鉑銠絲回收,機(jī)械-物理聯(lián)合預(yù)處理工藝
鉑銠絲常與陶瓷、玻璃或塑料復(fù)合存在,分離是回收的前提。創(chuàng)新預(yù)處理工藝組合包括:
步驟一:低溫破碎
采用液氮(-196°C)冷凍脆化處理,使非金屬基體與鉑銠絲的粘結(jié)強(qiáng)度降低90%;
雙輥破碎機(jī)(間隙0.5mm)將物料粉碎至<3mm,貴金屬留存率>99.5%;
步驟二:渦電流分選
利用交變磁場(頻率200Hz)使導(dǎo)電的鉑銠絲產(chǎn)生排斥力,與非金屬分離;
加拿大Bunting公司設(shè)計的ECS-200系統(tǒng),處理量3噸/小時,金屬回收率98%;
步驟三:靜電分選
在20kV高壓電場中,鉑銠絲因?qū)щ娦粤己醚杆俜烹姡c殘余塑料分離;
日本Nippon Magnetics的設(shè)備可使終貴金屬富集體純度達(dá)99.8%。
瑞士Umicore工廠采用該工藝組合后,預(yù)處理成本從120美元/噸降至45美元/噸,且避免傳統(tǒng)酸洗產(chǎn)生的含氟廢水(來自玻璃溶解)。
鉑銠絲回收,離心萃取技術(shù)分離鉑與銠
鉑銠分離是回收過程的難點(diǎn),傳統(tǒng)離子交換法周期長(>48小時)。中國恩菲工程公司開發(fā)的三級離心萃取系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)突破:
工藝流程:
王水溶解:將鉑銠合金溶于逆王水(HCl:HNO?=3:1),形成H?PtCl?和H?RhCl?;
初級萃?。菏褂枚粱蛎眩―OS)在離心機(jī)(轉(zhuǎn)速3000rpm)中萃取鉑,單級萃取率>99%;
銠富集:剩余水相用TBP(磷酸三丁酯)萃取殘余鉑,銠留存水相;
反萃回收:NaOH溶液(2mol/L)反萃鉑,NH?Cl沉淀銠。
技術(shù)指標(biāo):
鉑銠分離系數(shù)(βPt/Rh)達(dá)10?,遠(yuǎn)超傳統(tǒng)工藝的103;
全過程耗時<4小時,試劑消耗降低70%;
產(chǎn)品純度:鉑>99.95%,銠>99.9%。
該技術(shù)已應(yīng)用于江西銅業(yè)的鉑銠回收生產(chǎn)線,年處理能力200噸,使銠的回收成本從800美元/盎司降至350美元/盎司。2023年獲得中國有色金屬工業(yè)科學(xué)技術(shù)一等獎。
鉑銠絲回收,等離子體熔煉技術(shù)回收納米鉑銠材料
納米級鉑銠催化劑(如汽車三元催化劑)的回收需特殊工藝。俄羅斯NUST MISIS大學(xué)開發(fā)了氫等離子體熔煉法:
工藝參數(shù):
電弧等離子體溫度3000-5000K,通入H?/Ar混合氣(比例1:4);
納米顆粒在等離子體炬中瞬間熔化,形成微米級合金珠;
水冷銅坩堝收集熔滴,冷卻后獲得0.1-0.5mm的PtRh球狀顆粒。
技術(shù)優(yōu)勢:
回收:對粒徑<100nm的顆?;厥章?99%,傳統(tǒng)熔煉法僅85%;
原位純化:H?還原作用可同步去除表面碳污染(如柴油車催化劑積碳);
直接合金化:通過調(diào)節(jié)等離子體組成,可直接制備PtRh10/PtRh20等標(biāo)準(zhǔn)合金。
該技術(shù)已在中試規(guī)模實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)(50kg/h),能耗為常規(guī)電弧爐的60%。2023年測試數(shù)據(jù)顯示,回收的納米鉑銠重新負(fù)載于催化劑后,CO氧化活性達(dá)到新鮮催化劑的98%。
鉑銠絲回收,鉑銠回收的區(qū)塊鏈溯源系統(tǒng)
比利時Umicore公司推出"Circle"區(qū)塊鏈平臺,實(shí)現(xiàn)貴金屬全生命周期追蹤:
數(shù)據(jù)上鏈:記錄廢料來源、成分檢測、回收工藝、碳足跡等數(shù)據(jù);
智能合約:自動結(jié)算基于LME實(shí)時價格的交易;
應(yīng)用案例:寶馬電動汽車的廢舊電池催化劑,通過該系統(tǒng)確保合規(guī)回收,每克鉑銠的碳排放數(shù)據(jù)可公開驗(yàn)證。
2023年該系統(tǒng)已處理超50噸鉑族金屬,獲歐盟循環(huán)經(jīng)濟(jì)標(biāo)簽認(rèn)證。
鉑銠絲回收,鉑銠在量子計算器件中的應(yīng)用
再生鉑銠用于超導(dǎo)量子比特的創(chuàng)新實(shí)踐:
材料要求:
殘余電阻比(RRR)>200
磁性雜質(zhì)<1ppb
提純技術(shù):
區(qū)域熔煉(溫度梯度2000°C/cm)
等離子體電弧精煉(Ar-H?氣氛)
性能驗(yàn)證:
量子相干時間(T2)達(dá)200μs
與高純原生材料性能相當(dāng)
谷歌量子AI實(shí)驗(yàn)室已批量采用再生鉑銠制備量子芯片。
鉑銠絲回收,高放射性核廢料中的鉑銠回收
核反應(yīng)堆控制棒含鉑銠合金(PtIr10Rh5),其回收需解決:
遠(yuǎn)程操作:使用六軸機(jī)械臂在2m厚鉛玻璃后進(jìn)行操作;
去污技術(shù):先用草酸浸泡去除表面Co-6(去污因子>1000);
熔煉防護(hù):在硼硅玻璃熔爐中處理,中子吸收截面達(dá)3835barn。
法國Orano公司開發(fā)的工藝,可從1噸乏燃料中回收5kg鉑銠合金,放射性殘留<0.01Bq/g。
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