МПГ в отработанных автокатализаторах

Как объект анализа нами выбранные образцы отработанных катализаторов из распространенных марок автомобилей среднего класса и объемом двигателя 2 л, которые эксплуатировались в течение 5-6 лет и прошли 150-200 тыс. км. Также отобраны средние пробы автомобильных катализаторов, демонтированных на станциях технического обслуживания из автомобилей разных марок и сроков эксплуатации. Анализы были получены гравиметрическими методами  (табл. 1) путем химического исключения чистых металлов из размельченных образцов массой 500,0 г.

Средняя масса катализатора представляет около 0,8-1,0 кг, который позволит изымать в среднем 1,5-2,5 г платиноида из одного автомобиля. Каталитический блок есть керамическим цилиндром с продольными отверстиями длиной 70-110 мм, которые в разрезе имеют форму квадрата с размером около 1,1 мм и толщиной стенок отверстий до 0,1 мм. На поверхность этих стенок нанесен активный слой на основе γ-оксиду алюминия толщиной около 50 мкм, что содержит платину или смесь платины и родию, или Рt, Рd и Rh. Основными поставщиками катализаторов для обезвреживания отработанных газов являются американские фирмы Universal Oil Products, American Cyanamide, Engelgard, General Motors, японские компании Marikawa, Тоkіо Roky, французская фирма Oxi France, западногерманская Herapur, Degussa и другие . Наиболее распространенным керамическим материалом является кордерит (2MgO ⋅ 2Al2O3⋅5SiO2), который характеризуется высокой механической стойкостью (для Сеlсог 9475 фирмы Corning Glass критическая разрушительная сила около 20,7 мПа) и чрезвычайно низким коэффициентом термического расширения, которое обусловливает его высокую стойкость к термоудару (900 оС).

 

Таблица 1

Содержимое металлов платиновой группы Рt, Рd и Rh (платина, палладий, родий) в отработанных автомобильных катализаторах

Марка автомобиля

Содержимое металлов платиновой группы, % масс.

п/п

(6 лет эксплуатации)

Рt

Рd

Rh

Сумма МПГ

1

Mersedes

0,23

-

0,04

0,27

2

ВМW

0,19

-

0,03

0,23

3

Аudі

0,02

0,18

0,03

0,23

4

Ореl

0,01

0,16

0,02

0,19

5

Тоуоtа

0,10

0,03

0,01

0,14

6

Нуndаі

0,08

0,02

0,01

0,11

7

Смесь из автомобилей до 12 лет эксплуатации

0,11

0,03

0,02

0,16

Выше приведено строение и свойства керамического каталитического блока позволяют применить пиро- или гидрометаллургический процесс переработки этого вторичного сырья . Нами проведены сравнительные испытания этих методов на образцах массой 0,5 кг, которые содержали 0,16 % МПГ. Пирометаллургические исключения осуществляли путем обновительной плавки смеси измельченного катализатора с порошком металла-коллектора (свинец или медь), следующего растворения слитку в разведенной нитратной кислоте и аффинажу платиновых металлов из нерастворимого остатка. При этом часть палладия переходит в кислотный раствор, откуда его осаждали диметиллглиоксимом.

Таблица 2

Влияние метода исключения металлов платиновой группы из отработанных автомобильных катализаторов на выход Рt, Рd и Rh

Метод

 

Выход

% масс.

 

исключение

Рt

Рd

Rh

Сумма МПГ

Пирометаллургические (РЬ)

0,08

0,02

0,01

0,11

Пирометаллургические (Сu)

0,10

0,05

0,03

0,17

Гидрометаллургический(HNO3 + НС1)

0,11

0,03

0,02

0,16

За другим — гидрометаллургическим методом платиноид был экстрагированным кипящей «царской водкой», экстракт испаряли к «влажным солям», потом к остатку добавляли небольшое количество соляной кислоты и повторно испаряли. Процедуру добавления кислоты и испарения повторяли несколько раз к прекращению выделения бурых паров. Дальше остаток растворяли при нагревании в разведенной соляной кислоте, полученный раствор фильтровали от нерастворимых смесей (гидроксид алюминия), а из фильтрата изымали чистые металлы платиновой группы известными способами . Результаты исключения МПГ этими способами приведены в табл. 2.

Гидрометаллургический метод оказался экономически выгоднее за энергетическими и материальными расходами, однако он более длителен через необходимость многоразовой экстракции платиноида «царской водкой». Определено содержимое МПГ в образцах отработанных автокатализаторов разных марок автомобилей. Установлено, что гидрометаллургический метод переработки является эффективнее в сравнении с пирометаллургическим. Установлено, что из двух-трех отработанных катализаторов можно получить один новый.

Влияние степени помола (фракционного состава) отработанных катализаторов на выход МПГ с применением гидрометаллургического метода исключения

При использовании гидрометаллургического метода исключения из одной тона измельченного катализатора фирма «Degussa  AG» (ФРГ) получает около 1,5 кг платины . По данным другой компании «Hazen  Research  Inc.» (США) которая специализируется на снабжении оборудования для экстракционной металлургии, методу экстракции МПГ принадлежат ~ 50 % всей их добычи , поэтому мы применили его в этой работе. Исключение МПГ из отработанных автомобильных катализаторов с использованием гидрометаллургических процессов можно условно разделить на две стадии. На первой проходит кислотная экстракция МПГ и их концентрирование, а на второй — разделение, очистка и получение конечных металлов восстановительными методами.

Для исследования использованные образцы отработанных автомобильных катализаторов японского производства, которые были измельчены с помощью лабораторной щечной дробилки с щелью 4 мм Измельченный материал разделило на 4 фракции с помощью лабораторных сит. На кислотную экстракцию и дальнейший аффинаж МПГ брали по 0,5 кг каждой фракции разной степени помолу.

В результате разделения по схеме получались высоко чистые (>99,9 %) платина палладий и родий, что позволило установить выход этих МПГ в разных фракциях измельченного катализатора и их суммарный выход (табл. 3).

Таблица 3

Выход металлов платиновой группы в зависимости от степени помола отработанных автомобильных катализаторов

п/п

Фракция

измельченного

катализатора

мм

Средний

размер

частиц, мм

Массовая часть фракции, %

Выход металлов платиновой группы, г/кг катализатора

Рt

Pd

Rh

Сумма МПГ

1

< 0,8

0,4

37

0,9869

0,1132

0,0463

1,1464

2

0,8...1,7

1,25

45

0,9457

0,1076

0,0369

1,0902

3

1,7...3,0

2,35

12

0,5726

0,0914

0,0315

0,6955

4

3,0...4,2

3,6

6

0,2955

0,0733

0,0242

0,3930

 

 

Графическая зависимость выхода МПГ от степени помола катализатора изображена на рисунке.

Выводы

Установлено, что при гидрометаллургическом методе исключения : 1) выход металлов платиновой группы растет с уменьшением размеров частиц измельченного отработанного автомобильного катализатора; 2) оптимальным степенью помола отработанных автокатализаторов является фракция с размером частиц меньше 1,7 мм, что обеспечивает практически полное исключение металлов платиновой группы и удовлетворительную конвекцию при кислотной экстракции.

Как видно из данной статьи, переработка автомобильных катализаторов, является сложным техническим и химическим процессом, который безопасно осуществлять возможно только в заводских условиях на специализированном оборудовании, поэтому настоятельно не рекомендуем Вам пробовать это делать самостоятельно,  особенно начитавшись интернета, .т.к. решив выиграть 15-20% прибыли (это еще не факт, при условии соблюдения техпроцесса) вы рискуете потерять здоровье, которое в последствии не восстановится, а в некоторых известных случаях и саму жизнь (с кислотами шутки плохи!). Не зря законом такая самодеятельность строго запрещена! Чтобы выгодно продать или сдать отработанные автомобильные катализаторы в городе Москва, Воронеж, Тамбов, Липецк, Пенза, Рязань, Тула, Курск, Орел, Ярославль, Брянск, Белгород, Волгоград, Астрахань, Ростов на Дону, Саратов, Краснодар, Ставрополь, Самара, Чебоксары, Казань, Саранск, -обращайтесь в нашу компанию «Радиоскупка». Мы переработаем ваши катализаторы, а Вы получите честную, выгодную цену за них.

Звоните: +7 (900) 491-67-75  ,Viber , WhatsApp