阅读说明：本技术 一种从含铂族金属的铁硅磷合金中去除硅和磷的方法 (Method for removing silicon and phosphorus from iron-silicon-phosphorus alloy containing platinum group metal ) 是由 雷云 杨清源 杨东方 马文会 张陈康健 李鹏 于 2021-08-27 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种从含铂族金属的铁硅磷合金中去除硅和磷的方法,属于二次资源综合利用技术领域。本发明将造渣剂和铁氧化物分别干燥后混合均匀得到混合物；混合物与含铂族金属的铁硅磷合金进行造渣精炼,渣金分离得到含铂族金属的铁磷合金和含硅废渣；在高于含铂族金属的铁磷合金熔点的温度下,将含铂族金属的铁磷合金经真空精炼脱磷得到含铂族金属的铁磷合金。本发明通过造渣精炼与真空精炼结合的方法,对铁捕集失效催化剂得到的含铂族金属的铁硅磷合金进行提纯,实现了含铂族金属的铁硅磷合金中硅和磷等难去除杂质的深度脱除,有利于后续采用酸洗分离铂族金属和贱金属捕集剂铁,并得到高纯的铂族金属。(The invention relates to a method for removing silicon and phosphorus from an iron-silicon-phosphorus alloy containing platinum group metals, belonging to the technical field of secondary resource comprehensive utilization. Respectively drying a slagging agent and iron oxide, and uniformly mixing to obtain a mixture; carrying out slagging refining on the mixture and iron-silicon-phosphorus alloy containing platinum group metal, and separating slag from gold to obtain iron-phosphorus alloy containing platinum group metal and silicon-containing waste slag; and carrying out vacuum refining dephosphorization on the iron-phosphorus alloy containing the platinum group metal at a temperature higher than the melting point of the iron-phosphorus alloy containing the platinum group metal to obtain the iron-phosphorus alloy containing the platinum group metal. According to the invention, the iron-silicon-phosphorus alloy containing platinum group metals, which is obtained by the iron trapping spent catalyst, is purified by a method combining slagging refining and vacuum refining, so that the deep removal of silicon, phosphorus and other impurities which are difficult to remove in the iron-silicon-phosphorus alloy containing the platinum group metals is realized, the subsequent acid washing separation of platinum group metals and base metal trapping agent iron is facilitated, and the high-purity platinum group metals are obtained.)

一种从含铂族金属的铁硅磷合金中去除硅和磷的方法

技术领域

本发明涉及一种从含铂族金属的铁硅磷合金中去除硅和磷的方法，属于二次资源综合利用技术领域。

背景技术

随着对汽车尾气中CO、HC、NO_x等有害气体的排放日趋严格，汽车尾气净化催化剂得到普及。在汽车催化剂中起关键作用的活性成分即为铂、钯、铑——铂族金属。铂族金属理化性能独特且优越，尤其是催化领域，其中铂、钯、铑更是每年有超过60％应用于汽车尾气净化催化剂。铂族金属原矿稀少且提取困难，从失效汽车催化剂中回收铂族金属更具经济和环保效益。

失效汽车催化剂的回收主要分为火法和湿法处理工艺；但火法具有铂族金属回收率高，排放的废酸废气少等优点。由于铁和铂族金属之间具有较强的亲和力，是火法捕集法中常见的捕集贵金属的捕集剂，等离子炉熔炼也是铁捕集法的代表性工艺。但由于等离子炉还原熔炼的反应温度比较高，一般高于1700℃，很有可能会将催化剂载体中的硅也还原进入铁基合金，且还可能会往铁捕集后的铁合金中带入Ca、Mg、Al、P等杂质；在后续酸溶工作中，由于硅杂质不溶于王水，得到的含铂族金属的铁基合金会产生大量的不溶物，导致分离工作的困难，铂族金属的回收率也因此降低很多；另外，铁合金中含有的磷杂质会在酸溶过程中产生大量的气泡，对湿法分离贵金属和贱金属过程造成影响。

除失效汽车尾气净化催化剂中含有铂族金属外，其他石化工业中应用到的氧化铝载体催化剂中也含有铂族金属，当采用铁捕集此类催化剂中铂族金属形成铁合金时带入Si、Ca、Mg、Al、P等杂质。

故，急需可以将铁基合金中的硅、磷等杂质除去，有利于后续采用湿法将铂族金属与捕集剂铁和杂质分离的方法。

发明内容

本发明针对现有技术中铁捕集法存在的问题，提供一种从含铂族金属的铁硅磷合金中去除硅和磷的方法，即通过造渣精炼与真空精炼结合的方法，对铁捕集失效催化剂得到的含铂族金属的铁硅磷合金进行提纯，实现了含铂族金属的铁硅磷合金中硅和磷等难去除杂质的深度脱除，有利于后续采用酸洗分离铂族金属和贱金属捕集剂铁，并得到高纯的铂族金属。

一种从含铂族金属的铁硅磷合金中去除硅和磷的方法，具体步骤如下：

(1)将造渣剂和铁氧化物分别干燥后混合均匀得到混合物；

(2)混合物与含铂族金属的铁硅磷合金进行造渣精炼，渣金分离得到含铂族金属的铁磷合金和含硅废渣；含硅废渣中添加铁氧化物和造渣剂的混合料后与含铂族金属的铁硅磷合金进行造渣精炼，实现对废渣的再生利用；

(3)在高于含铂族金属的铁磷合金熔点的温度下，将含铂族金属的铁磷合金经真空精炼脱磷得到含铂族金属的铁合金；

所述步骤(1)造渣剂为CaO、SiO₂、Al₂O₃、MgO中的一种或多种；造渣剂中不含有氟化物、氯化物、氧化钠/碳酸钠、冰晶石和硼砂等对环境有影响的助熔剂，是对环境友好的无氟、无氯、无钠的精炼渣；

所述步骤(1)造渣剂和铁氧化物的质量比为1.9～1:1；铁氧化物包括铁的氧化物和铁氧化物的富集物，优选Fe₂O₃；

所述步骤(2)造渣精炼温度不低于1843K，造渣精炼时间为2～5h；

所述步骤(3)真空精炼脱磷的真空度不高于0.005Pa，时间不低于0.5h；

所述含铂族金属的铁硅磷合金中含有的杂质包括Si、P、Al、Mg、Ca和Ti；Si和P为主要杂质，含量高于4.0wt％。

本发明的有益效果是：

(1)本发明有效将铁捕集后(尤其是等离子炉熔炼铁捕集后)得到的含铂族金属的铁硅磷合金中的硅杂质去除至0.05％以下，磷杂质去除至1-2％；

(2)本发明可同时去除含铂族金属的铁硅磷合金中的金属杂质如Al、Mg、Ca、Ti，其金属杂质去除率可达97％以上，实现含铂族金属的铁硅磷合金的提纯；

(3)本发明工艺操作简单，采用的熔渣为无氟、无氯、无钠的精炼渣，污染小，过程中无废气排放，且废渣可以循环利用，对环境友好。

附图说明

图1为本发明流程示意图；

图2为实施例3造渣精炼后的含铂族金属的铁磷合金和含硅废渣；

图3为实施例3真空精炼后的含铂族金属的铁合金。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。

实施例1：本实施例含铂族金属的铁硅磷合金中主要元素含量见表1，

表1含铂族金属的铁硅磷合金中主要元素含量

一种从含铂族金属的铁硅磷合金中去除硅和磷的方法，具体步骤如下：

(1)将造渣剂和铁氧化物(Fe₂O₃)分别干燥后混合均匀得到混合物；其中造渣剂由CaO、SiO₂和Al₂O₃组成，以含铂族金属的铁硅磷合金的质量为100％计，造渣剂中CaO 35％、SiO₂15％、Al₂O₃ 15％，铁氧化物(Fe₂O₃)35％；

(2)混合物与含铂族金属的铁硅磷合金进行造渣精炼，其中熔炼温度为1843K，熔炼时间为2h，渣金分离得到含铂族金属的铁磷合金和含硅废渣；造渣精炼可脱除Si和Al、Mg、Ca、Ti杂质；含硅废渣中添加铁氧化物和造渣剂的混合料后与含铂族金属的铁硅磷合金进行造渣精炼，实现对废渣的再生利用；

经分析，含铂族金属的铁磷合金中残余的Si含量为1.00wt％，主要杂质Si的去除率为85.51％，其它杂质Al、Mg、Ca、Ti的残余量均低于0.1％，去除率均可达到97％；

(3)在高于含铂族金属的铁磷合金熔点的温度下，将含铂族金属的铁磷合金经真空精炼脱磷1h得到含铂族金属的铁合金；真空精炼的感应加热温度为1803K±20K，高于合金的熔点，真空度小于0.005Pa；

经分析，含铂族金属的铁合金中残余P的含量为2.76wt％，即铁合金中主要杂质P的去除率为37.77％。

实施例2：本实施例含铂族金属的铁硅磷合金与实施例1相同；

一种从含铂族金属的铁硅磷合金中去除硅和磷的方法，具体步骤如下：

(1)将造渣剂和铁氧化物(Fe₂O₃)分别干燥后混合均匀得到混合物；其中造渣剂由CaO和Al₂O₃组成，以含铂族金属的铁硅磷合金的质量为100％计，造渣剂中CaO 38.5％、Al₂O₃ 26.5％，铁氧化物(Fe₂O₃)35％；

(2)混合物与含铂族金属的铁硅磷合金进行造渣精炼，其中熔炼温度为1843K，熔炼时间为3h，渣金分离得到含铂族金属的铁磷合金和含硅废渣；造渣精炼可脱除Si和Al、Mg、Ca、Ti杂质；含硅废渣中添加铁氧化物和造渣剂的混合料后与含铂族金属的铁硅磷合金进行造渣精炼，实现对废渣的再生利用；

经分析，含铂族金属的铁磷合金中残余的Si含量为0.60wt％，主要杂质Si的去除率为90.61％，其它杂质Al、Mg、Ca、Ti的残余量均低于0.1％，去除率均可达到97％；

(3)在高于含铂族金属的铁磷合金熔点的温度下，将含铂族金属的铁磷合金经真空精炼脱磷2h得到含铂族金属的铁合金；真空精炼的感应加热温度为1803K±20K，高于合金的熔点，真空度小于0.005Pa；

经分析，含铂族金属的铁合金中残余P的含量为1.83wt％，即铁合金中主要杂质P的去除率为64.70％。

实施例3：本实施例含铂族金属的铁硅磷合金与实施例1相同；

一种从含铂族金属的铁硅磷合金中去除硅和磷的方法，具体步骤如下：

(1)将造渣剂和铁氧化物(Fe₂O₃)分别干燥后混合均匀得到混合物；其中造渣剂由CaO和Al₂O₃组成，以含铂族金属的铁硅磷合金的质量为100％计，造渣剂中CaO 40％、Al₂O₃10％，铁氧化物(Fe₂O₃)50％；

(2)混合物与含铂族金属的铁硅磷合金进行造渣精炼，其中熔炼温度为1843K，熔炼时间为5h，渣金分离得到含铂族金属的铁磷合金和含硅废渣；造渣精炼可脱除Si和Al、Mg、Ca、Ti杂质；含硅废渣中添加铁氧化物和造渣剂的混合料后与含铂族金属的铁硅磷合金进行造渣精炼，实现对废渣的再生利用；

经分析，含铂族金属的铁磷合金中残余的Si含量低于0.05wt％，主要杂质Si的去除率可达到99.16％，其它杂质Al、Mg、Ca、Ti的残余量均低于0.1％，去除率均可达到97％；

(3)在高于含铂族金属的铁磷合金熔点的温度下，将含铂族金属的铁磷合金经真空精炼脱磷2h得到含铂族金属的铁磷合金；真空精炼的感应加热温度为1803K±20K，高于合金的熔点，真空度小于0.005Pa；

经分析，含铂族金属的铁合金中残余P的含量为1.81wt％，即铁合金中主要杂质P的去除率为65.80％。

以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。