海綿鉑回收,核廢料中鉑族金屬的放射化學(xué)分離
乏燃料后處理產(chǎn)生含鉑的放射性廢物(通常含Pt 0.5-2%,同時(shí)存在U/Pu同位素):
屏蔽式溶解:
熱室操作,采用HNO3-HF混合酸(比例3:1)
鋯合金容器抗腐蝕,年損耗<0.1mm
萃取流程:
級(jí):TBP萃取鈾/钚(回收率>99.99%)
第二級(jí):Aliquat 336萃取鉑(分配系數(shù)達(dá)10^4)
去污因子:
γ活度從初始10^6 Bq/g降至1 Bq/g以下
法國(guó)Orano的La Hague工廠年回收鉑800kg
海綿鉑回收,氯堿工業(yè)廢棄鉑鈦陽(yáng)極的再生利用
電解食鹽水用的鉑-鈦陽(yáng)極(鉑鍍層5-20μm)報(bào)廢后,傳統(tǒng)方法只能回收60%-70%鉑。新技術(shù)突破包括:
反向脈沖電解剝離:在NaNO?電解液中,采用100Hz脈沖電流(反向占空比30%),鉑剝離效率達(dá)98%
鈦基體修復(fù):剝離后的鈦網(wǎng)經(jīng)噴砂-酸蝕(HF:HNO?=1:3)后可重新電鍍,使陽(yáng)極壽命延長(zhǎng)3倍
江蘇某企業(yè)應(yīng)用該技術(shù)后,每平方米陽(yáng)極的回收成本從1200元降至400元,鈦金屬循環(huán)使用率達(dá)90%。
海綿鉑回收,海綿鉑的命名由來(lái)
“海綿鉑”這一名稱(chēng)直觀反映了其物理形態(tài)特征。在顯微鏡下,其結(jié)構(gòu)由相互連接的鉑微晶構(gòu)成三維網(wǎng)絡(luò),孔隙大小從納米到微米不等,類(lèi)似天然海綿的孔洞結(jié)構(gòu)。這一名稱(chēng)區(qū)別于其他鉑材料(如鉑粉、鉑絲),強(qiáng)調(diào)了其多孔性和輕質(zhì)性。歷史上,海綿鉑的制備方法早可追溯至18世紀(jì),當(dāng)時(shí)通過(guò)煅燒氯鉑酸銨獲得疏松鉑塊?,F(xiàn)代工業(yè)中,“海綿鉑”已成為標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語(yǔ),用于描述通過(guò)氫還原、熱分解或電化學(xué)法生產(chǎn)的多孔鉑材料。值得注意的是,海綿鉑的命名無(wú)統(tǒng)一國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),但行業(yè)通常依據(jù)ASTM B684或GB/T 1421等規(guī)范進(jìn)行分類(lèi)。
海綿鉑回收,海綿鉑的物理特性
海綿鉑的物理性質(zhì)顯著區(qū)別于致密鉑:其密度為2~8g/cm3(純鉑為21.45g/cm3),導(dǎo)熱系數(shù)約20~50W/(m·K)(塊狀鉑為71.6W/(m·K))。多孔結(jié)構(gòu)使其具備極低的聲速傳播能力(<1000m/s)和特殊的光學(xué)特性,如對(duì)可見(jiàn)光的漫反射率>90%。電學(xué)性能方面,盡管鉑本身是良導(dǎo)體,但海綿鉑的電阻率可達(dá)10??~10?3Ω·m,比塊狀鉑高2~3個(gè)數(shù)量級(jí),這是由孔隙導(dǎo)致的電子傳導(dǎo)路徑曲折化引起。此外,其比表面積通常為10~50m2/g,孔隙體積占總體積的70%~90%,這些參數(shù)可通過(guò)BET(Brunauer-Emmett-Teller)法測(cè)定。
海綿鉑回收,高溫合金廢料中鉑的回收經(jīng)濟(jì)臨界點(diǎn)分析
航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片等含鉑高溫合金(通常含Pt 2%-8%),回收可行性取決于:
品位閾值:當(dāng)鉑含量>3%時(shí),火法富集(電子束熔煉)具有經(jīng)濟(jì)性
鎳鈷價(jià)值:副產(chǎn)品鎳(約60%含量)的售價(jià)可抵消30%-40%處理成本
美國(guó)ATI采用的"電子束熔煉-酸浸"聯(lián)合工藝,處理含鉑5%的廢合金時(shí):
能耗:2800kWh/噸(較傳統(tǒng)電弧爐低40%)
鉑回收率:99.1%
綜合收益:較單純銷(xiāo)售廢料增值5-8倍
海綿鉑鉑回收工藝的生命周期評(píng)估(LCA)比較
對(duì)主流回收技術(shù)進(jìn)行全生命周期環(huán)境影響分析:
工藝 全球變暖潛值(kg CO?/kg Pt) 水耗(m3/kg) 二次廢物生成(kg/kg)
傳統(tǒng)王水法 5800 42 15
離子交換法 3200 18 3.5
生物吸附法 850 5.2 0.8
超臨界流體法 4100 9.7 1.2
關(guān)鍵發(fā)現(xiàn):
生物吸附法碳排放低,但處理能力僅適合小規(guī)模(<100kg/日)
離子交換法在萬(wàn)噸級(jí)處理時(shí)環(huán)境效益優(yōu)
王水法需配套NOx催化轉(zhuǎn)化設(shè)備才能滿足歐盟BAT標(biāo)準(zhǔn)