废汽车催化剂中铂金族金属的回收利用
摘要：汽车催化剂的铂族金属铂（Pt）、钯（Pd）、铑（Rh），用量的不断增加，以及其优越的催化性能和不可替代带性，价格一路攀升。加上铂族金属的稀缺性，废汽车催化剂中铂族金属的回收利用日趋受到人们的重视。本文简单介绍了铂钯铑三元催化剂的催化原理、使用寿命，回收、提炼方法、对环境的帮助等。
关键词：汽车催化剂，铂族金属，提炼方法，回收利用
The platinum group metal in automotive
catalyst recycling
Abstract: Automotive catalyst of platinum group metal platinum, palladium ( Pt ) ( Pd ), rhodium ( Rh ), the increase in usage, as well as its excellent catalytic performance and can not be replaced with, It is price. Plus a platinum group metal 's scarcity, automotive catalyst in platinum group metal recycling is increasingly valued by people. This paper simply introduces the platinum palladium and rhodium in three yuan catalytic principle, service life, recycling, refining method and friendly to environment.
Key-words:Automotive catalyst, platinum group metals, extraction method, recycling
1.前言
现金环境问题已经是世界性的问题，汽车尾气的排放对环境有着严重的影响，汽车安装尾气催化净化装置，可将尾气氧化成为H2O、CO2、NO2等较为洁净的气体排放。全世界内年用汽车催化剂的铂族金属总量稳定增长，由于铂族金属对汽车尾气特有的净化能力,每年超过60%的铂、钯、铑都用于生产汽车尾气净化催化剂。2008年世界汽车尾气催化剂中铂的用量达到了11813t,钯为13612t,铑为2316t[1]。加拿大蒙特利尔银行资本市场近日发表研究报告指出，预计未来几年铂金价格将大涨，预计至2013年平均价格将涨至2000美元／盎司[2]。目前在大多数情况下，催化剂的使用寿命与汽车的使用寿命相同。铂族金属价格昂贵，可应用军事材料，铂金、钯金、铑可以用于珠宝装饰[3]，电子电路导体材料等。因此废汽车催化剂被喻为“汽车上的铂矿山”。
铂族金属在地球的含量极其少，钯丰度为0.01g/t，铂丰度为0.005g/t，铑丰度仅为0.001g/t，在自然界中绝大部分以游离态存在，主要存在于硫砷锑矿、铜矿、镍矿中，铜的电解阳极泥是铂族金属生产非常复杂[4]。目前世界上的铂族金属主产地南非，在那里的矿山上生产1kg的铂族金属需从1000m深的地下开采150t 矿石运到地面进行冶炼，其中伴生的Cu、Ni、Cr、Fe、Co、Bi、As、Se、Te等元素也非常难处理，产生的140t尾矿和矿渣对环境也会产生极大的压力[5]。
2.我国铂族金属资源以及提纯和回收利用
2.1铂族金属资源及回收状况
贵研铂业集资用于贵金属二次资源综合利用产业化项目建设，我国的铂族金属资源储量极度匮乏，2008年查明的铂族金属资源储量为324．13吨，仅占世界总储量的0．46％。
以失效汽车催化剂为例，目前全国一年产生500吨左右的失效汽车催化剂，含铂、钯、铑约600公斤，预计到2014年，产生的失效汽车催化剂将达到5000吨，含铂、钯、铑超过6吨公司表示贵研铂业拥有具有自主知识产权的贵金属冶金新技术30多项，铂族金属二次资源物料冶金提纯技术处于国际领先地位，回收率可达到98％以上，并且基本实现零排放[2]。目前我国铂族金属回收尚未建立完善的体系，贵研铂业的此次集资有望改善我国贵金属回收加工问题。主要问
题有：（1）、环保及循环经济观念的进一步提高；（2）、报废汽车催化剂回收利用体系的建立和提高[6]；（3）、整合经营规模小、工艺技术落后、资源综合利用程度低的小工厂。
2.2铂族金属的提纯
现在最常用的是以堇青石(2MgO・2Al2O3・5SiO2)为载体的蜂窝状催化剂,载体表面是γ-Al2O3涂层(重量为催化剂的10%),起催化作用的铂族金属就分散在涂层中[7]，这种载体的外形如图1所示，(1)此载体制备过程中需在高温下进行烧结，且二氧化硅及铝的含量高，而α-A12O3 和硅需加入氢氟酸，结合其
图 1 [2] 它酸对其破坏并进行更
完全的溶解；(2)废汽车催化剂在使
用中局部温度过高烧熔积炭，给铂
族元素的浸出带来了极大的困难
[8]。
常用的处理方法有：（1）酸溶
法：将样品溶解在酸中，因样品的
组成比较复杂，常将多种酸(如盐酸、硝酸、硫酸和氢氟酸等)组合使用。(2)碱熔法:将样品和强氧化性的碱(如NaOH、KOH、Na2O 、Li 2O等)混合均匀，加热后使样品中贵金属转化成水溶性的盐。（3）火试金法: 火试金法是分解样品和富集贵金属的经典方法，借助固体试剂与样品混合于坩埚中高温加热熔融，生成的熔融状态金属、合金或锍在高温时萃取样品中的贵金属，形成含有贵金属的合金(即试金扣)，且下沉到坩埚底部。样品中贱金属的氧化物和脉石与溶剂(如二氧化硅、硼砂、碳酸钠等)发生反应形成硅酸盐或硼酸盐等熔渣浮在上面，致使贵金属从样品渣中分离出来。常用的方法有铅试金、锍试金、镍试金等。目前比较新型的是Tetronics采用等离子技术提取汽车催化剂中回收的铂族金属[9]。在全球报废汽车回收行业中，美国完善的回收体系和成熟的回收利用技术，是首屈一指的[10]。
得到高纯度的贵金属回收产品后，目前可采用分光光度法（UV）、原子吸收光谱法（ASS）、原子发射光谱法（AES）、质谱法（MS）、中子活化法（NAA）、
