[发明专利]提取稀贵金属的方法

说明书

技术领域

本发明涉及提取稀贵金属的方法，更具体地涉及提取贵金属例如铂族金属、稀土金属例如镧铈和稀有金属例如钒镓的方法，尤其是提取废旧汽车催化剂中铂族金属和稀土镧铈的方法。

背景技术

稀贵金属包括贵金属、稀土金属和稀有金属这三类。其中贵金属有8种，它们是金、银、铂、钌、钯、铑、铱、锇，其中铂、钌、钯、铑、铱、锇又称为铂族金属。稀土金属有17种，它们是镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇。稀有金属有17种，地壳中含量稀少，提取难度较大，它们是锂、铍、钛、铷、铯、钨、钼、钒、铼、钽、铌、锆、铪、镓、铟、铊、锗。

中国铂族金属天然矿物资源储量极度匮乏，2008年查明的铂族金属资源储量为324.13吨，占世界总储量的0.46％。目前我国铂族金属年生产量约200公斤，远远不能满足国防和工业的需要，年需求量的90％以上依赖进口。因此，如何高效地从原料例如天然矿物质、废料等中提取贵金属有着非常重要的经济和社会效益。

近年来，随着我国汽车工业的高速发展，形成了大量的失效汽车尾气净化催化剂(简称汽车催化剂)，其中很大一部份是国外厂家生产的，原料来源于国外。国外生产的绝大部分汽车催化剂中铂族金属单质含量总和为0.1-0.3wt.％；稀土氧化物含量总和通常为5.0wt.％，这两类金属在国际上都是重要的战略性物资。汽车催化剂中Pt含量通常为300-1000ppm，Pd含量为200-800ppm，Rh含量为50-100ppm。目前中国一年产生500吨左右的失效汽车催化剂，含铂、钯、铑约600公斤，预计到2014年后，产生的失效汽车催化剂将达到5000吨，含铂、钯、铑超过6吨。2004年全世界85％Rh、50％Pd、43％Pt用于汽车尾气净化催化剂的制造。目前报废汽车催化剂在许多国家是第一位的铂族金属二次资源。

另外，在石油化工等工业生产中也会产生失效稀贵金属催化剂，也存在如何回收其中的稀贵金属的问题。

绝大部分汽车催化剂载体是由抗热震性好的陶瓷材料做成，如堇青石或三氧化二铝，其中堇青石是最常用的陶瓷材料，起催化作用的铂族金属铂铑钯和催化助剂稀土镧铈就负载在这样的载体上。报废汽车催化剂中铂族金属铂铑钯以金属单质或金属氧化物形式存在，稀土镧铈以氧化物形式存在。所谓提取就是将催化剂中这些元素从固体中转移到溶液中。另外，报废汽车催化剂中铂族金属铂铑钯含量低，用X射线荧光(XRF)不能全部测得；稀土镧铈XRF分析结果只是半定量的。除了XRF，目前这些元素的定量分析都是通过提取和浓度分析这两步。汽车催化剂所含的铂族金属和稀土金属定量分析研究一直是研究的难点和和热点。因此，高效地、几乎彻底地从原料中提取贵金属和稀土金属不仅能够几乎彻底地回收贵金属和稀土金属，而且为准确地分析原料中贵金属和稀土金属的含量打下基础。

常规地，用王水高温(95℃)湿法处理汽车催化剂，铂和铑的提取率分别不到60％和45％。目前铂族金属提取主要采用火试金和酸溶这两种方法。

火试金法是将汽车催化剂与还原剂、助熔剂混合后在1000℃以上高温熔融生成含铂族金属的合金相和渣相。分离出合金相，用酸溶解合金相将铂族金属转移到酸溶液中。但火试金法对汽车催化剂中铑提取率不高，一般低于90％。第二，此法步骤多，耗时长(一般要4天)。第三，火试金法需要经验来根据样品调整实验条件，重现性差。

酸溶法主要是采用密封加压溶样技术，在聚四氟乙烯容器中进行。但这种方法取样量只有0.1克左右，取样代表性低，易造成大的误差。第二，催化剂中金属铑在酸中很难溶解，造成铑提取率低，分析误差大。第三，常常由于聚四氟乙烯容器密封性不好造成样品高压蒸汽泄漏，从而导致分析误差。

为了寻求一种提取率高、重现性好、用时少的稀贵金属提取方法，在本发明中特提出一种氯化提取方法，此方法不仅能高效提取原料例如失效汽车催化剂中的贵金属例如铂族金属铂铑钯和稀有金属，而且其中的稀土金属例如镧铈也能同时被高效提取，从而达到同时提取多种稀贵金属的目的。该方法也为准确地定量分析原料例如失效汽车催化剂中稀贵金属的含量提供了基础。

发明内容

本发明提出了一种提取率高、重现性好、用时少的提取原料例如失效汽车催化剂中稀贵金属例如铂族金属铂铑钯和/或稀土金属例如镧铈的方法。该方法可用于有效回收稀贵金属，以及用于定量分析原料中稀贵金属之前的预处理过程。