В каких катализаторах много платины?

Очистка выхлопных газов автомобиля происходит в каталитическом конвертере. В ходе процессов окисления и восстановления токсичные углеводородные соединения, оксиды азота и угарный газ преобразовываются в воду, азот и углекислый газ.

Платина и другие драгоценные металлы ускоряют реакции и способствуют наиболее полной очистке стремительно выходящих из двигателя газовых потоков. Слой веществ-катализаторов нанесен на керамические или металлические соты. Содержание драгметаллов обуславливает высокую стоимость катализатора и возможность его использования для переработки.

Неисправные катализаторы как сырье для извлечения платины

В большинстве автомобилей применяются керамические соты. В решетке из тонкостенной керамики достигается толщина стенок 0,1–0,05 мм. Количество каналов в них может достигать восьми тысяч. Поверх керамики наносится тонкий слой металлов платиновой группы, сложный рельеф которого увеличивает активную площадь в несколько тысяч раз. Благодаря перечисленным технологиям в ряде моделей авто она может достигать 70 тыс. м2.

В зависимости от размера конвертера из него можно получить 3–7 г платины.

Самостоятельное извлечение драгметаллов из одного или нескольких катализаторов нерентабельно — стоимость аренды помещения, оборудования и реактивов перекроют выгоду. Переработка в промышленных масштабах, наоборот, очень быстро окупается.

Всего в мире добывается около 180 тонн платины в год. Ее содержание в коре Земли крайне мало и не превышает 0,06–0,40 мкг на кг. Хорошими промышленными месторождениями считаются слои с концентрацией платины 3–5 мг на кг породы. Добыча из естественной среды крайне трудоемка — для получения 1 г металла необходимо достать с глубины 2 км и переработать 400 кг породы. Применяемая химическая технология извлечения требует дорогих реагентов. Запасы платины в земной коре относительно невелики, ресурс их добычи не превышает 30 тыс. тонн и ограничивается сроком в 125 лет.

Автомобильная промышленность является основным потребителем платины. Из неисправных катализаторов можно извлечь до 99% содержащихся в них драгметаллов. Использование вторичного сырья гораздо менее затратно, чем добыча из земных недр. Автолюбителям не стоит просто выбрасывать или бесполезно складировать старые катализаторы, за которые можно выручить неплохую сумму. Их переработка позволит сохранить незначительный ресурс этого металла на планете.

Существуют два основных метода извлечения платины из сот каталитических конвертеров:

• выделение металла из перемолотых в крошку сот под воздействием кислот и дополнительных реагентов;

• пирометаллургический метод с использованием промышленных печей при температурах 1800–3000 °С.

Жидкостная химическая переработка (аффинаж) менее затратна и в качестве эксперимента доступна даже химику-любителю. Катализатор погружают в водный раствор соляной кислоты, нагревают и наносят на обрабатываемое сырье окислитель при появлении паров. В растворе помимо кислоты может применяться 30-процентный пероксид водорода. В промышленности используется парообразный окислитель, который многократно пропускается через решетки большой площади, покрытые ценным сырьем.

Для извлечения платины из металлических сот катализатора применяется электрохимическая обработка. В этом случае отделению с помощью электролиза подвергается сама алюминиевая основа.

Промышленная переработка в высокотемпературных печах требует значительных вложений в оборудование и позволяет получить из катализатора наибольшее количество платины. Наивысшая окупаемость достигается при значительных объемах переработки и стабильной долговременной работе.

Катализаторы с высоким содержанием платины

Наибольшую ценность для переработки представляют катализаторы трехкамерной конструкции и изделия, в которых применяется сплав платины и родия. Совершенствование технологий позволило уменьшить содержание родия в таких конвертерах с 20% до 9%, при этом содержание платины составляет до 1000 мкг на кг массы катализатора. Концентрация этого металла на единицу массы катализатора велика и в катализаторах с использованием сплава платины, палладия и родия, но в 2020 году они уже не производятся и попадают на переработку в небольшом количестве.

Больше всего драгоценных металлов в нейтрализаторах автомобилей с двигателями значительной мощности и в люксовых моделях. Моторы грузовых машин оснащаются катализаторами большой массы, которые обеспечивают своевременную переработку выхлопных газов по мере их выделения из двигателя. Легковые авто высокого класса оснащаются наиболее качественными нейтрализаторами для лучшей очистки.

Автомобили, произведенные в Германии и Японии, а также машины, предназначенные для рынка США, содержат больше платины и других драгоценных металлов. Это объясняется высокими экологическими требованиями в перечисленных странах.

Катализаторы автомобилей производства Украины, России и других стран СНГ не так популярны в качестве сырья для переработки. Общее количество платины в них невелико, в целях экономии часто применяются более дешевые и менее эффективные золото, иридий и другие металлы. Конструкция и химический состав катализаторов часто изменяется, что не позволяет оптимизировать технологический цикл для их переработки.

Продажа неисправного катализатора на переработку позволит выручить неплохую сумму. В зависимости от модели авто за него можно выручить от 500 до нескольких тысяч гривен, реализация катализатора современной грузовой машины может принести 10 тыс. грн и больше. Покупатели катализаторов для переработки оценивают их на основе марки авто и пробега либо непосредственно определяют процентный состав платины и других компонентов в сотах. Вторичная переработка позволяет глобально снизить стоимость новых машин за счет удешевления производства катализаторов.