從廢鉑釩催化劑中分步提煉五氧化二釩和海綿鉑

相亞波，趙棟云，王建忠，郁豐善，何志鴻，李永敏

（江西省漢氏貴金屬有限公司，江西 萬年 335500）

從廢鉑釩催化劑中分步提煉五氧化二釩和海綿鉑

相亞波，趙棟云，王建忠，郁豐善，何志鴻，李永敏

（江西省漢氏貴金屬有限公司，江西 萬年 335500）

對失效鉑炭催化劑中釩和鉑的分離提純進(jìn)行研究，通過先分離提取釩來簡化精煉鉑金屬的操作流程，優(yōu)化回收工藝，且分離后對釩和鉑進(jìn)行分別回收，制得高純度的五氧化二釩和海綿鉑。

鉑炭催化劑；鈉化焙燒；五氧化二釩；海綿鉑

Pt/C催化劑廣泛應(yīng)用于石油化工、環(huán)境治理、制藥、香料、染料及其他精細(xì)化工領(lǐng)域，在制備這些催化劑時(shí)，往往會(huì)加些助劑來加以修飾，如Fe、Sn、Bi、S、V、Cu、K等，用來提高催化劑的選擇性和使用壽命，而Pt-V/C載體催化劑應(yīng)用于鹵代硝基物還原和還原烷基化反應(yīng)。

鉑釩催化劑現(xiàn)已十分成熟地運(yùn)用到制藥、石油等工業(yè)生產(chǎn)，因此，每年也同樣產(chǎn)生大量失效的鉑釩催化劑。傳統(tǒng)的回收工藝采用氯化銨精煉法提取鉑時(shí)，由于釩在不同的pH環(huán)境下以NH4VO3、十釩酸氨、六聚釩酸銨等不同形態(tài)的沉淀存在，對鉑的精煉造成很大的干擾。同時(shí)，釩也是一種重要的戰(zhàn)略金屬，應(yīng)積極加以回收利用，變廢為寶，化害為益，從而創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。而對于鉑族金屬來說，價(jià)值高，必須進(jìn)行循環(huán)回收利用。

本研究證明通過優(yōu)先分離出催化劑中的釩金屬后，就可以有效地通過傳統(tǒng)的工藝提煉鉑金屬，簡化整個(gè)回收工藝，提高鉑金屬的回收率和純度，并且可以同時(shí)回收釩金屬，提高經(jīng)濟(jì)效益。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 原料

廢Pt-V/C催化劑、主體是活性炭、水分、有機(jī)物、鉑含量為1.13%、釩含量為1.62%。

1.2 工藝流程圖

從廢鉑釩催化劑中回收五氧化二釩和海綿鉑的工業(yè)流程詳見圖1。

2 結(jié)果與討論

2.1 焚燒

含鉑族金屬炭載體廢催化劑大多采用焚燒法，除去大部分活性炭、水和有機(jī)物，富集鉑族金屬，通常炭載體點(diǎn)然后可以自燃，燒灰產(chǎn)率在30%左右，為了其充分炭化，還需要將其放入到馬弗爐內(nèi)，升溫至700℃焚燒6～8 h，這時(shí)燒灰產(chǎn)率在7%左右。在燃燒過程中尾氣被吸收處理，達(dá)標(biāo)排放。在焚燒過程中，釩反應(yīng)生成V2O5，反應(yīng)式為：

焚燒渣主要含有金屬鉑、五氧化二釩、低價(jià)態(tài)釩氧化物和賤金屬氧化物、二氧化硅等雜質(zhì)。廢Pt-V/C催化劑135 kg焚燒后灰渣為9.23 kg，其中鉑含量為16.45%，釩含量為23.4%，富集近15倍。

圖1 廢鉑釩催化劑中回收五氧化二釩和海綿

2.2 鈉化焙燒

將上述焚燒好的灰渣經(jīng)破碎、研磨，過篩網(wǎng)后，與碳酸鈉混合均勻，并在800℃下進(jìn)行鈉化焙燒，使其中未被氧化的低價(jià)態(tài)釩被轉(zhuǎn)化為5價(jià)態(tài)的可溶性偏釩酸鈉。

2.3 水溶浸出

焚燒過程中無強(qiáng)氧化劑添加，焚燒后，鉑會(huì)以單質(zhì)形式存在，因此將上述的焚燒料用水浸洗，使可溶的偏釩酸鈉進(jìn)入到溶液中，過濾洗滌，得到粗偏釩酸鈉溶液，濾渣為鉑精礦，在此條件下可以將釩與鉑基本分離。

2.4 沉釩

調(diào)節(jié)上述粗偏釩酸鈉溶液pH值至8～9，加入四倍理論當(dāng)量的氯化銨溶液作沉淀劑，用硫酸溶液調(diào)PH值到2～2.5，控制溫度在30℃以下，析出偏釩酸銨沉淀，反應(yīng)為：

酸化液靜置后過濾，用5%的氯化銨溶液洗滌濾餅2～3次，烘干，得純偏釩酸銨產(chǎn)品。

2.5 煅燒、漂洗、烘干

將烘干后的偏釩酸銨置于馬弗爐中緩慢升溫至300℃，保持1 h再升至500～550℃，注意不能超過650℃，否則五氧化二釩熔融結(jié)塊。保溫2 h后降至450℃，保持1 h冷卻出爐，即得組成準(zhǔn)確、恒定的五氧化二釩產(chǎn)品。煅燒反應(yīng)為：

將V2O5加入水中，過濾、漂洗、烘干，及得合格的五氧化二釩產(chǎn)品7 032.4 g，釩的收率為90%。

2.6 王水溶解、沉鉑

用王水溶解含還有少量釩、釩的氧化物和鐵、鎂及其他賤金屬氧化物，用王水溶解二次此濾渣，鉑的溶解率為99.8%以上，過濾，二次濾液合并，濃縮，趕硝，后再加入雙氧水加溫將部分被還原成二價(jià)態(tài)鉑氧化成四價(jià)態(tài)鉑，用氯化銨沉淀鉑得到六氯鉑酸銨，煅燒得到粗海綿鉑。

2.7 鉑精煉

采用傳統(tǒng)方法精煉粗鉑：粗鉑用王水溶解，濃縮、趕硝、水解、酸化、氯化銨沉鉑、煅燒得到純度大于99.95%的海綿鉑1 520.92 g，收率為99.7%。

3 結(jié)論

（1）釩是一種重要的戰(zhàn)略金屬，可以得到很好的回收利用，具有極大的價(jià)值。

（2）先分離出釩，可以簡化鉑的精煉回收工藝，得到高純度的海綿鉑，鉑的回收率達(dá)到99.7%以上。

1 劉 文,賀小塘,王 歡，等.從失效Pt-V/C催化劑中回收鉑的新工藝[J].貴金屬，2014，35（2）：27-30.

2 胡克軍.釩在當(dāng)前的發(fā)展和應(yīng)用[J].四川冶金，2000，（4）：50-58.

3 王 雄.五氧化二釩提取和氮化的工藝研究[D].長沙：中南大學(xué)，2009.

4 付自碧，高官金，等.一種鈉化焙燒釩渣的方法：中國，CN102851507[P].2013-01-02.

5 楊明平，王遠(yuǎn)望.利用失效釩電解液回收釩制備偏釩酸銨工藝[J].化工進(jìn)展，2016，35（9）：2982-2896.

6 劉時(shí)杰.鉑族金屬冶金學(xué)[M].長沙：中南大學(xué)出版社，2013.

Recovery Vanadium Pentoxide and Platinum from Spent Pt/V Catalyst

Xiang Yabo, Zhao Dongyun, Wang Jianzhong, Yu Fengshan, He Zhihong, Li Yongmin
(Jiangxi Han's Precious Metals Co., Ltd., Wannian 335500, China)

Study on the technology of separation and purification process of vanadium and platinum from spent Pt-V/C catalyst. Simplifying the operation process of refined platinum metal by separating and extracting vanadium firstly, optimum recovery process. After separation, vanadium and platinum were recovered respectively, high purity Vanadium Pentoxide and Platinum sponge be prepared.

Pt-V/C catalyst; sodiumzation-roasting; Vanadium Pentoxide; platinum sponge

TF841.3

A

1008-9500(2017)05-0125-02

2017-03-10

本文系江西省科技型中小企業(yè)創(chuàng)新基金項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：201040）的階段性研究成果。

相亞波（1976-），男，江蘇蘇州人，工程師，研究方向：貴金屬催化劑的研發(fā)及回收利用。