Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The evaluation of platinum group metals (PGMs) and their recovery from car catalytic converters

Trębacz H., Michno P.

Structure and Environment

|

2017

|

Vol. 9, no. 2

133--147

EN

Car catalysts significantly reduce air pollution - by reducing NOx and oxidizing CO and HC. Every car put on the market must be equipped with a catalytic reactor in which the noble metals platinum, palladium and rhodium have a catalytic function. With the rapid development of the automotive industry and stringent emission regulations, the demand for platinum group metals is steadily increasing. PGM is used in many industries. The resources of these metals are constantly shrinking with increasing demand. Operation of catalysts causes the emission of PGMs to the environment. The recovery of platinum group metals from car catalysts has increased over the past decade, but is still insufficient. Processing 2 tons of used catalysts avoids the extraction of 150 tons of ore. At present, the world’s used catalysts are processed by hydrometallurgical or pyrometallurgical way. Both methods allow for recovery of about 95% of platinum and palladium and 70% of rhodium. PGMs recovered from car catalysts is becoming an important source of these metals. There are ideas for platinum group metals mining in the solar system. It is significant that gases from catalytic reactors cause emissions to the environment of harmful platinum, which accumulates in street sediments, soil, plants, water and in animals. The results of studies on monoliths derived from catalysts were carried out using a XRF Niton fluorescence spectrometer and electron microscope. In addition, the life cycle analysis of the catalytic reactor has been carried out from the moment of platinum extraction to operation and recycling.

PL

Katalizatory samochodowe pozwalają w znacznym stopniu ograniczyć zanieczyszczenie powietrza poprzez redukcję NOx oraz utlenienie CO i HC. Każdy samochód wprowadzany na rynek musi być wyposażony w reaktor katalityczny, w którym metale szlachetne: platyna, pallad i rod pełnią funkcje katalityczne. Wraz z gwałtownym rozwojem motoryzacji i surowymi regulacjami dotyczącymi emisji spalin, stale wzrasta zapotrzebowanie na platynowce. PGM są wykorzystywane w wielu gałęziach przemysłu. Zasoby tych metali stale się kurczą przy zwiększającym się popycie. Eksploatacja katalizatorów powoduje emisję platynowców do środowiska. Odzysk platynowców z katalizatorów samochodowych w ciągu ostatnich dziesięciu lat wzrósł, ale wciąż jest niewystarczający. Przerób 2 Mg wyeksploatowanych katalizatorów pozwala uniknąć wydobycia 150 Mg rudy. Aktualnie na świecie zużyte katalizatory przerabia się na drodze hydrometalurgicznej lub pirometalurgicznej. Obie metody pozwalają na odzyskanie ok. 95% platyny i palladu oraz 70% rodu. Platynowce odzyskiwane z katalizatorów samochodowych stają się więc istotnym źródłem tych metali. Pojawiają się pomysły wydobycia platynowców w Układzie Słonecznym. Należy pamiętać, że gazy z reaktorów katalitycznych powodują emisję do środowiska szkodliwej platyny, która kumuluje się w osadach ulicznych, glebie, roślinach, wodzie oraz w zwierzętach. W publikacji przedstawiono wyniki badań monolitów pochodzących z katalizatorów przeprowadzone spektrometrem fluorescencyjnym XRF Niton oraz mikroskopem elektronowym. Ponadto przeprowadzono analizę cyklu życia reaktora katalitycznego od momentu wydobycia platynowców po eksploatację i recykling.

2

Odzysk platynowców z zużytych katalizatorów

Fornalczyk A.

Recykling

|

2015

|

nr 5

24--25

3

Zużyte katalizatory samochodowe jako źródło platynowców

Saternus M., Fornalczyk A.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2009

|

R. 54, nr 2

59-67

PL

Wzrost zużycia platynowców w motoryzacji związany jest z coraz większą liczbą produkowanych samochodów z katalizatorami. Spowodowane jest to głównie faktem wprowadzenia zaostrzonych norm dotyczących emisji szkodliwych związków chemicznych. W pracy przedstawiono charakterystykę katalizatorów wykorzystywanych w samochodach z silnikiem benzynowym (TWC - Three Way Catalyst) oraz w samochodach z silnikiem wysokoprężnym Diesla (DOC - Diesel Oxidation Catalyst, DPF - Diesel Particulate Filters, NAC - NOx adsorber catalyst). Na rysunkach pokazano schematy i mechanizmy działania tych katalizatorów. Podano również skuteczność ich działania (zdolność usuwania NOx, HC i CO). Zwiększona produkcja katalizatorów samochodowych spowodowała znaczny wzrost zapotrzebowania na platynowce. Fakt ten pociągnął za sobą znaczny wzrost cen tych metali. W pracy przedstawiono jak kształtowały się ceny platyny, palladu i rodu w 2007 r. oraz na początku 2008 r. Podano również wartości produkcji platyny, palladu i rodu w 2007 r. z uwzględnieniem głównych producentów. W tablicach zestawiono wartości zapotrzebowania na platynę, pallad i rod w 1998 i 2007 r. uwzględniające zastosowanie tych metali oraz w przypadku platyny i palladu także regiony geograficzne (Ameryka Pn., Japonia, Europa, inne kraje). Produkcja katalizatorów samochodowych wykorzystuje 84,4 % bieżącego zapotrzebowania na rod i 48 % zużywanej corocznie platyny. Coraz częściej obserwuje się starania, by część platyny w katalizatorach samochodowych zastąpić tańszym palladem. Odzysk platynowców z katalizatorów samochodowych w ciągu ostatnich dziesięciu lat znacznie wzrósł, ale wciąż jest niewystarczający. W chwili obecnej znanych jest wiele metod przerobu zużytych katalizatorów. Platynowce odzyskiwane z katalizatorów samochodowych stają się zatem istotnym źródłem tych metali. Duża czystość odzyskanych metali powoduje, że ponowne ich wykorzystanie nie nastręcza problemów finansowych. W pracy porównano wielkość odzysku platynowców w latach 1998-2008. Jeden kg platyny można uzyskać z dwóch ton zużytych katalizatorów samochodowych. Odpowiednio wysoka podaż zużytych katalizatorów samochodowych jest zatem warunkiem opłacalności procesu odzysku z nich platynowców. Istotnym elementem jest dobrze zorganizowana sieć skupu katalizatorów i sieć logistyczna pomiędzy zakładami demontażu a zakładami recyklingu. W trakcie całego procesu można zaobserwować także pewne straty platynowców spowodowane np. kradzieżą monolitu, złym segregowaniem złomu czy nieodpowiednim traktowaniem monolitu katalitycznego. W artykule przedstawiono również etapy recyklingu i straty platynowców powstające w ich trakcie.

EN

The increase of Platinum Group Metals in automotive industry is connected with the still growing amount of cars. Today all cars have to be produced with the catalytic converters. The presence of catalytic converters in car is caused by the sticker standards which try to protect the environment against harmful chemical compounds emitted to the air. This paper presents the characteristics of catalytic converters used in cars with gasoline-powered engine (TWC - Three Way Catalyst) and diesel engine (DOC - Diesel Oxidation Catalyst, DPF - Diesel Particulate Filters, NAC - NOx adsorber catalyst). Schemes and pictures of these converters are shown. There are also given data describing effectiveness of these converters. The increasing production of catalytic converters causes that the demand for platinum group metals is still rising. Thus, the prices of these metals are very high. There are given values of platinum, palladium and rhodium prices in year 2007 and in the beginning of the year 2008. The total production of these metals is shown taking into consideration the main producers. The values of PGM demand are juxtaposed in tables. These juxtapositions concern two years: 1998 and 2007 and take also into account the application of these metals and the geographical regions like North America, Japan, Europe and other countries. The production of catalytic converters has used annually 84.4 % of rhodium demand and 48 % of platinum demand. Because palladium is cheaper than platinum, so there are some efforts done to replace some part of platinum in catalytic converters with palladium. The PGM recovery from used auto catalytic converters has been increased during the last 10 years. However this recovery is not sufficient. Today there are many methods used for PGM recovery from used catalytic converters. Therefore the catalytic converters have became more and more important source of Platinum Group Metals. The high purity of these metals causes that there are no financial problem in reusing them. The comparison of PGM recovery in years 1998-2007 has been done. 1 kg of platinum can be obtained from two tons of used auto catalytic converters. So the PGM recovery process will be profitable on condition that there is adequately high level of used catalytic converters supply. Very important element of recycling process is well organized catalytic converters purchase network and logistic network between dismantling plants and recycling plants. There can be also observed some losses of PGM during the whole recycling process e.g. the stealing of carriers, the wrong segregation of scrap, inappropriate treatment of carrier etc. The basic stages of recycling process and losses of PGM during them are also presented.

4

Recykling zużytych katalizatorów samochodowych

Fornalczyk A., Saternus M.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2007

|

R. 52, nr 6

326-332

PL

Katalizatory samochodowe pozwalają w znacznym stopniu ograniczyć zanieczyszczenie powietrza (m.in. poprzez redukcję NOx i utlenianie CO i HC). Szacuje się, że powszechne stosowanie katalizatorów w nowo produkowanych samochodach zapobiegło wprowadzeniu do atmosfery ponad 12 bilionów ton szkodliwych spalin. Wraz z gwałtownym rozwojem motoryzacji i surowymi regulacjami dotyczącymi emisji spalin stale wzrasta zapotrzebowanie na platynowce. Obecnie w Polsce przerób zużytych katalizatorów samochodowych praktycznie nie istnieje. Wiele prywatnych przedsiębiorstw w kraju zajmuje się tylko skupem zużytych katalizatorów, a następnie ich eksportem. Analizując czas życia samochodu oraz wzrastającą liczbę samochodów można stwierdzić, że w przeciągu najbliższych 4 lat praktycznie czterokrotnie wzrośnie ilość metali szlachetnych wyprowadzanych w zużytych katalizatorach. Przy aktualnych cenach platyny, rodu i palladu, nawet przy 50 % ich odzysku wartość tych metali osiągać będzie kwotę około 63 mln złotych. Aktualnie w świecie zużyte katalizatory przerabia się na drodze pirometalurgicznej lub hydrometalurgicznej. W technologiach tych mamy do czynienia z wieloma operacjami pośrednimi, zmierzającymi do wydzielenia czystego metalu. Obie metody są bardzo efektywne, pozwalają bowiem na odzyskanie ok. 95 % platyny i palladu oraz 70 % rodu. Istnieje też możliwość łączenia obu metod, co umożliwia uzyskanie wyższego procentu odzysku tych metali szlachetnych. W pracy szerzej omówiono i przedstawiono podstawowe technologie piro- i hydrometalurgiczne, stosowane do odzysku platynowców ze zużytych katalizatorów samochodowych. Biorąc pod uwagę możliwe koszty technologii, a także koszt skupu katalizatorów, wydaje się celowe uruchomienie w kraju przerobu tych materiałów, a nie tylko i wyłącznie ich eksport.

EN

Auto catalysts considerably allow to reduce the air pollution. Exhaust gases which are introduced to the atmosphere contain impurities such as carbon monoxide (CO), unburned hydrocarbons (HC) and nitrogen oxide (NO). Nowadays 96 % of cars are equipped with catalysts. It was estimated, that catalysts which were applied in newly produced cars, protected air against 12 billion tons of harmful exhaust gases. The demand of PGM (Precious Group Metal) increases with the rapid development of automotive industry and restricted regulation considering the exhaust gases emission. In Poland spent auto catalysts are purchased but there is no reworking. Almost all purchased catalysts are sent to foreign companies, which recover precious metals from them. Analyzing the auto life and the increasing amount of cars it can be said that during the next 4 years the mass of precious metals in spent auto catalyst will increase four times. Taking into account the current prices of platinum, rhodium and palladium, even if we assume 50 % of their recovery, the values of these metals can reach the sum of 63 mln zloty. Nowadays the spent auto catalyst are reworked with the use of pirometallurgy and hydrometallurgy. In these technologies there are many indirect operations, the aim of which is the extraction of pure metal. In hydrometallurgical method the precious metals are dissolved mostly in the form of chloro-complex (MCl6(2–)) in contact with aqueous solution of chlorate, perchloric acid, Cl2, H2O2, bromate, nitrate and aqua regia. The obtained solution in which precious metals are present in a low concentration is further treated to be more concentrated and finally precious metals are extracted. There is however a risk to create many waste solutions which are dangerous to environment. In pirometallurgical methods the disintegrated catalyst carriers which are covered with precious metals are melted with the addition of other metals. The main role of these metals is to become a liquid matrix. In such an operation the precious metals pass into the alloy and the carriers are separated and scrapped. In consequence there a solution full of precious metals is obtained. This solution is finally refined to separate each precious metal. Both methods (piro- and hydrometallurgical) are very effective. The level of platinum and palladium recovery is 95 % and the level of rhodium recovery is 70 %. There is a possibility to link both methods so the level of precious metals recovery can be increased. Life of auto catalyst is limited. Recycling 2 tons of spent auto catalyst allows to avoid mining 150 tons of ore and performing many operations which are necessary to obtain the pure metal. Comparing the values: 2 tons of spent auto catalyst with 150 tons of ore it is possible to notice what is more economical and above all, ecological. Taking into account the cost of technologies and also the cost of catalyst purchasing it seems appropriate to start recycling process of spent auto catalyst in our country. Recycling means the process of precious metal recovery. So far these spent catalysts were only purchased and exported to other countries. This situation should be changed.