[发明专利]从贵金属催化剂浸出液中三相萃取一步分离铂钯铑的方法

说明书

技术领域

本发明属于溶剂萃取分离铂钯铑技术领域，特别是涉及一种从贵金属催化剂浸出液中三相萃取一步分离铂钯铑的方法。

背景技术

铂、钯、铑等贵金属因其独特、优异的各种物理化学性质，在现代高新技术、国防军工、航天航海、新能源开发、化工、石化、玻璃玻纤、电子电器仪表、生态和环境污染治理以及国民经济建设各主要工业领域应用广泛，被誉为“现代工业的维他命”和“第一位的高技术金属”，是国民经济支柱产业发展必不可少和不可替代的“关键战略资源”。由于其在全球范围内矿产储量极其稀少，且存在品位低、共生成分复杂、分离难度大等问题，从各种使用失效的贵金属二次资源中提取回收铂、钯、铑一直是世界各国十分重视的产业。

汽车尾气净化催化剂是铂、钯、铑等贵金属最大的应用领域。目前，全球的铂、钯、铑约有三分之一用于汽车工业。随着世界各国对汽车尾气排放法规的日趋严格，汽车催化剂领域对铂、钯、铑的需求量日益增加。装配汽车尾气净化催化剂，减少污染物排放量，不仅是政府的一项强制性法规，也是汽车生产厂家生存和市场竞争的必然选择。2009年最新统计数据表明，全球汽车制造行业对铂、钯、铑的年需求量劲增11％。按近年来欧洲环保要求的欧-III排放标准计算，堇青石型蜂窝状汽车尾气净化催化器中铂、钯、铑三种金属的含量总和高达2000～3000ppm，是铂钯铑在其最富矿体中含量的数百倍或上千倍。据此计算，每100万辆轿车大约要使用2～3吨铂、钯、铑金属。按目前全世界汽车拥有量约4亿辆计算，若其中约二分之一装上尾气净化装置，并按每辆2g计算，积压在汽车工业中的铂、钯、铑已达到400吨。面对如此庞大的数字，难怪美国有人将汽车工业谓为“运动着的铂族金属矿山”。由于其数量大、铂钯铑含量比其最富矿体的含量高得多、提取回收流程相对较短，大量的使用失效汽车尾气催化剂已成为铂、钯、铑最重要的可回收利用二次资源。

溶剂萃取是铂、钯、铑分离和提纯最有前途的方法。与传统的沉淀法和置换法相比，溶剂萃取法分离和提纯铂钯铑具有明显的优点：如工艺简单、周期短、反应速度快、金属直收率高、对各种物料的适应性和灵活性强、能耗和加工成本低、易于操作和放大、可实现大规模连续化生产和自动控制等。因此，溶剂萃取法分离提纯铂、钯、铑已为世界各主要贵金属精炼厂所采用(余建民.贵金属萃取化学.北京：化学工业出版社，2005.)。例如，国际镍公司(INCO)的Acton精炼厂是先用二正辛基硫醚DOS萃钯，然后磷酸三丁酯TBP萃铂，最后从残液中用化学沉淀法提取铑。英国Royston的Mathey-Rusterburg精炼厂用羟基肟萃钯，然后用三正辛胺TOA萃铂，最后从残液中用离子交换法提取铑。我国金川有色金属公司则先用二异戊基硫醚S201萃钯，而后用三烷基叔胺N235萃铂，最后从萃残母液中用化学法沉淀回收铑。

由于铂、钯、铑物化性质极为相似，并且价态多变，物种存在形态复杂，如何提高其分离选择性一直是铂、钯、铑萃取冶金中的难题。传统的有机相/水相两相溶剂萃取分离工艺处理多个金属离子共存的复杂料液时，一般从选择适当的特效萃取剂出发，确定最佳工艺条件，利用各金属离子反应活性的差异，与不同的萃取剂分子间选择性识别配位，按其萃取的难易次序来制定适宜的萃取流程。对多个目标金属离子的选择性萃取分离，需经过多个步骤的液-液两相平衡以分步逐个萃取。但由于实际过程中影响萃取分离选择性的因素十分复杂，加之铂钯铑等金属配离子本身特性的差异和配位行为的复杂性，传统液-液两相溶剂萃取分离铂、钯、铑的选择性并不高，且多步的萃取平衡操作由于流程冗长、分离步骤多，易造成铂、钯、铑在萃取过程中的分散损失。为提高溶剂萃取分离铂、钯、铑的收率和产品纯度，人们不得不凭经验对料液反复进行各种预处理以调整其性质，然后反复进行两相平衡以改善其萃取分离选择性。这样做的后果是人为盲目性大，萃取反应历程难于控制。已公开的从含铂钯铑失效汽车催化剂浸出液中萃取分离铂钯铑的工艺须在萃取前先降低料液酸度，用硫醚类萃取剂先选择性萃钯，之后又须将料液酸度调高，以利于磷酸三丁酯TBP选择性萃取分离铂，最后从萃取后液中用化学沉淀法提取铑。操作繁杂，人为因素影响大，难于控制，且各段工序间衔接对料液的性质要求高。