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国外汽车废催化剂中铂族金属回收利用
更新整理时间:2018-10-16 10:25:37信息浏览量:1028次
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一、汽车催化剂中铂族
金属的应用众所周知,从上世纪80年代以来,随着人们对自身生存环境的普遍重视,许多国家及地区组织对汽车尾气排放先后制定了限定标准,为此汽车生产厂家及有关部门不惜斥巨资研发、制备新型尾气净化装置及净化催化剂,以减少尾气排放对环境的污染。在众多的尾气净化催化剂中,由于铂族金属(主要指钯、铂、铑)熔点高,化学性质稳定,有优良的催化氧化能力,可以反复利用,因而被越来越多的用作汽车尾气净化催化剂。据欧洲有关部门统计,1980~2006 年,全世界用于汽车尾气净化催化剂的铂族金属达3 500吨,其中钯1 643吨,铂1 516吨,铑329吨。1980年,汽车催化剂铂族金属用量不足35吨,而到2006年,就已上升到292吨。
在这期间,世界铂族金属原生金属的产量在8 300吨左右,其中用于汽车尾气净化催化剂的数量就占到了40%,可见汽车催化剂对铂族金属的需求量非常可观。 欧洲推广铂族金属催化剂的时间相对较晚,但发展很快,1984年还不足1吨,1990年也不过10吨左右,到2 000年就已超过80吨,2006年更达100吨以上,1980~2006年欧洲汽车催化剂铂族金属需求量达1 076吨,其中钯473吨,铂516吨,铑87吨,约占世界同期汽车催化剂铂族金属需求量的30%。
二、铂族金属回收利用势在必行
世界汽车催化剂中铂族金属用量持续增长与同期世界各国汽车产量及使用铂族金属催化剂数量增长是密不可分的,据统计,截止2002年12月31日,在欧盟注册的汽车就达1.87亿辆,其中大部分都装有尾气净化催化剂;到2005年装有催化剂的车辆超过1.5亿辆,几乎所有的新车都装有催化剂。到目前为止,德国装有催化剂的汽车为4 500万辆,法国、英国、意大利三国大约为8 000万辆。1993年以来,欧盟成员国都强制推行汽车尾气排放的欧洲标准,因此装配汽车尾气净化催化剂,减少污染物排放量,不仅是政府的一项强制性 法规,也是汽车生产厂家生存和市场竞争的必然选择。
随着汽车产量和保有量的增加,车辆损坏和报废的数量也相应增加,根据德国有关部门统计,德国车辆的平均寿命(从新车注册到注销的时间)大约为12年,其中有30%的汽车寿命可能要超过15年。在这些注销的汽车中,装配有催化剂的2001年为190万辆,占当年注销总量300万辆的63%,2003年为250万辆,占当年注销总量的73%,2006年为300万辆,占当年注销总量的85%,到 2012年,预计将达到350万辆,占注销总量的95%。在其他国家和地区,装有催化剂的注销车数量也在增加。 大量装配有铂族金属催化剂的车辆进入报废期,为铂族金属的回收利用提供了充足的原料来源,当然也给铂族金属回收利用行业带来了机遇和挑战。
1.铂族金属价格昂贵,按照2007年6月欧洲市场平均价格每克钯12.993 4美元,每克铂45.370 8美元,每克铑214.661 8美元估算,每回收1吨钯价值就超过1 299万美元,每回收1吨铂价格为4 537万美元,每回收1吨铑价值在21 466万美元,如果能按汽车催化剂铂族金属用量的50%进行回收利用,每年回收价值有数十亿美元,经济效益是十分可观的。况且不少国家和地区的政府对废物回收利用行业还给予一定的扶持和优惠政策,使从事这一行业的企业利润不断有所增长。
2.铂族金属在地球上的含量极其稀少,钯为0.01克/吨,铂为0.005克/吨,铑仅为0.001克/吨,在自然界中绝大部分以游离态存在,主要矿石是以绝大部分铂为主的白金矿以及少量的锇铱矿,也有极少量含铂族元素的硫砷锑等化合物存在于铜、镍矿物中,铜电解后的阳 极泥是铂族金属的重要来源之一。铂族金属的生产是一个非常复杂的过程,例如,在南非的矿山,要生产1千克的铂族金属,需要从1 000米深的地下开采150吨矿石运到地面,经过粗磨、细磨、浮选、重选……,最后经过火法冶金和湿法冶金工艺处理才能提取出来。除铂 族金属外,矿石中含有大量的铜、镍以及其他金属(如铬、铁、钴、铋、砷、硒、碲等)的硫化物等混合矿物,需要通过各种富集技术进行分离提取。在这个过程中,每生产1千克铂族金属就要产生 400吨尾矿和炉渣,要占用大片的土地,对地球的生态环境产生不利的影响,而且这些矿物是不可再生的,只会越来越少,最后濒临枯竭,因此铂族金属的回收利用势在必行。
3.用于汽车催化剂的铂族金属是一座“可循环再生的铂矿”,大约比每年原生铂族金属产量高出5倍,而且汽车催化剂铂族金属经富集以后品位很高,大约每2吨富集物中就含有1千克铂族金属,这些富集物“很洁净”,利用目前的先进处理技术,回收率可达90%以上,且富集物中的所有组分均可分离回收,处理后的废物、废水还可进行后续处理加以回收利用,其生产成本比原生金属生产要低好多倍,可减少大量能源消耗和对环境的危害。根据欧洲有关部门统计,1980~2006年,世界已回收铂族金属441吨,其中钯147吨、铂256吨、铑38吨,大约占同期汽车催化剂铂族金属用量的近13%。可见还有相当大比例的催化剂铂族金属有待人们去收集、处理 并加以利用。
三、国外回收利用对我们的启示
改革开放三十年来,我国汽车工业同其他行业一样得到了迅猛的发展,2006年我国汽车保有量已达4 985万辆,目前汽车每年产量超过800万辆,2007年前5个月,我国汽车产量就达382.5万辆。每年我国达到报废年限的汽车不下200万辆,仅河北省一年报废车辆就达20万辆,其中大多为上世纪80年代末、90年代初的产品,据估算, 该省到2010年报废汽车每年将达50万辆,届时全国报废汽车的数量不会低于500万辆。
如何及时跟踪和监管这些达到报废年限的汽车,使之纳入报废汽车回收利用循环链,减少因超期服役造成的交通事故所带来的社会危害,或者随意废弃对环境造成的污染?必须加强对报废汽车回收利用的监管力度,其中包括对汽车催化剂的铂族金属回收利用的监管。国外汽车催化剂铂族金属回收利用可给我们一些启示。
1.建立协调顺畅的循环链
世界各国对汽车催化剂铂族金属回收处理利用的流程不尽相同,各有
可取之处,但总体上大致可分为四个环节:即报废汽车拆解、废旧催化剂收集、催化剂铂族金属富集、铂族金属精炼。 2002年6月21日欧盟规定报废汽车的催化剂属于应清除的范围,须随同该车的液体、轮胎及电池等废物一道在破碎以前进行拆解清除,拆解清除下来的铂族金属催化剂需进行分类标识,集中储存,以便进行后续处理。在德国,目前从事报废汽车拆解的中小企业有1 000多家,其中经营铂族金属催化剂收集的企业有100多家,有10家企业从事汽车催化剂铂族金属的清洗、除皮、破碎、研磨、筛选、磁选、浮选等富集工序,最后将铂族金属富集物运往贵金属精炼厂进一步提纯。四个环节相互衔接,密切配合,形成一个协调顺畅的循环链。
2.规模化经营是必由之路
在汽车催化剂铂族金属的回收处理利用中,必须避免小而散、多而乱、各自为战的现象,减少对废物资源的浪费及对环境的污染,提高铂族金属回收率。在欧盟,经营铂族金属精炼的企业目前已集中到1家,即位于比利时安特卫普市西南霍博肯(Hoboken)的尤米考雷(Umicore)贵金属精炼厂。 它是目前世界上为数不多的几家大型贵金属冶炼、精炼企业之一。该厂安装有现代化的铂金属分离处理设备,汇集了目前世界上最先进的冶炼精炼技术,可对各种回收的贵金属进行分离提纯,不仅大大提高了铂族金属的产量,节约了生产成本,而且减轻了污染,实现了汽 车催化剂铂族金属的有效回收利用。
3.建立回收处理利用全过程监管网络
要想比较及时准确地了解汽车催化剂铂族金属的使用、报废、回收、处理、再利用全过程流向,有必要建立全流程监管网络,以便为从事催化剂铂族金属应用、回收、处理、再利用级科研单位决策提供较为准确可靠的数据参考,这个全流程监管网络大致包括:
——汽车生产厂家:每年汽车产量、品牌、型号、生产日期、装配 催化剂铂族金属用量、配比、预订报废日期等;
——交通监管部门:每年实际注册车辆数量、品牌、型号、日期、 实际注销车辆数量、品牌、型号、日期等;
——报废汽车拆解厂:每年回收报废汽车数量、品牌、型号、日期、 拆解后催化剂回收量、类别等;
——铂族金属冶炼厂:回收铂族金属催化剂的数量、类别、实际处 理流程、富集物的数量、铂族金属品位等;
——铂族金属精炼厂:回收铂族金属富集物数量、品位、实际精炼 流程、精炼后铂族金属产量、纯度、销售流向等。
建立汽车催化剂铂族金属使用、报废、回收、处理、再利用全流程监管网络是一项系统工程,涉及循环链各环节方方面面的利益,需要以市场为导向,以铂族金属精炼企业为龙头,妥善处理各方面的利害关系,互相协调合,同时处于循环链上各环节有关企业的统计 部门和统计人员应认真履行统计汇总职责,尽量保证监管网络数据的实时性和准确性,从而使汽车催化剂铂族金属的回收处理再利用循环链沿着科学健康的轨迹运行和发展。
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