Введение к работе
Актуальность работы. Уникальные по свойствам благородные и редкие металлы (БРМ) незаменимы в химической и нефтеперерабатывающей промышленности, электронике, электротехнике, медицине и других областях Многообразие сфер использования этих металлов определяет неуклонное увеличение темпов их добычи и потребления БРМ высоко ценятся и имеют постоянно высокую ликвидность на мировом рынке
В последнее время особое внимание стало уделяться проблеме утилизации вторичного к техногенного сырья, содержащего благородные и редкие металлы, с целью извлечения этих ценных компонентов Содержание БРМ в этом виде сырья в сотни и тысячи раз выше, чем в природном
Одним из источников вторичного и техногенного сырья, содержащего БРМ, являются шламы, получаемые при очистке поверхностей аппаратуры, расположенной в агрегатах производства азотной кислоты, а также отработанные платиноревиевые катализаторы риформинга углеводородов
В процессе каталитического окислений аммиака в производстве азотной кислоты происходят потери металлов платиновой группы (МПГ) с поверхности катализаторных сеток в виде оксидов и металлических частиц, которые уносятся потоком газа по ходу технологической схемы и частично осаждаются на поверхностях оборудования Получаемые в результате очистки оборудования шламы отличаются сложным химическим и фазовым составом, содержание МПГ в них изменяется в пределах от 0,2 до 40 мае, %, что обуславливает трудность переработки данного вида сырья
Платинорсниевые катализаторы риформинга углеводородов дезактивируются в результате зауглероживания поверхности платины, действия каталитических ядов, а также деструкции активного компонента Когда дезактивация прижимает необраттгмый характер, катализаторы необходимо перерабатывать с целью извлечения из них платины и рения Учитывая значительные объемы образующихся на предприятиях Российской Федерации отработанных платиноре-ниевых катализаторов (- 200 т/год) и повышенные концентрации платины и рения ( 3300 и 2800 г/т соответственно), их можно рассматривать как перспективное вторичное сырье для производства БРМ
Известные методы утилизации отходов, содержащих БРМ, в большинстве своем недостаточно эффективны Поэтому акту&тьной задачей остается разра 2 ботка более эффективных методов утилизации таких отходов с учетом СЧІЄЩЇ-фичностк перерабатываемого материата, а также поиск возможных путей интенсификации процессов
Одним из способов интенсификации гшмико-тсхнологических процессов является применение СБЧ-зпергии, которая, в основном за счет активизации процессов массоперепоса, позволяет существенным образом повысить скорости протекания химических реакций, увеличить степени извлечения БРМ в раство-ры и концентраты
Изучено влияние технологических параметров (времени, массового соотношения Г Ж, количества восстановителя, способа нагрева рястиора) па степени извлечения МПГ ш шлама в раствор при их выщелачивании кислотно-окислительной смесью HCl+HjO? Показано, что применение формиата натрия н СВЧ-энергии позволяет на 11,6-38,9% повысить степень извлечения МПГ в раствор - Обоснован выбор гетероцепных полимерных сорбентов -коми лексо-образователен для селективного извлечения МПГ из сложных по составу технологических растворов На примере S- п S -содержащих сорбептив-шмплексообразователей — полимерного тиоэфира и псргидро-(153,5 Дитиазин-5-ил)метана. изучено влиягше технологических параметров (температуры и кислотности раствора, времени, соотношения МПГ сорбепт-комплсксо-образозатель и т д) на процесс сорбционного извлечения МПГ из растворов после выщелачивания платиноидов из шлама и растворения отработанного катализатора КР-10Б Установлено, что пергидро (1Д5-дитиазин- ил)метаіі более селективен по отношению к МПГ, чем полимерный тиозфир -Установлено влияние выходной мощности СВЧ-излучешя на процессы выщелачивания МПГ из шлама и их последующего сорбционного извлечения из раствора, а также растворения отработанного катализатора КР-108 и оптимальные интервалы.
- Экспериментально обоснован новый эффективный получения концентрата благородных металлов, основанный на порционном введении сорбента в раствор, который позволяет повысить степень из
влечения металлов а концентрат при одновременном снижешги расхода сор бепта-комплексо образ ователя На способ получен патент РФ
-Разработаны способы совместного и раздельного извлечения Pt и Re из содержащего их раствора, образующегося при полном растворении отработанного гшатиноренисвого катализатора, с получением дополнительного товарного продукта - алюмакалиевых квасцов Практическая значимость.
- Предложен новый промышленный способ утилизации шламов - отходов, образующихся в производстве азотной кислоты, основанный па переводе МПГ в раствор с последующим сорбционньтм извлечением платиноидов и получением концентрата с содержанием МИГ не менее S9 % Степени извлечения Pt, Pd и Rh в концентрат составляют не менее 99,5,99,7 и 97 % соответственно
-Представлены промышленные способы утилизации отработанного платико-рениепого катализатора КР-Ї0К, основанные на его полном растворении с последующим совместным или раздельным извлечением Pt и Re в концентраты БРМ Степень извлечения Pt и Re составляет не менее 99 и 9В,5 % соответственно при уменьшении капитальных затрат и стоимости переработки по сравнению с действующей тта ОАО «Приоксгсий завод цветных металлов» (кГОЦМ», г. Касимов, Рязанская обд) технологической схемой Составлены исходные данные для проеетпрования
- На основе результатов пилотных и полупромышленных исследований по утилизации отработанного платинорениевого катализатора KP-10S разработаны исходные данные для проектирования и изготовлен промышленный СВЧ реактор с выходной мощностью СВЧ-излучения 50 кВт и объемом реактора 600л Проведены его приемо-сдаточные испытания
Результаты работы могут представлять интерес для 7 предприятий, занимающихся переработкой вторичного сырья, содержащего БРМ 62 предприятий азотной, нефтеперерабатывающей и нефіехимичеекой промышленности
Аііпоіїапии работы. Результаты работы докладывались на VII Всероссийской научно-практической конференции студентов и аспирантов «Химия и химическая технология в XXI веке», Томск, 2006, V Международной научно 4 технической конференции по катализу «Укркатализ-V», Киев, 2006, Втором между нар одном конгрессе "MKXT-2Q06", Москва, 2006
Публикации, По материалам диссертационной работы опубликовано 5 печатных работ и 1 патент РФ (из них 2 из Перечня ведущих рецензируемых научных журналов и изданий ВАК)
Структура и ибъем работы. Диссертационная работа СОСТОИТ ИЗ введения, 4 глав, выводов, списка литературы, включающего 204 наименования, и приложения Работа изложена на 243 страницах, машинописного текст, содержит 79 рисункор и 27 таблиц
