权利要求
1.一种从含铂族金属催化剂中回收铂族金属的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将含铂族金属催化剂与活性金属混合，加热后得R-M金属间化合物，其中，R为Li、Na、Ca、Zn、K、Al和Mg中的至少一种，M为Ir、Pt、Pd和Rh中的至少一种;
将R-M金属间化合物氧化，得氧化后的金属间化合物;
将氧化后的金属间化合物置于电解质溶液中，施加电压进行电解，电解结束后在阴极得到铂族金属。
2.根据权利要求1所述的从含铂族金属催化剂中回收铂族金属的方法，其特征在于，将R-M金属间化合物氧化包括将R-M金属间化合物置于550℃～650℃的含氧气氛下保温6h～10h。
3.根据权利要求2所述的从含铂族金属催化剂中回收铂族金属的方法，其特征在于，将R-M金属间化合物氧化包括将R-M金属间化合物置于600℃的含氧气氛下保温8h。
4.根据权利要求1、2或3所述的从含铂族金属催化剂中回收铂族金属的方法，其特征在于，电解质溶液为HCl溶液、NaHCO3溶液、H2SO4溶液、HNO3溶液、KHCO3溶液、NaHSO4溶液和KHSO4溶液中的至少一种。
5.根据权利要求1、2或3所述的从含铂族金属催化剂中回收铂族金属的方法，其特征在于，施加的电压为0.6V～1.2V，电解时间为2h～5h。
6.根据权利要求1、2或3所述的从含铂族金属催化剂中回收铂族金属的方法，其特征在于，得到R-M金属间化合物的加热温度为1200℃～1500℃。
7.根据权利要求6所述的从含铂族金属催化剂中回收铂族金属的方法，其特征在于，得到R-M金属间化合物包括将含铂族金属催化剂破碎后与活性金属置于电弧熔炼炉中，设置电流为50A～60A，脉冲式击发电流，脉冲周期为1s～2s，占空比为45%～50%，持续4min～6min后得到R-M金属间化合物。
8.根据权利要求1、2、3或6所述的从含铂族金属催化剂中回收铂族金属的方法，其特征在于，还包括将含铂族金属催化剂破碎后再与活性金属混合。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及铂族金属回收领域，更具体地讲，涉及一种从含铂族金属催化剂中回收铂族金属的方法。
背景技术
[0002]汽车尾气催化剂中的铂族金属回收主要分为火法和湿法。火法和湿法主要区别在于铂族金属富集方法不同。火法富集主要利用高温熔炼使铂族金属(PGMs)与贱金属(铁、
铜、
铅、
镍、冰铜和硅等)形成合金，载体造渣，达到富集的目的。湿法富集主要将金属键破坏，使铂族金属原子以离子形式进入溶液中，实现铂族金属富集。富集后的铂族金属通过进一步的分离与精炼(化学沉淀、溶剂萃取、离子交换、分子识别等)后即可得到铂族金属产品。国际上大型企业，例如美国Multimetco、英国Johnson-Matthey、比利时Umicore、日本NIPPON PGM等均采用火法熔炼捕集PGMs，火法工艺具有流程短，处理规模大的优点，但同时也存在成本高、能耗高等缺点。湿法工艺具有成本低、能耗低的优点，中小型回收企业大部分采用湿法富集回收铂族金属，但湿法富集也存在处理规模小、工艺流程长、废气/液排放多等缺点。
发明内容
[0003]针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本发明的目的之一在于提供一种从含铂族金属催化剂中回收铂族金属的方法。
[0004]本发明提供了一种从含铂族金属催化剂中回收铂族金属的方法，可以包括以下步骤：将含铂族金属催化剂与活性金属混合，加热后得R-M金属间化合物，其中，R表示活性金属，可以为Li、Na、Ca、Zn、K、Al和Mg中的至少一种，M表示铂族金属，可以为Ir、Pt、Pd和Rh中的至少一种;将R-M金属间化合物氧化，得氧化后的金属间化合物;将氧化后的金属间化合物置于电解质溶液中，施加电压进行电解，在阴极得到铂族金属。
[0005]进一步地，将R-M金属间化合物氧化可以包括将R-M金属间化合物置于550℃～650℃的含氧气氛下保温6h～10h。
[0006]进一步地，将R-M金属间化合物氧化可以包括将R-M金属间化合物置于600℃的含氧气氛下保温8h。
[0007]进一步地，电解质溶液可以为HCl溶液、NaHCO3溶液、H2SO4溶液、HNO3溶液、KHCO3溶液、NaHSO4溶液和KHSO4溶液中的至少一种。
[0008]进一步地，施加的电压可以为0.6V～1.2V，电解时间可以为2h～5h。
[0009]进一步地，得到R-M金属间化合物的加热温度可以为1200℃～1500℃。
[0010]进一步地，得到R-M金属间化合物可以包括将含铂族金属催化剂破碎后与活性金属置于电弧熔炼炉中，设置电流可以为50A～60A，脉冲式击发电流，脉冲周期可以为1s～2s，占空比可以为45%～50%，可以持续4min～6min后得到R-M金属间化合物。
[0011]进一步地，还可以包括将含铂族金属催化剂破碎后再与活性金属混合。
[0012]与现有技术相比，本发明的有益效果至少包含以下中的至少一项：
[0013](1)本发明方法通过将催化剂中的铂族金属形成R-M金属间化合物富集后，再进行氧化处理避免了R-M金属间化合物在溶液或熔盐中存在溶解度低及溶解效率低的缺点，氧化提高了铂族元素的溶解速率和溶解度，通过合金化-氧化-一步电解即可从催化剂中回收铂族金属，流程短，操作简便，效率高。
[0014](2)本发明可以在室温下使用溶液电解实现铂族金属回收，能耗低;并且无
电解液消耗，可实现电解液的反复利用;电解质选择广，要求低，无废液产生，零排放、零污染，成本低，环境友好，能够实现大规模的工业化生产。
附图说明
[0015]通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
[0016]图1为实施例1所得产物Pd的XRD图。
[0017]图2为实施例1所得产物Pd的SEM-EDS图。
具体实施方式
[0018]在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述根据本发明的一种从含铂族金属催化剂中回收铂族金属的方法。
[0019]本发明提供了一种从含铂族金属催化剂中回收铂族金属的方法。在一些实施方案中，回收铂族金属的方法可以包括以下步骤：
[0020]步骤S01，将含铂族金属催化剂与活性金属混合，加热后得R-M金属间化合物，其中，R表示活性金属，可以为Li、Na、Ca、Zn、K、Al和Mg中的至少一种。M表示铂族金属，可以为Ir、Pt、Pd和Rh中的至少一种。
[0021]步骤S02，将R-M金属间化合物氧化，得氧化后的金属间化合物。
[0022]步骤S03，将氧化后的金属间化合物置于电解质溶液中，施加电压进行电解，在阴极得到铂族金属。
[0023]在一些实施方案中，步骤S01中可以将含铂族金属的催化剂破碎后再与活性金属混合，破碎后的催化剂可以增加铂族金属的回收率以及富集效率。含铂族金属的催化剂可以为Pd-C催化剂、Pt-C催化剂、Rh-C催化剂、Pt-Pd-Rh三元催化剂以及其他含有铂族金属元素的催化剂。
[0024]在一些实施方案中，得R-M金属间化合物可以将含铂族金属催化剂与活性金属在1200℃～1500℃的温度下加热反应后得到。例如，可以在1220℃～1480℃、1280℃～1400℃、1330℃～1360℃或以上范围的组合下加热含铂族金属催化剂与活性金属得到R-M金属间化合物。在某些实施方案中，含铂族金属催化剂与活性金属可以置于电弧熔炼炉坩埚内通电加热。在某些实施方案中，可以首先使用Ar对电弧熔炼炉进行洗气，例如，洗气3次，可以防止电弧熔炼过程中空气参与反应。然后调节电流至50A～60A，脉冲式击发电流(脉冲周期为1s～2s，占空比为45%～50%。例如，脉冲周期1s，占空比50%)，持续4min～6min，即可得到富集铂族金属的R-M金属间化合物。例如，调节电流至55A，持续5min后R-M金属间化合物。R-M金属间化合物可以为Li-Pt、Li-Pd、Ca-Pd、Ca-Pt等。
[0025]在一些实施方案中，将R-M金属间化合物氧化可以包括将R-M金属间化合物置于550℃～650℃的含氧气氛下保温6h～10h。由于R-M金属间化合物在熔盐或者电解质溶液中直接溶解存在效率低和溶解度低的问题，本发明通过氧化手段将R-M金属间化合物氧化，例如，将Li-Pd氧化为Li2PdO2，Li-Pt氧化为Li2PtO3、Na-Pd氧化为Na2PdO2等，从而可以显著提高铂族金属元素的溶解速率和溶解度，能够实现后续在常温下电解回收铂族金属。在某些实施方案中，可以将R-M金属间化合物置于580℃～630℃的含氧气氛下保温7h～9h。再例如，可以将R-M金属间化合物置于600℃的含氧气氛下保温8h。
[0026]在一些实施方案中，电解质溶液可以为HCl溶液、NaHCO3溶液、H2SO4溶液、HNO3溶液、KHCO3溶液、NaHSO4溶液和KHSO4溶液中的至少一种。在上述电解质溶液中，氧化后的R-M金属间化合物溶解度大，溶解速率高，能够在短时间内实现氧化后的R-M金属间化合物完全溶解。例如，将氧化后的R-M金属间化合物置于1%mol/L的HCl或NaHCO3溶液中，静置3min即可溶解。
[0027]在一些实施方案中，电解过程中施加的电压可以为0.6V～1.2V，电解时间可以为2h～5h。例如，电解过程中施加的电压可以为0.7V～1.1V，电解时间可以为3h～4h。再例如，电解过程中施加的电压可以为0.8V～1.0V，电解时间可以为3.5h～4.5h。对于含铂族金属催化剂中含有2种及以上的铂族金属时，可以针对不同铂族金属施加不同的电压以及电解时间。优选地，对于金属Pt，施加的电压可以是0.6V，电解时间可以是2h;对于金属Pd可以是施加电压可以是1.0V，电解时间可以是3.5h;对于金属Rh，施加电压可以是0.8V，电解时间可以是2.5h。例如，当催化剂中含有Pt和Pd，可以先施加0.6V的电压，电解2h后得到金属Pt，调整电压至1.0V，电解3.5h后得到金属Pd。
[0028]为了更好地理解本发明，下面结合具体示例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的示例。
[0029]实施例1
[0030]一种从含铂族金属催化剂中回收铂族金属的方法，可以包括以下步骤：
[0031]步骤01，将粉碎Pd-C催化剂粉碎后与活性金属Li混合，置于电弧熔炼炉坩埚内，使用Ar对电弧熔炼炉进行洗气3次，调节电流至55A，脉冲式击发电流(脉冲周期1s，占空比50%)，持续5min，得到富集铂族金属的Li-Pd金属间化合物。
[0032]步骤02，将Li-Pd金属间化合物置于电阻炉中，在600℃下保温8h，获得氧化后的Li-Pd金属间化合物Li2PdO2。
[0033]步骤03，将氧化后的Li-Pd金属间化合物Li2PdO2置于1%mol/L的HCl溶液中，静置3min溶解后施加0.9V电压电解2h，在阴极得到Pd。
[0034]阴极得到Pd的XRD以及SEM-EDS分别如图1和图2所示，从图中可以看出，通过本发明的方法在阴极上的得到了产物金属Pd，且产物纯度较高。
[0035]实施例2
[0036]一种从含铂族金属催化剂中回收铂族金属的方法，可以包括以下步骤：
[0037]步骤01，将粉碎Rh-C催化剂粉碎后与活性金属Mg混合，置于电弧熔炼炉坩埚内，使用Ar对电弧熔炼炉进行洗气2次，调节电流至58A，脉冲式击发电流(脉冲周期2s，占空比45%)，持续4min，得到富集铂族金属的Mg-Rh金属间化合物。
[0038]步骤02，将Mg-Rh金属间化合物置于电阻炉中，在640℃下保温6h，获得氧化后的Mg-Rh金属间化合物。
[0039]步骤03，将氧化后的Mg-Rh金属间化合物置于2%mol/L的NaHCO3溶液中，静置4min溶解后施加0.7V电压电解3h，在阴极得到Rh。
[0040]实施例3
[0041]一种从含铂族金属催化剂中回收铂族金属的方法，可以包括以下步骤：
[0042]步骤01，将粉碎Pt-Pd-Rh三元催化剂粉碎后与活性金属Ca混合，置于电弧熔炼炉坩埚内，使用Ar对电弧熔炼炉进行洗气2次，调节电流至63A，脉冲式击发电流(脉冲周期2s，占空比45%)，持续7min，得到富集铂族金属的Ca-Pt-Pd-Rh金属间化合物。
[0043]步骤02，将Ca-Pt-Pd-Rh金属间化合物置于电阻炉中，在700℃下保温6.5h，获得氧化后的Ca-Pt-Pd-Rh金属间化合物。
[0044]步骤03，将氧化后的Ca-Pt-Pd-Rh金属间化合物置于1%mol/L的H2SO4溶液中，静置5min溶解后施加0.6V电压电解2h，在阴极收集到Pt，调整电极电压至0.75V恒电压电解2h，在阴极收集到金属Rh，调整电极电压至0.9V恒电解电压2h，在阴极收集到金属Pd。
[0045]尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。
说明书附图(2)
声明：
“从含铂族金属催化剂中回收铂族金属的方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：昆明理工大学
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