Извлечение платиновых металлов из отработанных автомобильных катализаторов

Метод переработки катализаторов, предложенный на кафедре МТЦМ ФГАОУ ВПО «УрФУ имени Б.Н.Ельцина» обеспечивает большую концентрацию МПГ в полупродуктах, а также большее суммарное извлечение платиновых металлов в конечный продукт по сравнению с традиционной схемой. Метод включает плавку катализатора на железный коллектор с получением чугуна, насыщенного кремнием и углеродом. Чугун подвергают электрохимическому растворению, в результате которого образуется анодный шлам, содержащий около 10% МПГ, карбид кремния и небольшое количество цветных металлов.

Образование карбида кремния, из которого в основном состоит шлам, на ранних стадиях неизбежно, поскольку кремний входит в состав основы катализатора, а также является необходимым компонентом шлака при плавке на железный коллектор; углерод используется в качестве восстановителя для коллектора, без углерода невозможно получение необходимых свойств чугуна, позволяющих свободно разливать последний в изложницы.

С целью кондиционирования МПГ в анодном шламе, проведены исследования стадии твердофазного спекания шлама с карбонатом натрия в муфельной печи. Изучено влияние температуры, расхода Na₂CO₃ и продолжительности на результаты спекания. Выявлены лимитирующие стадии, основными из которых являются диффузия газообразного кислорода к поверхности частиц карбида кремния и обратная диффузия молекул образующегося углекислого газа. Исследования проведены с использованием метода математического планирования эксперимента.

Таблица 2. Удельные экологические показатели переплава тонны лома в печах различного типа

Лучшими экологическими показателями отличается процесс переработки лома в электродуговых печах постоянного тока. В печах постоянного тока с магнитно-гидродинамическим перемешиванием ванны (ДППТУ-НП) угар металла и расход электродов в 3-5 раз ниже, чем в печах старого образца типа (ДВС), что заметно уменьшает вынос пыли и СО, а также сокращает энергозатраты на проведение процесса плавки. В настоящее время печи такого типа производят и отечественные предприятия, максимальная садка таких печей может составлять 100 т [2], т. е. такие печи могут использоваться для переплава лома на крупных металлургических предприятиях.

Выводы

1. Разработана универсальная модель расчета сталеплавильной плавки в печах любого типа.
2. Расчетным путем показано, что переплав лома в мартеновских печах сопровождается повышенными энергетическими затратами и высокими объемами выбросов в окружающую среду. Кроме того эксплуатация мартеновских печей ухудшает экологические показатели производства стали в целом по всему циклу.
3. Переработка лома в конвертерах ограничена содержанием в передельном чугуне окисляемых примесей. Увеличение доли лома за счет повышения содержания в чугуне кремния увеличивает энергозатраты в целом на всему циклу, повышает выход шлака и выбросы пыли на всех этапах переливов и переплава чугуна.
4. Лучшим агрегатом для переплава лома следует признать электродуговые печи нового поколения с магнитодинамическим перемешиванием сталеплавильной ванны, позволяющим значительно улучшить все экологические показатели плавильного процесса.