Сколько платины содержится в катализаторах и как ее извлечь

Что ценного находится в катализаторах автомобиля – содержание металлов/драгметаллов

Внутренняя часть корпуса этого элемента выхлопной системы заполнена специальной керамической или металлической конструкцией. По структуре он напоминает пчелиные соты. При этом снаружи они покрыты тончайшим слоем драгоценных металлов. Стоимость этих материалов почти в два раза выше золота.

Такое распыление эффективно снижает уровень вредных выбросов, так как выхлопные газы вступают в химическую реакцию с активными металлами, в результате чего происходит их очистка.

Доля благородных компонентов составляет от 0,05 до 0,8 % от общей массы самого элемента.

Поэтому неисправные каталитические нейтрализаторы лучше не выбрасывать. Кроме того, это позволит вам заработать дополнительные деньги.

Особенности производства

В составе прибора есть палладий, платина и родий. Соотношение между этими составляющими зависит от типа конкретного силового агрегата. Например, в дизельных двигателях преобладает платина, а в бензиновых — большое количество палладия и родия.

В течение многих лет платина была самым дорогим материалом. Но в последние годы производство дизельных автомобилей значительно сократилось. Из-за этого стоимость этого драгоценного металла значительно упала.

Раньше, например, нужно было платить 2200 долларов за унцию (31,1 грамма), сейчас эта же сумма оценивается в 600-800 долларов. С другой стороны, цена родия в последнее время выросла с 1500 до 12 000 долларов за унцию.

Какие катализаторы самые ценные

Если ориентироваться на содержание драгоценных металлов в конструкции катализатора, то лидируют автомобили, произведенные специально для японского рынка. По сравнению с ЕС, США, японская версия автомобиля будет иметь самый дорогой элемент выхлопной системы. Это связано с тем, что это островное государство уделяет наибольшее внимание поддержанию чистоты своих выхлопных газов.

Удивительно, что даже разные модели одной марки автомобиля могут иметь каталитические нейтрализаторы с разной стоимостью. Например, для автомобиля Renault Duster DCI этот элемент будет в разы дороже версии TC, хотя обе машины соответствуют нормам Евро-5.

Для чего скупают в России автомобильные катализаторы

Сегодня рынок драгметаллов буквально лихорадит. Это связано с последствиями вирусной пандемии, резким ухудшением экономической ситуации в мире. Теперь буквально за неделю цены могут «прыгать» в разные стороны. Даже во время мирового кризиса 2008 года, приведшего к безумной инфляции, этого не произошло.

Например, цена на родий может меняться на 30% в сутки. В связи со снижением производственных мощностей компаний потребление металла стало намного меньше. Кроме того, сократилась добыча руды. Поэтому прием автомобильных каталитических нейтрализаторов б/у максимально актуален.

Металлы, входящие в состав катализатора

Если бы автомобильные каталитические нейтрализаторы были покрыты каким-либо дешевым металлом, способным к тому же катализировать вредные вещества, как это делают платина, родий, палладий и даже золото, такой интерес вряд ли был бы проявлен. Однако в связи с тем, что наиболее широко применяемые металлы-катализаторы относятся к группе благородных металлов и стоят на порядок выше, чем золото, особую ценность приобрели автомобильные катализаторы. Сама структура катализатора изготавливается из металла или керамики, и только покрытие выполняется с участием драгоценных металлов. Следовательно, количество каталитического материала, которое можно извлечь из катализатора, чрезвычайно мало.

Читайте также: Цветные металлы сплавы — металлы цветные свойства и применение

Конструкция катализатора

Внутренняя часть автомобильной детали заполняется специальной структурой из керамики или металла. Внешне он напоминает пчелиные соты. Верхняя часть катализатора покрыта тонким слоем драгоценного металла.

Наличие такого покрытия снижает уровень вредных выбросов. Это достигается за счет того, что выхлопные газы при контакте с драгоценными металлами и другими веществами вступают с ними в химическую реакцию. Для распыления внутренней части автокомпонента используется комбинация:

• платина;
• родий;
• палладий.

Каждый из этих металлов ценится достаточно высоко. Поэтому автомобильные каталитические нейтрализаторы привлекают многих людей, занимающихся добычей драгоценных материалов с целью их дальнейшей реализации.

Добыча этих металлов – довольно сложный процесс, требующий соответствующих навыков и различных дорогостоящих веществ.

Существует несколько технологий извлечения драгоценных металлов. Они выбираются исходя из конечных целей работы.

Некоторые из этих технологий, а также их результаты приведены в таблице.

Выщелачивание окислителями	Платина и родий
Гальванический метод	Палладий
Эффект «Царской водки»	Платина
Фторирование	Палладий

Выбор в пользу той или иной технологии в основном обусловлен возможностями человека, получающего платину из катализатора. Также важно понимать, что в процессе переработки неизбежны потери извлекаемых материалов. В частности, такие недостатки отмечаются в технике выщелачивания, требующей нескольких промывок компонентов химической реакции.

Поверхность автокатализаторов покрыта драгоценными металлами. Эти материалы, при наличии правильных навыков и реагентов, можно получить.

Техника выщелачивания

В домашних и промышленных условиях выщелачивание чаще используется для выделения родия и палладия. Этот метод предполагает использование окислительных растворов, состоящих из концентрированной соляной и азотной кислот. В то же время промывка имеет ряд существенных недостатков, частично обусловленных конструктивными особенностями автомобильного каталитического нейтрализатора.

Последний изготавливается либо из керамики, либо из алюминия. Присутствие этого металла затрудняет рафинирование, так как с ним реагируют окислители. В процессе выделения платины, извлекаемой в виде раствора, необходимо многократно выщелачивать и промывать первые компоненты. Более того, даже такой подход не позволяет извлекать драгоценный металл в достаточном количестве: невозможно избежать потерь. Следовательно, для извлечения платины потребуется больше катализаторов.

Для уменьшения потерь, возникающих при рафинировании, автокомпонент предварительно замачивают в водном растворе соляной кислоты. Затем катализатор нагревают. Кроме того, при появлении паров под воздействием высокой температуры на исходный компонент наносят окислители.

Кроме того, в зависимости от состава сплава, нанесенного на поверхность катализатора, для рафинирования можно использовать смесь концентрированной азотной кислоты и 30%-ного раствора перекиси водорода.

В промышленных масштабах для извлечения платины используется специальная решетчатая сетка, на которую помещается деталь. Затем он подвергается воздействию парообразного окислителя. Для этого сначала приготовьте раствор соляной кислоты, где находится деталь, а затем прокипятите его. В конце этого процесса, когда пары многократно проходят через каналы и поры катализатора, последний промывается чистой водой.

Использование паросодержащего окислителя имеет ряд преимуществ по сравнению с жидкими кислотами. Основное различие между двумя вышеуказанными подходами состоит в том, что газовая смесь обладает большей проницаемостью. Поэтому он лучше «промывает» катализатор, воздействуя даже на мелкодисперсные частицы.

Примеры выделения драгоценных металлов

Ниже приведены три примера, иллюстрирующие процесс извлечения драгоценных металлов из автомобильных компонентов.

Пример 1
В этом примере используется каталитический нейтрализатор Volvo. Сплав состоит из палладия (0,08 % от общей массы компонентов) и родия (0,006 %). В связи с тем, что исходная деталь содержит углерод в относительно большом количестве, ее предварительно обжигают, подвергая воздействию температуры 540 градусов в течение 45 минут. Далее смешивают 230 мл воды и 46 мл концентрированной соляной кислоты. Далее к раствору добавляют 184 мл перекиси углерода, после чего нагревают. Рафинирование проводят в течение 1 часа.

Пример 2
Для извлечения драгоценных металлов используется 1,2-килограммовый катализатор, взятый из автомобиля Mercedes-Benz. Сплав содержит платину (0,12 % от общей массы детали) и родий (0,008%).

Автокомпонент помещается во фторопластовый реактор. Затем его увлажняют 260 мл водного раствора соляной кислоты. После этого автокомпонент подвергается воздействию 70 мл этой кислоты, используемой в чистом виде.

Затем раствор доводят до кипения. При нагревании к смеси добавляют 60 мл концентрированной азотной кислоты и 150 мл 30%-ного раствора перекиси водорода. Этот элемент вводится частями. Аффинаж палладия занимает около 1,5 часов. По истечении указанного времени полученный раствор промывают водой (1 к 2) и осаждают.

Пример 3
В последнем примере используется каталитический нейтрализатор Honda. Сплав содержит платину (0,04 % от общей массы детали), палладий (0,06 %), родий (0,007 %) и церий (1,4 %). Подход в этом случае тот же, что и в предыдущем примере. Различие между методами экстракции наблюдается только на заключительном этапе. После достижения температуры кипения автокомпонент обрабатывается соляной кислотой и перекисью водорода.

Применение выщелачивания позволяет получать из автокатализаторов относительно чистые благородные металлы, пригодные для повторного использования.

Есть ли смысл извлекать металлы?!

В автомобильных катализаторах, произведенных в разных уголках мира, могут использоваться разные металлы — катализаторы, где-то это платина, а где-то золото. Иногда в их составе можно встретить и серебро. Однако общее количество драгоценных металлов будет небольшим, порядка нескольких граммов.

Важно! Чем дороже металл, тем меньше его будет в катализаторе. Если это серебро, то можно рассчитывать на добычу около 30-40 грамм. Но если это платина, то количество не может превышать 3 грамм!

Если учесть стоимость драгоценных металлов в пересчете на 1 грамм, то можно сделать вывод, что их добыча имеет место быть. Однако экономической выгоды от такого мероприятия не будет, так как для закупки реагентов, способствующих выделению этих металлов, потребуются значительные средства.

Промышленное извлечение драгоценных металлов

Заниматься извлечением вещества — катализатора выгодно только в промышленном случае, когда одно и то же количество реагента способно выделить драгоценный металл не из одного, а сразу из нескольких сотен катализаторов. Этим же пользуются специальные точки по скупке металлолома и автомобильных комплектующих. Например, они покупают автомобильные аккумуляторы для извлечения из них свинца, который затем выгодно продается производителям аккумуляторов.

То же самое делают и с каталитическими нейтрализаторами. Поэтому выгоднее всего просто продать катализатор покупателю и получить от этой операции гораздо большую финансовую выгоду, чем пытаться добывать металлы самостоятельно.

Устройства, содержащие платину

Платина содержит:

• автомобильные каталитические нейтрализаторы (см фото);
• конденсаторы;
• микросхемы;
• генераторы;
• реле;
• другие детали.

Поскольку автомобильная и электронная промышленность являются основными отраслями потребления платины, при поиске вторичного сырья для добычи этого металла следует в первую очередь рассматривать устройства, производимые этими промышленными сегментами.

Автомобильные катализаторы

Среди автомобильных каталитических нейтрализаторов можно выделить следующие два типа:

1. На основе классической системы платина-родий-палладий. Ориентировочное содержание металлов в миллионных долях на тонну керамического носителя составляет соответственно 1470-270-900 для указанной системы. Примерная стоимость таких катализаторов 55 евро за 1 кг.
2. Платино-родиевые системы, типичные для премиальных автомобильных каталитических нейтрализаторов. Содержание платины в них составляет около 3000 частей на миллион. Стоимость катализаторов этого типа оценивается примерно в 70 евро за 1 кг.

Зная эти формулы и тип детали, можно рассчитать, сколько платины в каталитическом нейтрализаторе вашего автомобиля.

Конденсаторы

20% всей массы электронных устройств составляют конденсаторы.

В зависимости от типа конденсатора количество драгоценных металлов, особенно платины, в конденсаторах различается, что определяет конечную стоимость изделия при покупке.

Ниже приведена таблица конденсаторов с маркировкой и характерными признаками в порядке убывания содержания платины и, соответственно, цены:

Внешний знак	Цена (%)	Маркировка
Н30	Тонкий, зеленый	100	5Н30_68Н_0481, 5_Н30_68Н_1079
5-D	Тонкий, зеленый	78	5D/68n/WD
Н30	Толстый, красный	68	4H30_47H_0578, 5H30_33H_0278
5D	Толстый, красный	65	4ДБ_68н_У3, 5Д_47н_ВД
Н90 2М2	Толстый, красный	52	6B_H90_2м2
Н90 1М0	Толстый, красный	50	6H90_1M0_0582, 6_H90_1m0_0685
Км, другие	Тонкий, зеленый	45	5М75_1Н2_0572, 4М_Н47К_0375
Н90	Толстый, красный	38	6_H90_m47_1085, 6BBF_m22_U7

Таким образом, наиболее ценными являются конденсаторы Н30, имеющие самое высокое содержание платины.

Другие радиодетали

Как и в других радиодеталях, платина присутствует в:

1. Реле, а именно провода и контакты в их составе. Среди реле, содержащих платину, наиболее известны реле РЭС-9, РЭС-10.
2. Электронные лампы.
3. Микроволновые печи.
4. Генераторы в составе контрольно-измерительной аппаратуры (Г2-57, ГЗ-109).
5. Термоэлектрические преобразователи ТПР.

Способы извлечения из радиодеталей

Для извлечения платины наиболее приемлемым с экономической точки зрения является способ коллекторной плавки, представленный в ряде патентов России RU 245899, RU 2180011 .

Технология включает следующие этапы:

1. Измельчение исходного лома.
2. Плавка лома в печах в присутствии собирающего металла.
3. Продувают расплав воздухом с образованием оксида металла-коллектора и расплавленного платинового концентрата.

Различие методов заключается в стадийности процессов и составе коллекторной системы, обеспечивающей селективность процесса извлечения платины.

Отделение платины от электронных отходов возможно также гидрометаллургическим методом.

Один из способов заключается в использовании способа гипохлоритного выщелачивания отходов и представлен в патенте RU 2244759.

Процесс проводят при определенной концентрации соляной кислоты и активного хлора (источником хлора являются гипохлориты щелочных металлов) и температуре около 65 °С, при соотношении жидкой и твердой фаз 7:1.

При использовании этого метода для обработки керамических конденсаторов чистота платины составила около 90%.

Другой гидрометаллургический способ представлен в патенте RU 210339. Отходы обрабатывают смесью соляной кислоты, перекиси водорода и диметилформамида (ДМФА) при температуре 100 °С.

В результате гидролитического расщепления ДМФА в используемых условиях происходит восстановление платины, после чего ДМФА регенерируют, а полученный раствор направляют на очистку.

Как правило, для переработки электротехнического лома с целью извлечения платины можно использовать как гидрометаллургический, так и пиролитический методы. Эти же методы рекомендуются и для извлечения металла из отработанных катализаторов.

Представленные выше способы извлечения являются результатом научных исследований, полностью или частично реализованных на опытно-промышленных производствах после получения соответствующих разрешений на осуществление деятельности в рамках переработки драгоценных металлов.

Реализация отходов

Для реализации отходов электроники и автокатализаторов с целью получения финансовой выгоды за счет наличия в них платины как физические, так и юридические лица должны обращаться в соответствующие организации, занимающиеся приемкой, оценкой и переработкой электронного и каталитического лома для нефтеперерабатывающей промышленности.

Среди этих организаций:

• компания «Академия драгоценных металлов»,
• компания «Голдформ»,
• НПО «Радиотехнические драгоценные металлы».

С помощью таких компаний возможно проведение экспертной оценки исходного сырья методами физико-химического анализа для объективной оценки затрат на лом и дальнейшую профессиональную обработку сырья.

Подведение итогов

Таким образом, бывшие в употреблении автокаталитические элементы и электрокомпоненты, содержащие платину, являются реальным источником дохода, так как в настоящее время разработаны как методы оценки и классификации исходного лома, так и методы его переработки, которые могут быть реализованы сертифицированными предприятиями при обращении к ним как к компаниям, а также частные лица.