student
St. Petersburg, Russian Federation
St. Petersburg, Russian Federation
Sankt-Peterburg, St. Petersburg, Russian Federation
student
Sankt-Peterburg, St. Petersburg, Russian Federation
This article discusses the processing of municipal solid waste on the example of automotive catalysts. The list of precious metals obtained during the processing of spent catalysts is given, as well as factors characteristic of new processing technologies are described. The process of extracting precious metals from catalysts is also briefly discussed.
municipal solid waste, catalysts, recycling, precious metals.
Практически во всех развитых и развивающихся странах стоит серьезная проблема в наиболее рациональном использовании природных ресурсов, так как с течением времени они заканчиваются. Более того, с ростом населения земли и производства растет и объём твердых бытовых отходов [1]. Технологии, существующие в настоящее время, дают возможность извлечения из бытового мусора множества полезных веществ [2]. Продуктами переработки отходов могут быть топливо, качественные строительные материалы, печатная продукция, разнообразные ткани, металлы и другие вещества. Благодаря возможности извлечения из отработанных катализаторов драгоценных металлов, они являются ценным отходом.
В связи с очень быстрым технологическим прогрессом, а также постоянно увеличивающимся ростом автомобильной промышленности, количество автомобилей в городах резко увеличилось, так как личный транспорт стал доступнее. В то же время, средний срок службы автомобиля и его расходных частей сократился, что привело к росту отходов от использования личного автомобиля.
Одной из наиболее оптимальных по соотношению количества отработанных единиц и возможностью получения драгоценных металлов является катализатор [4]. Рассмотрим конструкцию данного устройства. Катализатор состоит из корпуса и рабочей части, которая представляет собой керамическую или металлическую пластину с множеством сот. Они же покрыты тонким слоем сплава драгоценных металлов. Этот сплав состоит из платины, родия и палладия, которые имеют высокую стоимость. Для наглядности строение катализатора представлено на рис. 1.
Автомобильные отходы, а именно катализаторы, относятся к быстрорастущим отходом общества [6]. С каждым годом количество автомобилей все увеличивается, и срок службы расходных частей, таких как катализатор, неуклонно уменьшается, ежегодно около 15 млн катализаторов отправляются на помойку вследствие того, что они приходят в негодность. Есть некоторые факторы, которые учитываются при проектировании и подготовке новых и инновационных технологий переработки катализаторов и извлечения из них драгоценных металлов. Они исходят из принципов инновации, социальном и экономическом смысле, а также на политике управления с отходами. Вот некоторые из этих факторов:
- Катализаторы бывают разных фирм и различны по своему строению, так как предназначены для разных автомобилей. С течением времени состав и конструкция катализаторов меняется, поэтому исходный материал может быть разнообразным.
- Присутствие в катализаторах других материалов приводит к тому, что процесс разделения на фракции становится трудоемким.
- Наличие металлических частей способствует усложнению процесса восстановления. Процесс восстановления становится более сложным, когда элементы доступны в небольшой концентрации.
- Главной целью всего процесса переработки является отделение драгоценных металлов, эти металлы занимают менее 15% от всего объёма отходов катализатора. Остальные части особой ценности не имеют.
- Также важно добиться наименьшего негативного влияния на окружающую среду. При этом извлечь как можно больше ценных металлов из катализаторов.
Рассмотрим процесс извлечения родия и платин из катализаторов. Наиболее распространённый способ извлечения данных металлов из катализаторов – выщелачивание с помощью специальных окисляющих смесей в жидком состоянии. Этот способ характерен для всех сотовых конструкций. Но у этого метода есть несколько минусов. К примеру, именно для автомобильных катализаторов характерно наличие окиси алюминия. Эти окиси препятствуют полному извлечению нужного нам металла. Для того чтобы достичь нужного результата, следует повторять промывку несколько раз, вследствие этого процедура извлечения драгоценных металлов прибавляет в стоимости.
Также рассмотрим извлечение палладия, для него характерен такой же метод, как для платины и родия. Однако при таком способе получить чистый металл довольно сложно, поэтому иногда используется гальванический метод.
Однако самый эффективный способ излечения палладия – это фторирование катализатора совместно с повышением температуры до 500 градусов. В результате этого получается фторид кальция, который можно разделить при понижении температуры до 100 градусов и добавляют минеральную кислоту. Вследствие этого можно получить чистый палладий из катализатора.
1. Marova A.V., Chusov A.N., Negulyaeva E.Yu. Prirodoohrannye tehnologii na poligonah TBO. - Sankt-Peterburg: FGAOU VO SPbPU. - 2007. - № 3(9). - S. 10-13.
2. Andreeva S.V., Zamaraeva V.S., Chusov A.N. Razdel'nyy sbor othodov dlya effektivnogo ispol'zovaniya tehnologiy pererabotki TBO // Materialy mezhvuzovskoy nauchno-tehnicheskoy konferencii: XXXII Nedelya Nauki SPbGPU. - Sankt-Peterburg: FGAOU VO SPbPU. 2004. - S. 48-49.
3. A. Lixandru, P. Venkatesan, C. Jonsson, I. Poenaru, B. Hall, Y. Yang, A. Walton, K. Guth, R. Gauβ, O. Guttfleisch. Identification and recovery of rare-earth permanent magnets from waste electrical and electronic equipment // Waste Management. 2017. Vol. 68. Pp. 482-489.
4. Fedorov P.M. Monitoring za vozdeystviem poligona tverdyh bytovyh othodov na okruzhayuschuyu sredu // Regional'naya ekologiya. - 2001. - № 3-4. - S. 48-51.
5. Bel'deeva L.N., Lazutkina Yu.S., Komarova L.F. Ekologicheski bezopasnoe obraschenie s othodami. - Barnaul: Azbuka, 2006. - 172 s.
