Мар 01 2003

ПЕРЕРОБКА ТА УТИЛІЗАЦІЯ ВІДПРАЦЬОВАНИХ

Опубликовано в 17:55 в категории Отходы и их утилизация

ПЕРЕРОБКА ТА УТИЛІЗАЦІЯ ВІДПРАЦЬОВАНИХ

АВТОМОБІЛЬНИХ КАТАЛІЗАТОРІВ

В.М. Срібний, Ф.І. Цюпко, М.М. Ларук

Державне підприємство "Аргентум", м. Львів

Проблема охорони навколишнього середовища привела до необхідності створення жорстких умов контролю за викидами автомобільного транспорту, одного з найбільших забруднювачів атмосфери [1]. На даний момент тільки у високорозвинутих країнах Заходу налагоджено серійне виробництво і масове використання автомобільних каталізаторів на основі металів платинової групи (МПГ), які очищають вихлопні гази від токсичних забруднювачів.

> Основними забруднювачами у вихлопах є оксид вуглецю(ІІ) (СО), недопалені вуглеводні палива (CmHn) і оксиди азоту (NOx). В контакті з каталізатором ці компоненти перетворюються в оксид вуглецю, воду і азот переважно за наступними реакціями:

CmHn + (m+n/4) O2 = m CO2 + n/2 H2O

2 CO + O2 = 2 CO2

2 NOx + 2x CO = N2 + 2x CO2

Висока вартість закордонних нейтралізаторів перешкоджає широкому використанню їх на внутрішньому ринку України. Тому зараз гостро стоїть питання розробки власного дешевого автомобільного нейтралізатора. Найбільш раціональним вирішенням цієї проблеми є утилізація відпрацьованих автомобільних каталізаторів, що встановлені на імпортованих автомобілях. Виробництво МПГ з відпрацьованих автокатализаторів в країнах Заходу в 1996 р. становило: 11,0 т платини, 3,6 т паладію, 1,2 т родію при щорічному зростанні вилучення на 8-9% [2]. В нашій країні відсутня промислова переробка відпрацьованих автокатализаторів і немає приодних родовищ МПГ.

Метою нашого дослідження було визначення вмісту МПГ в відпрацьованих автокатализаторах, встановлення найефективніших методів їх переробки та повторного використання вилучених МПГ для одержання нових автомобільних каталізаторів.

Як об\’єкт аналізу нами вибрані зразки відпрацьованих каталізаторів з розповсюджених марок автомобілів середнього класу і об\’ємом двигуна 2 л, які експплуатувались протягом 6 років і пройшли 150-200 тис. км. Відібрані, також, середні проби автомобільних каталізаторів, що демонтовані на станції технічного обслуговування з автомобілів різних марок та термінів експлуатації. Аналізи проведені гравіметричними методами [3] (табл. 1) шляхом хімічного вилучення чистих металів з розмелених зразків масою 500,0 г.

Таблиця 1. Вміст металів платинової групи Pt, Pd і Rh в відпрацьованих автомобільних каталізаторах

Марка автомобіля

(6 років експлуатації)

Вміст металів платинової групи, % мас.

Pt

Pd

Rh

Сума МПГ

1.

Mersedes

0,23

-

0,04

0,27

2.

BMW

0,19

-

0,03

0,23

3.

Audi

0,02

0,18

0,03

0,23

4.

Opel

0,01

0,16

0,02

0,19

5.

Toyota

0,10

0,03

0,01

0,14

6.

Hyndai

0,08

0,02

0,01

0,11

7.

Суміш з автомобілів до 12 р. експлуатації

0,11

0,03

0,02

0,16

Середня маса каталізатора з одного автомобіля становить біля 0,8-1,0 кг. Він переважно являє собою керамічний циліндр з продовжніми отворами 70-110 мм з квадратним перерізом 1,1 мм та товщиною стінок 0,1 мм, на поверхню яких нанесений активний шар на основі оксиду алюмінію товщиною біля 50 мкм, що містить платину або суміш платини та родію, чи Pt, Pd і Rh. Основними постачальниками каталізаторів для знешкодження відпрацьованих газів є американські фірми Universar Oil Products, American Cyanamide, Engelgard, General Motors, японські компанії Marikawa, Тоkіо Roky, французька фірма Oxi France, західнонімецька Herapur, Degussa і інші [4]. Найбільш розповсюдженим керамічним матеріалом служить кордерит (2MgO*2Al2O3*5SiO2 ), який відрізняється високою механічною стійкістю (для Celcor 9475 фірми Corning Glass критична руйнуюча сила близько 20.7 Мпа) та надзвичайно низким коефіцієнтом термічного розширення, що обумовлює його високу стійкість до термоудару (900оС).

На державному підприємстві "Аргентум" освоєна технологія переробки відпрацьованих каталізаторів, яка забезпечує вилучення чистих металів платинової групи чи їх водорозчинних солей. Нами запропонована спрощена схема утилізації заснована на отриманні суміші солей та їх наступному використанні при виготовленні нових автомобільних каталізаторів. Це обумовлено тим, що саме суміш Pt, Pd і Rh здатна прискорювати реакції, як окислення вуглеводнів і оксиду вуглецю, так і відновлення оксиду азоту (three way catalysts).

Виготовлення автомобільного каталізатора складається з стадій підготовки керамічного сотового носія, приготування каталітичного шару на основі активного гама-оксиду алюмінію з добавками МПГ та нанесення його на поверхню носія і наступні термічні обробки [5]. Вміст нанесеного шару становив 7% від маси каталізатора, а вміст МПГ - 0,5%.

Порівняльні випробування виготовлених нами каталізаторів діаметром 120 мм, висотою 105 мм, вагою 800 г на двигунах потужністю до 80 к.с. показали, що вони забезпечують високу ступінь очистки вихлопних газів, як аналогічні зразки закордонного виробництва.

Література

1. Постанова кабінету міністрів України від 17.09.1996 р. про "заборону з 1 січня 2003 року експлуатації легкових автомобілів, не обладнаних каталізатором".

2. Переработка вторичного сырья, содержащего драгоценные металлы./ Научный ред. Ю.А.Карпов.-М.: Гиналмаззолото, 1996. – 290 с.

3. Бимиш Ф. Аналитическая химия благородных металлов. М., ч.1 и 2, 1969 г.

A. Cybulski, J.Moulin. Monoliths in Heterogeneous Catalysis.//Catal. Rev. Sci. Eng. 1994. V2. P. 179-270.

4. Мельничук С.М., Цюпко Ф.І., Ятчишин Й.Й., Ларук М.М. Одержання активного оксиду алюмінію для каталітичного шару нейтралізатора відпрацьованих газів автомобілів. // Хімія, технологія речовин та їх застосування. Вісник державного університету "Львівська політехніка". 1999. №361. С.47-50.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.