氧化铝载体废催化剂回收钯的工艺分析

氧化铝载体废催化剂回收钯的工艺分析

初青青

鲁西集团有限公司 山东省聊城市 252000

摘要：在催化相关产业中，经常会用到的材料就是钯。在材料具体应用的过程中，随着时间的推移，钯的催化活性是会逐步减退的。虽然失去了原本的催化性能，但钯材料的品质仍高于其他自然矿石，经回收后可以对此材料进行再利用。下文介绍了以氧化铝为载体的几种钯催化剂回收工艺进行介绍分析，望以此提升相关产业的工作能力，让其能根据自身需求选择适合的废钯回收工艺。

关键词：氧化铝；废钯催化剂；回收工艺；应用

钯材料的特性是催化活性高，因此在石油催化剂、汽车尾气催化剂、医药催化剂等相关产业中，都经常会用到钯材料。我国在现阶段的社会经济发展中，对铂族金属资源的需求量比较高，但是国内现有的铂族金属资源并不十分充足。所以，在接下来的工作中，应对废钯回收作为重要的发展方向，提升对有限资源的利用效率，发展可循环经济。利用从废催化剂中得到的铂族金属，来推动社会经济的稳步发展。

一 、钯与废钯催化剂回收相关概述

钯材料的应用特性耐化学腐蚀、耐高温、高化学活性、电学特性稳定，在这点上金属钯同其它几种铂族金属的特性是一致的。但是除此之外，海绵状的钯还可以吸附大量氢气，因此加工业常将其作为优秀的低温加氢催化剂使用。在工业制造领域，应用的比较广泛的主要有对苯二甲酸精制过程中用于4-CBA还原的钯碳催化剂、裂解汽油一段加氢钯催化剂、汽车尾气加氢净化氧化铝基钯催化剂等。在应用过程中，导致钯催化剂的失活主要因素包括：钯晶粒增长所导致的表面积明显改变、有杂质覆盖、中毒等^[1]。钯金属具备的特性在上文中已有介绍，正是由于其这样的特性，使得在反应过程不会出现过高程度的流失，废钯催化剂与新鲜催化剂进行对比，发现钯含量差值并不显著。这就为回收再利用废催化剂中的钯提供了必要的技术条件和基础。地壳中的钯含量稀少，分布不均匀。而我国的钯金属储量也不高，目前已发现的钯金属储量大概有15000t。由此可见，从废钯催化剂中进行金属钯的回收再利用处理，对于社会经济发展而言具有重要的意义和巨大的经济效益^[2-3]。当前，国内外有关于对废钯的回收研究，已经取得了一定的研究成果，回收再利用技术的应用范围也在不断扩大。未来，工作重点应放在查漏补缺上，提升对回收再利用工艺的选择能力。

二 、废钯催化剂的回收工艺

1. 、焙烧浸出法

焙烧浸出法指的是将废催化剂在760℃温度下焙烧，王水溶解，再用水合肼还原、焙烧，最终制取得到粗钯。以某贵金属工业有限公司进行焙烧浸出法的过程为例，该公司使用王水浸氧化铝载钯废催化剂的方法，钯的回收率水准较高。具体的操作步骤是先将失活催化剂研磨成细粉。用90℃热水浸泡，持续1h时间。经过滤干燥后去除表明杂质。再将得到的材料置于马弗炉中，在580℃的条件下焙烧，持续时间为2 h，将材料中含有的有机杂质去除掉。使用浓度为15％的硫酸溶液浸取已预处理完备的失活催化剂，在100℃ 条件下浸取，持续12h，液固质量比10：1。浸取后，失活催化剂中的氧化铝成分被转化为硫酸铝，进入液相，钯不溶于硫酸，因此留在固相。过滤、洗涤、干燥后得到钯含量较高的钯精渣。用王水溶解钯精渣，过滤除去其中一小部分的不溶杂质，随后加热滤液直至其达到75℃，在此过程中未反应的硝酸和氯化氢会被蒸发带走。最后沉淀、还原得到粗钯。焙烧浸出法制取得到的钯，能达到超过97％的回收率。焙烧浸出法的具体操作过程如图1所示。

图1 焙烧浸出法具体操作过程

2. 、离子交换法

用40％硫酸(质量分数)溶解废钯催化剂，溶解时间为3h，去除掉不溶于硫酸的残渣，经焙烧处理后用盐酸和20％ 的氯酸钠浸取，持续时间为2h，过滤。淋水合肼还原，从而制取得到了粗钯，回收率已超过97％，材料纯度接近99％ (质量分数)。

3. 、电解法

电解法指的是将以氧化铝为载体的含钯废 催化剂用含过氧化氢的盐酸溶解。溶液以石墨为电极，电解回收钯，回收率超过了99％。在既往的研究中，发现使用电解法的过程中，钯从悬浮于稀盐酸中的焦化催化剂里电沉积到铂阴极上，排出电解液，清洗装置，充入新盐酸，使铂阴极和碳阴极的电流反向，电化学溶解沉积的钯，作为四氯合钯(II)酸 二氯二氨合钯(II) 溶液回收。

4. 、湿法铁置换法

将废催化剂粉碎后用 6mol/L盐酸及氯酸钠氧化浸取。固液比为1：4，温度85℃左右，反应时间为1h。过滤 ，滤渣二次浸取 。利用置换反应在滤液中添加铁进行置换，酸度为1.5mol/L，温度在60℃以上，置换液排放。将所得粗钯粉洗涤，用盐酸浸出，再分别用氯钯酸铵沉淀法和二氯二氨络亚钯法提纯，得纯度较高、性能较好的海绵钯。废钯催化剂钯的质量分数为0.35％，粗钯回收率超过了99％。湿法铁置换法的经费投入较低，且制取处理效果较为优越。但需要重点注意的是，使湿法铁置换法需要进行二次浸取，对比上述几种方法而言操作过程更加繁琐。再加上回收液氯亚钯酸难以与载体铝粉末隔开，过滤处理的过程较为漫长。

结语：综合以上的分析内容，可见现阶段开展对氧化铝载体废催化剂回收钯的工艺分析研究，是十分必要且关键的。现阶段世界各国经济的发展的，都非常依赖矿物等有限的资源。而我国在钯金属的储量方面并不是很占优势，给我国发展相关工艺产业带来了一定的阻碍。在既往得到的研究结果中，可以发现经过各种处理法得到的粗钯质量较高，可以发挥与钯金属基本一致的功效。因此，未来相关产业应继续发展可循环生产技术，节约有限的资源。

参考文献：

[1] 李涛,张杰磊,彭少君. 从含钯废催化剂中回收钯的工艺设计[J]. 中国有色冶金,2020,49(3):44-48. DOI:10.19612/j.cnki.cn11-5066/tf.2020.03.010.

[2] 姜少壮,金娅秋,宋建强,等. 氟化物置换-EDTA滴定钯氧化铝催化剂中的铝量[J]. 贵金属,2019,40(4):28-33. DOI:10.3969/j.issn.1004-0676.2019.04.006.

[3] 郑云弟,李晓军,钱颖,等. 碳四炔烃选择加氢回收丁二烯催化剂及工艺研究[J]. 现代化工,2017,37(5):170-173. DOI:10.16606/j.cnki.issn 0253-4320.2017.05.040.