用於後處理含貴金屬材料的方法和設備的製作方法

2023-07-05 07:28:36 1

專利名稱：用於後處理含貴金屬材料的方法和設備的製作方法
用於後處理含貴金屬材料的方法和設備本發明涉及用於燃燒含貴金屬材料的方法和相應設備。 為了後處理具有相對高有機部分的含貴金屬廢料，例如催化劑殘留物、印刷電路板和其它電學碎屑，在工業上常見的有下列方法1. (Ecolyst⑧法,Umicore公司，DE 32 23 501C1/C2 )。該方法涉 及藉助碲從液態有機殘留物沉積主要量的Rh的方法。在貴金屬燃燒後， 殘留下必需送去處置(例如燃燒)掉的有機混合物。該方法要求可連續 輸送的材料。2. 八9113031@法(Johnson Matthey)。藉助該方法可以後處理含碳和有機化合物的含貴金屬廢料，特別是來自工業和鐘錶和珠寶領域的金、銀、鉑和鈀廢料。有機成分在超臨界水中在壓力下藉助氧氣氧化，留下作為氧化殘留物的貴金屬。這裡也必須是可連續輸送的材料。該方法還要求加壓反應器。力求取得具有下列有利特徵的改善方法-能夠長時間操作的間歇或連續處理，-高效控制熱經濟(W汰rmehaushalt),-高的有用物質收率。已經在不同方法中直接燃燒(燒掉)含貴金屬殘留物的有機部分1。 然而，當待處理的殘留物是非常輕質的和含有在燃燒時釋放出大量能量 的有機部分時，可能導致非常強烈的火焰形成。為了處理家庭廢料，Siemens KWU開發出一種方法，其中將熱解和 高溫燃燒在利用熱解氣體條件下相結合(Ullmann第6版， CD-ROM-Release 2003， "Waste" Ref. 320: K. J. Thom6-Kozmiensky: 77zerm^c/ze ^46/a〃6e/^w<i/w"g, EF誦Verlag fUr Energie- und Umwelttechnik, Berlin 1994)。但是，其中的決定性因素是考慮燃燒時產生的能量(垃1用於燃燒含貴金屬淤漿和多元素廢料和隨後瀝濾灰燼的方法，例如記載於DE 31 34 733 C2和WO 9937823圾發電廠)。另一可行方法是含金屬廢料的有機部分的氣化2,但是這又 帶來高的設備投入和要求總是可觀量的可氣化部分，這是因為該氣體最 終用於提供能量。DE 9420410 Ul涉及用於被有機物(例如油桶)混合或汙染的金屬 物體的熱回收方法的裝置，但是僅以較小規模的來自珠寶作坊或者珠寶 工業的小型操作的含貴金屬廢物。其中推薦具有熱解階段和氧化階段的 碳化過程在碳化腔中進行，氧化在引入能燃燒的氧含量的廢氣條件下進 行。根據DE 3518725 Al提供了熱脫漆的類似設備，其中伴隨著燃燒碳 化氣體(Schwelgas)。這兩種方法不適用於具有在燃燒時釋放出大量能量的有機部分的 液體。出人意料地，可以以簡單的方法既避免高的設備投入，又實現了上 述的改善特徵。本發明的實施方案記載在獨立權利要求中。從屬權利要求記載了優 選的實施方案。本發明涉及以至少兩個步驟燒掉具有在燃燒時釋放出大量能量的 有機部分的含貴金屬材料，其中包括第一步驟(A)在保持降低的氧氣 供給條件下熱解或碳化，和至少一個其它步驟(B)氧化性燃燒。在第 一方法步驟期間不產生熱火焰。在隨後的氧化性燃燒熱解殘留物過程 中，火焰和碳的排放受到限制。優選地，碳的排放被排除。所述含有機部分的含貴金屬材料特別是碳、溶劑或塑料。這類材料 通常具有20-50KJ/g,特別是40KJ/g的熱值，並任選地是易爆的。根據 本發明，步驟A和B在間接加熱的爐中在爐腔中先後立即進行。其中熱 解(在德語中也稱作碳化)在具有降低的氧含量的氣氛中進行。為此用 保護氣體，特別是氮氣或氬氣吹掃該腔室。氧含量為最多6重量％,特 別是最多4重量％。熱解的結束通過傳感器，特別是壓力傳感器確認。 在方法步驟A結束時，經熱解處理的材料含有具有高碳含量的難揮發物 質。在藉助傳感器確認的熱解結束後，所述氣氛通過引入空氣或氧氣來2 DE 33 29 042 Al涉及從含塑料材料，特別是從煉焦產物中回收有色金屬和貴金屬的方法，其中藉助經 分離獲得的氣化劑(例如H20/C02/02)絕熱氣化碳，所述溫度藉助分壓調節。改變，並由此直接開始步驟B。出人意料地，由此可以將氧氣引入已經加熱至400-900。C,特別是500-800。C的爐中，而不會導致:曝炸。這種方 法步驟節約了大量的後勤成本、大量的能量消耗和縮短了所需時間。所述能量消耗可以通過下面方式進一步降低，其中在兩個爐中先後 交替實施步驟A和B,並配備單一的廢氣處理裝置。由此，熱解廢氣和 燃燒廢氣同時到達廢氣處理裝置。這降低了體積流量和由此降低了能量 需求。對於本發明的回收爐而言重要的是，爐的燒盡腔(Abbrandkammer) 裝有傳感器，以便能夠確定熱解的結束。此外，重要的是，所述熱解爐 可以在保護氣體以及空氣或者氧氣氣氛下操作，並具有切換裝置，其可 以從爐腔的保護氣體充滿切換到空氣流入或氧氣流入。其中所述切換必 須取決於傳感器的結果進行調節。就方法而言關鍵的是，方法A和B在腔室中先後進行，確定熱解的結束並在熱解結束後將氣氛從含保護氣體氣氛切換到空氣氣氛或氧氣 氣氛。這省略了批料切換，從而節約了相關的時間和能量耗費。在一個優選的實施方案中，該爐具有液體或漿體連續進料裝置。為 此，在熱解期間將液體或漿體連續供入加熱到300°C-700°C,特別是 350。C-600。C的爐的熱解腔中。通過讓爐在稍微過壓下操作以避免爆炸風 險。加熱漿體直到其呈液態的程度。通過將液態物質或者液化漿體輸送 穿過導管，將引入的氧氣保持為低到能不達到爆炸極限的程度。根據其來源，廢料的貴金屬含量可以在寬範圍內變化，例如為 0.01-60%。除了貴金屬之外，還可以含有其它金屬。對於貴金屬含量為 10-1000ppm (0.001-0.1重量％ )、特別為10畫100ppm (0.001-0.01重量 % )的廢料，藉助連續進料設備在熱解過程中富集是特別合適的，這是 因為通過連續進料在熱解期間已經可以達到在槽內實現顯著富集。通過 連續供料，可以在槽內熱解多倍體積的待熱解液體，相對於槽體積。本發明的爐對於回收銠、柏、釔、金和銥是特別重要的。氣消耗量。因此，熱學後燃燒裝置一方面可設計為較低的體積流量，另一方面由於升高的碳化氣體導入所需的能量消耗降低。在本發明方法中，優選採用下列措施，它們可以單獨採用或者彼此結合應用A所述方法有利地在箱式爐中進行。B有利地，兩個腔室存在循環操作(Chargenbetrieb):其中之一可以進行熱解和然後燃燒，而第二個則已經進行首次熱解。然後在第二 腔室中切換到燃燒期間，第一腔室已經用針對熱解的材料供料。C可以非常有利的是，在熱解步驟的材料緩慢和連續地進行進料。 由此避免了在分批式添加時會出現的沸騰延遲(爆燃)。能量釋放更加 均勻。D熱解步驟當然在基本排除氧的條件下進行。適宜地，在熱解之前 用保護氣體、優選氮氣吹掃相關腔室。E溫度進程通常在100-1200°C，特別在200-800。C變化，在步驟A 中為100-1200°C,優選200-800°C,在步驟B為500-120CTC,優選 600-800 °C。F熱解步驟A的液體的材料引入優選不是以批次方式、而是以緩慢 和連續方式進4亍。G在步驟B中貴金屬部分和灰燼適宜地容納在捕獲槽中，該捕獲槽 設置在燃燒物料進口或者熱解物料進口之下。所述方法根據附圖和工作實施例詳述。

圖1是兩個腔室的示意圖。適宜的實施方案從圖1的示意圖獲知，其中1:表示具有加熱裝置的兩個燃燒腔(brennkammer)。2:表示用於容納貴金屬部分和灰燼的捕獲槽，其設置在燃燒物料 進口或熱解物料進口之下。3:燃燒物料進口或熱解物料進口 。因此，本發明涉及用於實施本發明方法的裝置，其含有兩個可加熱 燃燒腔l,各至少一個燃燒物料進口 3和各至少一個捕獲槽2，所述捕 獲槽設置在燃燒物料進口之下。工作實施例1. 500kg不同類型廢料，其含有在1-20重量％間變化的貴金屬 部分，其中元素Rh佔0.001-50重量％,特別是0.1-20重量％, Pd佔 0.01-50重量％,特別為0.1-20重量％以及有機部分/溶劑佔50-99.99重 量％ ,特別為80-99重量％ ，在箱式爐中在低於4 °/。的氧含量和200-800°C 溫度處理8-15小時。然後，在導入空氣條件下將殘留物在14-16%的氧含量和600-80(TC 溫度燃燒掉。2. 用大約1100kg不同類型的含貴金屬廢料填充箱式爐。為此，將 32個容量均為60 1的槽裝入爐中。14個所述槽各裝入30kg含O,l重量 %鈀的碳。5個所述槽各裝入20kg氧化鉑，其中存在80重量％的氧化 鉑和被20重量％的基於二曱苯的溶劑汙染。5個槽各裝入20kg來自陶 資顏料生產的漿體，其中該漿體含有大約10重量％的金。在爐的最上 面位置放置8個空槽。這些槽夾持在批料架(Chargengestell)中。然後 將爐切換到熱解操作。為此，將保護氣體導入到爐中，直到氧氣含量降 低到低於4%。然後，將處於200。C的載料爐在4小時內加熱到600°C。 該爐然後在600。C保持2小時。此時，在載料槽中的熱解已經基本上結束。然後計量添加500 1基 於銠在三苯膦中的溶液並添加了曱基異丁基酮的均相催化劑的有機液 體。銠的含量為10ppm (0.001重量％ )。將溶液連續泵入8個槽中並 基本均勻分布。泵送功率為最大200 1/小時，並通過熱學後燃燒的實現 率(Auslastung)進行調節。為此，向熱學後燃燒裝置配備溫度傳感器， 該溫度傳感器在溫度升高到超過IIO(TC時降低泵送功率。其中，熱解的 結束最早在2.5小時後實現，在較高燃燒值時，通過熱學後燃燒裝置相 應地調節到較遲。在泵送結束後，爐的溫度在大約30分鐘內升高到8ocrc。升高。然後，藉助壓力傳感器確定的過壓回落到氮氣吹掃的過壓，此狀態在800。C保持20分鐘。如果在該檢查階段沒有發現進一步的壓力升高， 那麼將大氣空氣供給到爐腔，並由此開始氧化階段，而無需冷卻該腔室。 和此時轉入燃燒階段的爐 一樣，連接到相同的熱學後燃燒裝置的第二爐開放到熱解開始。熱學後燃燒裝置被調節到1100°C，並通過合併連接(Ineinanderschalten)得到高效利用。合併連接實現了在方法A和B期 間釋放出的碳化氣體量的平滑化。熱學後燃燒裝置在其性質上被涉及為 一個爐，但是實際上與兩個爐子操作。這節約了在尺寸方面的成本和特 別是節約了為將溫度保持在110(TC的能量成本。此外，熱學後燃燒的天 然氣消耗通過導入碳化氣體得以降低。碳化氣體的引入越均勻，那麼這 一過程進行得越有效，根據本發明這通過將爐的位於工藝B的後燃燒裝 置與工藝A的爐偶:^關而實現。通過根據本發明將熱解切換到燃燒，省略了爐子的冷卻過程和由此 一方面節約了時間和另 一方面節約了將其再次加熱所需的能量。此外， 節約了在冷卻過程的無碳化氣體時間的後燃燒裝置的天然氣消耗。氧化以已知的方式進行到終點，在此時爐子冷卻到200。C並卸出批料。本發明方法能操作不同批料而無需彼此徹底混合。例如可以平行地 後處理不同客戶的批料，其中所述批料可以是不同性質的。液體進料還帶來了使得碳化氣體量變得均勻的優點，從而節約了熱 學後燃燒費用。在600。C進料的液體可以是液化漿體或懸浮液。這些液 體特別在存在氧氣時在這種高溫下是易爆的。根據本發明，通過如下方 式排除了爆炸風險，其中將氧含量保持在低於6%。由此，出人意料地 將易爆物質在高溫下進料到爐中。
權利要求
1.用於後處理具有在燃燒時釋放出大量能量的有機部分的含貴金屬易爆材料的回收爐，其特徵在於，用於將爐的燒盡腔在A)和B)之間切換操作的切換裝置A)在保護氣體條件下在最高含6重量％氧氣的氣氛中熱解或碳化，B)氧化性燃燒含碳的有機部分，其中該爐具有間接加熱裝置和調節裝置，所述調節裝置可以通過傳感器確定熱解或者碳化的終點，並如此調節切換裝置，使得在熱解或者碳化結束後向爐腔引入空氣或氧氣。
2. 權利要求1的回收爐，其特徵在於，所述傳感器是壓力傳感器或 物質敏感性傳感器。
3. 權利要求l的回收爐，其特徵在於，所述回收爐具有至少兩個根 據權利要求1的燃燒腔，其在切換操作中可以用單一的熱學後燃燒裝置 進行操作。
4. 根據權利要求l-3之一的回收爐，其特徵在於，所述爐腔一方面 可用作碳化腔或熱解腔，另一方面可用作燒盡腔，並具有用於進料到至 少40(TC的熱腔室的防爆液體進料裝置。
5. 用於後處理具有在燃燒時釋放大量能量的有機部分的含貴金屬 易爆材料的方法，其具有步驟A在至少降低的氧氣引入條件下熱解或碳化 B氧化性燃燒有機部分其特徵在於，在可間接加熱的爐腔中先後進行步驟A和B,其中批 料不變，爐子也不打開，在步驟A中在爐腔中通過藉助保護氣體鈍化在 燒盡腔內調節到最高含6%氧氣的貧氧氣氛，並監測熱解的結束，在證 實回收物料碳化或熱解結束後通過在熱解或碳化過程後立即導入空氣 或氧氣實施步驟B。
6. 權利要求5的方法，其中貴金屬含量至少佔0.001重量％。
7. 權利要求5或6的方法，以循環方式在兩個腔室中進行，其中在 第一腔室中進行步驟A,而在第二腔室中填充第二批次材料，然後在第一腔室中進行步驟B,而在第二腔室中進行第二批料的步 驟A,和在第二腔室切換到燃燒(步驟B)時，第一腔室再次填充針對熱解(步驟A)的材料。
8. 前述權利要求之一的方法，其中熱解步驟A的材料引入不是分批式進行，而是緩慢和連續地進行。
9. 前述權利要求之一的方法，其中在步驟A和B期間將貴金屬部 分和灰燼容納在捕獲槽中，所述捕獲槽設置在燃燒物料進口或熱解物料 進口的下方。
10. 前述權利要求之一的方法，其中步驟A的溫度為200-800。C。
11. 前述權利要求之一的方法，其中步驟B的溫度為600-1200°C。
12. 特別是根據前述權利要求之一的、用於後處理具有在燃燒時釋 放大量能量的有機部分的含貴金屬易爆材料的方法，其具有步驟A在至少降低的氧氣引入條件下熱解或碳化，和 B氧化性燃燒有機部分，其特徵在於，根據至少一個後燃燒參數、特別是溫度傳感器，調節 熱解期間的液態或者液化物質的計量添加。
13. 用於實施根據前述權利要求之一的方法的裝置，其含有兩個可 加熱燃燒腔(i ),各至少一個燃燒物料進口 (3)和各至少一個捕獲槽(2),所述捕獲槽設置在燃燒物料進口之下。
14. 熱學後燃燒用於兩個爐腔的用途，所述兩個爐腔之一進行熱解 操作或碳化操作，另一作為燃燒腔操作。
全文摘要
用於後處理具有在燃燒時釋放出大量能量的有機部分的含貴金屬易爆材料的回收爐，其根據本發明具有用於將爐的燃燒腔在A)和B)之間切換操作的切換裝置A)在保護氣體條件下在最高含6重量％的氧氣氣氛中熱解或碳化，B)氧化性燃燒含碳的有機部分，其中該爐具有間接加熱裝置和調節裝置，所述調節裝置可以通過傳感器(特別是壓力傳感器)確定熱解或者碳化的終點，並如此調節切換裝置，使得在熱解或者碳化結束後向爐腔導入空氣或氧氣。在間接加熱的爐腔中先後進行步驟A和B，進料不變，爐子也不打開，其中在步驟A中在爐腔中通過藉助保護氣體鈍化在燃燒腔內調節到最高含6％氧氣的貧氧氣氛，並監測熱解的終點，在證實回收物料碳化或熱解結束後通過在熱解或碳化過程後立即導入空氣或氧氣實施步驟B。根據本發明，根據至少一個後燃燒參數，特別是溫度調節熱解期間的液態或者液化物質的計量添加。根據本發明，熱學後燃燒用於兩個燃燒腔，其一以熱解或碳化形式進行，另一個作為燃燒腔形式操作。
文檔編號C22B11/02GK101273147SQ200680035485
公開日2008年9月24日 申請日期2006年9月25日 優先權日2005年9月27日
發明者C·諾沃特尼, D·沙弗, H·-J·阿爾特, H·邁耶, M·格雷爾, W·格拉布 申請人:W.C.賀利氏股份有限公司