ઓટોમોટિવ ઉત્પ્રેરકોમાંથી કિંમતી ધાતુઓ પુનઃપ્રાપ્ત કરવા માટે ઉચ્ચ-તાપમાન સાયનાઇડેશન પ્રક્રિયા

પરિચય

પ્લેટિનમ - ગ્રુપ મેટલ્સ (PGMs), જેમાં પ્લેટિનમ (Pt), પેલેડિયમ (Pd), અને રોડિયમ (Rh)નો સમાવેશ થાય છે, તે વિવિધ ઉદ્યોગોમાં ખૂબ મહત્વ ધરાવે છે. ઓટોમોટિવ ઉદ્યોગમાં, તેઓ ઉત્પ્રેરક કન્વર્ટરમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે, જે વાહનોના એક્ઝોસ્ટમાંથી હાનિકારક ઉત્સર્જન ઘટાડવા માટે જરૂરી છે. જો કે, PGMs દુર્લભ અને અસમાન રીતે વિતરિત થાય છે, અને પ્રાથમિક અયસ્કમાંથી તેમનું નિષ્કર્ષણ ઘણીવાર જટિલ અને ખર્ચાળ હોય છે. પરિણામે, વપરાયેલ માધ્યમિક સ્ત્રોતોમાંથી PGMs ની પુનઃપ્રાપ્તિ. ઓટોમોબાઈલ ઉત્પ્રેરક, એ વધુને વધુ ધ્યાન ખેંચ્યું છે. ઉચ્ચ - તાપમાન સાઇનાઇડ આ હેતુ માટે લીચિંગ એક સંભવિત તકનીક તરીકે ઉભરી રહ્યું છે.

ઓટોમોબાઈલ ઉત્પ્રેરકોમાં PGM ની ભૂમિકા

ઓટોમોબાઈલ ઉત્પ્રેરક કન્વર્ટર કાર્બન મોનોક્સાઇડ (CO), હાઇડ્રોકાર્બન (HC), અને નાઇટ્રોજન ઓક્સાઇડ (NOx) જેવા એક્ઝોસ્ટ વાયુઓમાં રહેલા ઝેરી પ્રદૂષકોને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ (CO₂), નાઇટ્રોજન (N₂) અને પાણી (H₂O) જેવા ઓછા હાનિકારક પદાર્થોમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે રચાયેલ છે. આ કન્વર્ટરમાં PGM મુખ્ય સક્રિય ઘટકો છે. ઉદાહરણ તરીકે, Pt અને Pd CO અને HC ને ઓક્સિડાઇઝ કરવા માટે અસરકારક છે, જ્યારે Rh મુખ્યત્વે NOx ઘટાડવા માટે વપરાય છે. ઓટોમોટિવ ઉદ્યોગમાં PGM ની માંગ નોંધપાત્ર છે. 1990 માં. ઓટોમોબાઈલ ઉત્પ્રેરકોના ઉત્પાદનમાં 1.3 મિલિયન ઔંસ પ્લેટિનમ, 230.000 ઔંસ પેલેડિયમ અને 330.000 ઔંસ રોડિયમનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. વર્ષોથી ઓટોમોટિવ ઉદ્યોગના સતત વિકાસને ધ્યાનમાં લેતા, વપરાયેલા ઉત્પ્રેરકોમાં PGM ની સંચિત માત્રા અત્યંત મોટી છે, જે તેમને મૂલ્યવાન ગૌણ સંસાધન બનાવે છે.

ઉચ્ચ તાપમાન સાયનાઇડ લીચિંગના સિદ્ધાંતો

સાયનાઇડ જટિલતા

ખાણકામ ઉદ્યોગમાં, ખાસ કરીને સોનાના નિષ્કર્ષણ માટે, સાયનાઇડ લીચિંગનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. આ સિદ્ધાંત સાયનાઇડ આયનો (CN⁻) ની ચોક્કસ ધાતુઓ સાથે સ્થિર સંકુલ બનાવવાની ક્ષમતામાં રહેલો છે. PGM ના કિસ્સામાં, ઉચ્ચ-તાપમાન અને યોગ્ય આલ્કલાઇન પરિસ્થિતિઓમાં, CN⁻ Pt, Pd અને Rh સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને દ્રાવ્ય સાયનાઇડ સંકુલ બનાવી શકે છે. આ સંકુલ પ્રતિક્રિયા PGM ને ઉત્પ્રેરકના ઘન મેટ્રિક્સમાંથી દ્રાવણમાં ઓગળવાની મંજૂરી આપે છે, જે અનુગામી વિભાજન અને પુનઃપ્રાપ્તિ પ્રક્રિયાઓને સરળ બનાવે છે.

ઉચ્ચ તાપમાનમાં વધારો

ઉચ્ચ-તાપમાનની સ્થિતિ લીચિંગ પ્રક્રિયાને પ્રોત્સાહન આપવામાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. તાપમાનમાં વધારો પ્રતિક્રિયા ગતિશાસ્ત્રને વેગ આપે છે. ઊંચા તાપમાને, PGM કણોની સપાટી પર સાયનાઇડ આયનોનો પ્રસરણ દર વધે છે, અને રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ વધુ ઝડપથી થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, અભ્યાસોએ દર્શાવ્યું છે કે ઓટોમોબાઈલ ઉત્પ્રેરકોમાંથી PGM ના ઉચ્ચ-તાપમાન સાયનાઇડ લીચિંગમાં, તાપમાન 100 °C થી 150 °C સુધી વધારવાથી Pd અને Pt ની લીચિંગ કાર્યક્ષમતામાં નોંધપાત્ર વધારો થઈ શકે છે. જો કે, એ નોંધવું જોઈએ કે અત્યંત ઊંચા તાપમાન પણ કેટલાક પડકારો લાવી શકે છે, જેમ કે ઉર્જા વપરાશમાં વધારો અને સંભવિત આડ પ્રતિક્રિયાઓ.

ઓટોમોબાઈલ ઉત્પ્રેરકો માટે ઉચ્ચ - તાપમાન સાયનાઇડ લીચિંગની પ્રક્રિયા

ઉત્પ્રેરકોની પૂર્વ-સારવાર

ઉચ્ચ-તાપમાન સાયનાઇડ લીચિંગ પ્રક્રિયા પહેલાં, વપરાયેલ ઓટોમોબાઈલ ઉત્પ્રેરકોને સામાન્ય રીતે પ્રીટ્રીટ કરવાની જરૂર પડે છે. લીચિંગ કાર્યક્ષમતા સુધારવા માટે આ પગલું મહત્વપૂર્ણ છે. પ્રથમ, ઉત્પ્રેરકોને ભૌતિક રીતે કચડી નાખવામાં આવે છે અને કણોનું કદ ઘટાડવા માટે ગ્રાઉન્ડ કરવામાં આવે છે, જે ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર વધારે છે અને પ્રતિક્રિયા માટે વધુ PGM ખુલ્લા પાડે છે. પછી, ઉત્પ્રેરકની સપાટી પર કાર્બન અને અન્ય અશુદ્ધિઓને દૂર કરવા માટે તેમને રોસ્ટિંગ જેવી થર્મલ ટ્રીટમેન્ટનો વિષય બનાવી શકાય છે, જેનાથી PGM સાયનાઇડ દ્રાવણ માટે વધુ સુલભ બને છે.

લીચિંગ ઓપરેશન

લીચિંગ તબક્કામાં, પ્રીટ્રીટેડ ઉત્પ્રેરકોને સાયનાઇડ ધરાવતા દ્રાવણ સાથે પ્રતિક્રિયા પાત્રમાં મૂકવામાં આવે છે, સામાન્ય રીતે સોડિયમ સાયનાઇડ (NaCN). ત્યારબાદ પ્રતિક્રિયા પાત્રને યોગ્ય ઉચ્ચ તાપમાને ગરમ કરવામાં આવે છે, સામાન્ય રીતે 120 - 180 °C ની રેન્જમાં, અને દબાણને જરૂરિયાતો અનુસાર ગોઠવવામાં આવે છે. PGM ના ઓક્સિડેશનને પ્રોત્સાહન આપવા અને જટિલતા પ્રતિક્રિયાને વધારવા માટે ઘણીવાર ઓક્સિજન અથવા ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. ઉત્પ્રેરકની રચના અને પ્રતિક્રિયાની સ્થિતિના આધારે લીચિંગ સમય બદલાય છે, સામાન્ય રીતે કેટલાક કલાકોથી દસ કલાકથી વધુનો હોય છે.

પીજીએમનું વિભાજન અને પુનઃપ્રાપ્તિ

લીચિંગ પ્રક્રિયા પછી, દ્રાવણમાં ઓગળેલા PGM - સાયનાઇડ સંકુલ હોય છે. PGM ને પુનઃપ્રાપ્ત કરવા માટે, વિવિધ અલગ કરવાની પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. એક સામાન્ય અભિગમ દ્રાવક નિષ્કર્ષણ છે, જ્યાં યોગ્ય કાર્બનિક નિષ્કર્ષણનો ઉપયોગ સાયનાઇડ લીચ લિકરમાંથી PGM ને પસંદગીયુક્ત રીતે કાઢવા માટે કરવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ચોક્કસ આયનીય પ્રવાહીએ લીચ લિકરમાંથી Pt અને Pd ને અલગ કરવા માટે સારી પસંદગી દર્શાવી છે. બીજી પદ્ધતિ વરસાદ છે. દ્રાવણના pH મૂલ્યને સમાયોજિત કરીને અથવા ચોક્કસ અવક્ષેપક એજન્ટો ઉમેરીને, PGM ને ધાતુના ક્ષાર અથવા સંકુલના સ્વરૂપમાં દ્રાવણમાંથી બહાર કાઢી શકાય છે, જેને પછી શુદ્ધ PGM મેળવવા માટે વધુ શુદ્ધ કરી શકાય છે.

ઉચ્ચ તાપમાન સાયનાઇડ લીચિંગના ફાયદા

ઉચ્ચ પુનઃપ્રાપ્તિ કાર્યક્ષમતા

ઓટોમોબાઈલ ઉત્પ્રેરકોમાંથી PGM પુનઃપ્રાપ્ત કરવા માટેની કેટલીક પરંપરાગત પદ્ધતિઓની તુલનામાં, ઉચ્ચ-તાપમાન સાયનાઇડ લીચિંગ પ્રમાણમાં ઉચ્ચ પુનઃપ્રાપ્તિ દર પ્રાપ્ત કરી શકે છે. અભ્યાસોએ દર્શાવ્યું છે કે ઑપ્ટિમાઇઝ્ડ પરિસ્થિતિઓમાં, Pt, Pd અને Rh ના લીચિંગ દર 90% થી વધુ સુધી પહોંચી શકે છે, અને કેટલાક કિસ્સાઓમાં, 100% ની નજીક પણ. ઉદાહરણ તરીકે, થાકેલા ઓટોકેટાલિટીક કન્વર્ટરમાંથી PGM ના ઉચ્ચ-તાપમાન સાયનાઇડ લીચિંગ પરના સંશોધનમાં, 150 °C પર ઓટોક્લેવ લીચિંગ, 200 psi ના ઓક્સિજન આંશિક દબાણ અને 120 મિનિટના સમય સાથે, 90% થી વધુ PGMs નું વિસર્જન થયું.

પસંદગીની

સાયનાઇડમાં PGMs સાથે સંકુલ બનાવવામાં ચોક્કસ માત્રામાં પસંદગીની ક્ષમતા હોય છે. યોગ્ય પરિસ્થિતિઓમાં, તે ઉત્પ્રેરક મેટ્રિક્સમાં અન્ય ઘણા તત્વો, જેમ કે સિરામિક ઘટકો અને કેટલીક બેઝ મેટલ્સ સાથે ઓછી ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતી વખતે Pt, Pd અને Rh સાથે પ્રાધાન્યપૂર્ણ રીતે પ્રતિક્રિયા આપી શકે છે. આ પસંદગી અનુગામી વિભાજન પ્રક્રિયાને સરળ બનાવે છે અને ઉચ્ચ શુદ્ધતા સાથે PGMs મેળવવામાં મદદ કરે છે.

પડકારો અને ઉકેલો

સાયનાઇડની ઝેરીતા

લીચિંગ પ્રક્રિયામાં સાયનાઇડનો ઉપયોગ તેની ઉચ્ચ ઝેરીતાને કારણે પર્યાવરણીય અને સલામતીની ચિંતાઓ સાથે સંકળાયેલો છે. જો યોગ્ય રીતે વ્યવસ્થાપિત ન કરવામાં આવે તો સાયનાઇડ માનવ સ્વાસ્થ્ય અને પર્યાવરણ માટે હાનિકારક બની શકે છે. આ મુદ્દાને ઉકેલવા માટે, ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયામાં કડક સલામતીનાં પગલાં અમલમાં મૂકવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, પર્યાવરણમાં સાયનાઇડના પ્રકાશનને ઘટાડવા માટે બંધ-લૂપ સિસ્ટમ્સ ડિઝાઇન કરવામાં આવી છે. વધુમાં, સાયનાઇડ ધરાવતા ગંદા પાણીનું શુદ્ધિકરણ મહત્વપૂર્ણ છે. રાસાયણિક ઓક્સિડેશન અને જૈવિક શુદ્ધિકરણ જેવી અદ્યતન ગંદા પાણી શુદ્ધિકરણ તકનીકોનો ઉપયોગ ગંદા પાણીને છોડતા પહેલા સાયનાઇડને ઓછા હાનિકારક પદાર્થોમાં વિઘટિત કરવા માટે કરી શકાય છે.

ઉચ્ચ ઉર્જા વપરાશ

પ્રક્રિયાની ઉચ્ચ-તાપમાનની જરૂરિયાત પ્રમાણમાં ઊંચી ઉર્જા વપરાશ તરફ દોરી જાય છે. આ સમસ્યાને ઘટાડવા માટે, પ્રતિક્રિયા પરિસ્થિતિઓને શ્રેષ્ઠ બનાવવાના પ્રયાસો કરવામાં આવી રહ્યા છે. ઉદાહરણ તરીકે, તાપમાન, દબાણ અને પ્રતિક્રિયા સમયના ચોક્કસ નિયંત્રણ દ્વારા, ઉચ્ચ લીચિંગ કાર્યક્ષમતા જાળવી રાખીને ઉર્જા ઇનપુટ ઘટાડી શકાય છે. વધુમાં, વધુ ઉર્જા-કાર્યક્ષમ ગરમી ઉપકરણોનો વિકાસ અને કચરો ગરમી પુનઃપ્રાપ્તિ પ્રણાલીઓનો ઉપયોગ પણ ઉચ્ચ-તાપમાન સાયનાઇડ લીચિંગ પ્રક્રિયાની ઉર્જા કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરવામાં મદદ કરી શકે છે.

ઉપસંહાર

ઉચ્ચ-તાપમાન સાયનાઇડ લીચિંગ પુનઃપ્રાપ્તિની મોટી સંભાવના દર્શાવે છે કિંમતી ધાતુઓ, ખાસ કરીને PGMs, ઓટોમોબાઈલ ઉત્પ્રેરકોમાંથી. તે ઉચ્ચ પુનઃપ્રાપ્તિ કાર્યક્ષમતા અને પસંદગી પ્રદાન કરે છે, જે આ મૂલ્યવાન સંસાધનોના આર્થિક અને કાર્યક્ષમ રિસાયક્લિંગ માટે મહત્વપૂર્ણ છે. સાયનાઇડની ઝેરીતા અને ઉચ્ચ ઉર્જા વપરાશ જેવા પડકારો અસ્તિત્વમાં હોવા છતાં, આ મુદ્દાઓને સંબોધવા માટે સતત સંશોધન અને તકનીકી નવીનતા હાથ ધરવામાં આવી રહી છે. PGMs ની વધતી માંગ અને સંસાધન રિસાયક્લિંગ અને પર્યાવરણીય સંરક્ષણ પર વધતા ભાર સાથે, ઓટોમોબાઈલ ઉત્પ્રેરકો માટે રિસાયક્લિંગ ઉદ્યોગના ભવિષ્યમાં ઉચ્ચ-તાપમાન સાયનાઇડ લીચિંગ વધુને વધુ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે તેવી અપેક્ષા છે.