废三元催化剂资源回收问题剖析及对策研究.pdf
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1、第44卷第4期2023年有色治金设计与研究8月废三元催化剂资源回收问题剖析及对策研究宋宇轩1,2,孙梦圆3,吴少林4,王辉12,楼紫阳12,沈亦龙4(1.上海交通大学环境科学与工程学院,上海2 0 0 2 40;2.上海市固体废物处理与资源化工程研究中心,上海2 0 0 2 40;3.上海电力大学环境化学与工程学院,上海2 0 130 6;4.上海市固体废物与化学品管理技术中心,上海2 0 0 2 35)【摘要】报废汽车尾气三元催化剂作为危险废物的同时也是提炼铂族金属重要的资源。介绍了我国废三元催化剂的回收管理政策与主流回收利用技术,分析了上海市废三元催化剂的基本特征与上海市废三元催化剂回收困
2、难的原因,并针对现存问题在政策层面提出了对策建议。【关键词 废三元催化剂;铂族金属;回收利用;立法管理;对策研究中图分类号:TQ426;X75Problem Analysis and Countermeasure Research on the Resource Recycling of Waste Three-way CatalystSONG Yuxuan2,SUN Mengyuan,WU Shaolin,WANG Hui2,LOU Ziyang,SHEN Yilongt(1.School of Environmental Science and Engineering,Shanghai J
3、iao Tong University,Shanghai 200240,China;2.Shanghai Engineering Research Center of Solid Waste Treatment and Resource Recovery,Shanghai 200240,China;3.College of Environmental and Chemical Engineering,Shanghai Electric Power University,Shanghai 201306,China;Abstract As hazardous wastes,three-way ca
4、talysts of scraped automobile are also important resources for extracting platinumgroup metals.This paper introduces the recycling management policy and mainstream recycling technology of waste three-waycatalysts in our country,analyses the basic features of waste three-way catalysts and the reason
5、of the difficulty of recycling wastethree-way catalysts in Shanghai,and puts forward countermeasures and suggestions from a perspective of policy to address existingproblems.Keywords waste three-way catalyst;platinum group metals;resource recycling and utilization;legislative management;countermeasu
6、re research文献标志码:A4.Shanghai Solid Waste and Chemical Management Center,Shanghai 200235,China)文章编号:10 0 4-4345(2 0 2 3)0 4-0 0 39-0 4三元催化剂是处理汽车尾气排放的核心零部件,其作用主要是通过催化剂中的铂、钯、加速汽车发动机排出的有害气体中CO、碳氢化合物和NOx等氧化还原反应,从而形成对人体无害的气体排出。三元催化剂的催化活性成分主要为铂族金属,因此在汽车报废后,拆解下来的废三元催化剂可用于提炼铂族金属,具有巨大的回收与资源化价值;同时废三元催化剂也因含有重金属
7、、有机污染物、石棉纤维毡等,而具有潜在环境危害性,已被列人国家危险废物名录(2 0 2 1年版)。因此对三元催化剂的回收与资源化必须由具有危险废物经营许可资质的企业收稿日期:2 0 2 3-0 1-0 5基金项目:上海市危险废物分级管理方法和体系研究(沪环科【2 0 2 1 第10 号);上海市典型行业废催化剂利用处置调查与技术评估项目作者简介:宋宇轩(2 0 0 1一),男,主要研究方向为固体废弃物处理处置。通信作者:沈亦龙(19 7 5 一),男,工程师,主要研究方向为固体废物处理与资源化,邮箱开展。2021年,全国汽车保有量达3.0 2 亿辆叫,其中约有7 0%的汽车安装有尾气净化催化处
8、理装置。然而,根据中国再生资源回收利用行业协会的统计数据,在2 0 2 0 年全国报废回收的2 0 6.6 万辆汽车中,原应包含三元催化器约144.6 万个,但在实际的回收过程中,却远低于统计值。这表明众多废三元催化剂在进入报废企业前已流入非法处理渠道。这部分废三元催化剂经由非法黑作坊以高污染的方式进行回收提炼,产生的高浓度废水直排入河流或其他环境介质中,造成严重的环境污染。为应对严峻的资源和环40境问题,必须深入调研汽车废三元催化剂的回收过程,探究汽车废三元催化剂流失原因,找到解决办法。本文拟针对上海市汽车废三元催化剂的回收特征进行分析,旨在提出解决废三元催化剂回收困难问题的对策建议。1我国
9、废三元催化剂主要特征1.1我国废三元催化剂回收管理政策汽车废三元催化剂因含有铂族金属,回收价值高,但也因含有重金属、有机污染物、石棉纤维毡等,被列为危险废物。我国报废汽车管理工作与废三元催化剂回收工作起步较晚,各类法律法规标准仍在完善中。2 0 0 1年6 月16 日,国务院印发了报废汽车回收管理办法,对报废汽车回收活动进行规范;2012年印发了机动车强制报废标准规定,明确了各类机动车报废的标准,要求我国的机动车报废及回收应主要由具有资质的企业开展。但在废三元催化剂回收问题上,在2 0 16 年之前都未进行过特别管理,彼时大多数废三元催化剂由国外企业回收,造成了资源外流。2 0 16 年,国家
10、危险废物名录修订,将废三元催化剂列人管理,代码为9 0 0-0 49-5 0,归属HW50废催化剂类。自此,废三元催化剂的回收必须由具有危险废物经营许可资质的企业开展。然而目前,我国还没有建立专门的催化剂行业协会,废三元催化剂的回收管理工作属于危险废物环境污染防治工作范畴,主要由生态环境部实行统一的监督管理,各级地方环保主管部门对本行政辖区内的相关工作实施具体的监督管理。1.2废三元催化回收技术特征废三元催化剂回收主要包括报废汽车拆解、废三元催化剂收集、铂族金属回收3个环节。报废汽车拆解通常由合规的拆解企业承担,在经过系统性的拆解后,拆解下来的废三元催化器被统一运送到具有资质的废三元催化剂处理
11、企业处理。处理企业对送到的三元催化器进行进一步破碎并回收提炼其中含有的铂族金属,以实现最终的资源化利用。回收破碎后三元催化剂粉末中的铂族金属有湿法、火法两种工艺,目前使用的主流回收技术包括火法中的熔炼富集法,湿法中的加压高温氰化法、活性组分溶解法等。1)熔炼富集法是利用铂族金属在高温下易与铅、铁、铜等金属形成合金,并通过分离炉渣实现铂族金属的回收。其本质是将铅、铁、铜等金属或铜镍硫化有色冶金设计与研究物作为捕集剂,在高温熔融状态下将废催化剂中铂族金属富集到捕集剂中形成合金或毓,同时加入熔剂与废催化剂中载体生成炉渣,再用浸出工艺等将铂族金属与捕集剂分开并进一步提纯。Morcali等 2 用硫化亚
12、铁为捕集剂,在9 5 0 熔炼7 5 min,得到Pt、P d 和Rh的回收率分别高达9 9%、9 9%和9 7%。由于本法处理规模大、物料适应性强、工艺流程简单,是当前提取废三元催化剂中有价金属的主流技术,具有很高的工业生产潜力。2)加压高温氰化法是在高温加压条件下直接从废催化剂中选择性浸出铂族金属的方法。该方法需加入氰化钠与废催化剂共同反应,从而得到铂族金属的氰配离子。根据黄昆等3的研究,在w(NaOH)=10%,t=16 0 的条件下反应2 h,铂族金属Pt、P d、Rh的回收率分别可达到9 6%、9 8%9 2%。采用该方法回收铂族金属,选择性高,工艺流程简单,成本低,但因会使用到大量
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