کاتالیست های خودرو که به کاتالیست های کانورتور نیز معروف هستند، در لوله اگزوز خودرو قرار می گیرند تا دودهای خروجی از خودروها را تصفیه کنند و فلزات سنگین و مواد مضر موجود را به خود جذب نمایند. یک کاتالیست کانورتور می تواند نود درصد گازهای سمی دودهای خروجی خودرو را تصفیه کند. کاتالیست اگزوز خودرو شامل یک پایه سرامیکی اند که فلزات پلاتین، پالادیوم و رودیوم بر روی آن پخش شده است. هر ساله تعداد زیادی کاتالیست های اگزوز خودرو تولید می شوند و در خودروها به کار می روند و هر سال نیز تعداد بسیاری از آنها از کار می افتند و سر از گاراژهای ضایعاتی در می آورند.


از آنجایی که فلزات پلاتین، پالادیوم و رودیوم خصوصیاتی دارند که باعث می شود فلزات سنگین و گازهای سمی به آنها جذب گردند، در کاتالیست های خودرو از این فلزات استفاده می شود و به همین دلیل همیشه کاتالیست های مستعمل مورد توجه بازیافت کنندگان فلزات گرانبها بوده اند. البته به غیر از این فلزات، در کاتالیزورها عناصر دیگری مثل آهن، منگنز، نیکل، سریم، اکسید سیلیسیوم و اکسید آلومینیوم هم یافت می شود. لازم به ذکر است که طبق آماری که در سال 2010 میلادی گرفته شد، ارزش بازار بازیافت فلزات گروه پلاتین موجود در کاتالیست های اگزوز خودرو بالغ بر 3 میلیارد دلار برآورد شده است که این موضوع نشان دهنده پتانسیل گسترده این صنعت می باشد.

بازیافت کاتالیست های خودرو (کاتالیست های کانورتور)

طول عمر کاتالیست های اگزوز خودرو

کاتالیست های کانورتور یا با اسقاط شدن خودرو دور ریخته می شوند یا بعد از چند سال کارایی خود را از دست می دهند و باید تعویض گردند. معمولا به طور میانگین طول عمر یک کاتالیست کانورتور بین 3 تا 4 سال یا بین 80 تا 100 هزار کیلومتر است و پس از آن باید برای تعویض آن اقدام شود.

فلزات و مواد موجود در کاتالیست های کانورتور

بدنه کاتالیست های خودرو از از سرامیک یا فولاد ساخته می شود و در آنها علاوه بر پلاتین، پالادیوم و رودیوم مقدار قابل توجهی اکسید آلومنیوم، اکسید سریم، اکسید سیلیسیوم، اکسید منیزیوم، آهن، نیکل، مس و … وجود دارد. البته باید توجه داشت که کاتالیست های خودرو همیشه حاوی هر سه فلز گروه پلاتین نیستند، بلکه ممکن است در بعضی از موارد فقط حاوی پلاتین و در بعضی موارد نیز حاوی پلاتین و رودیوم یا پالادیوم و رودیوم باشند.

مقدار فلزات پلاتین، پالادیوم و رودیوم موجود در کاتالیزورهای خودرو

مقدار فلزات پلاتین، پالادیوم و رودیوم موجود در کاتالیست های خودرو بستگی مستقیم به سازنده کاتالیست، شرکت سازنده خودرو و مدل خودرو دارد. اما به طور کلی می توان گفت که یک کاتالیست خودرو سواری خارجی حاوی یک تا دو گرم فلزات گروه پلاتین باشد. این مقدار برای کاتالیست های کامیون های خارجی می تواند به 12 گرم در هر عدد هم برسد. در زیر آنالیز آزمایش XRF که از یک نمونه کاتالیست کانورتور گرفته شده است را مشاهده می کنید.

بازیافت کاتالیست های خودرو (کاتالیست های کانورتور)

بازیافت کاتالیست های اگزوز خودرو به روش قالکاری

روش قالکاری یکی از رایج ترین و بهترین روش های بازیافت فلزات گروه پلاتین از کاتالیست های خودرو است. برای بازیافت کاتالیست ها با این روش باید کاتالیست ها را خرد کنید، سپس آنها را با بالمیل، آسیاب و پودر کرده و بعد پودر حاصل را در کوره قالکاری با اکسید سرب و نقره ذوب کنید تا  فلزات گروه پلاتین در نقره جمع شوند. سپس مذاب نقره را به صورت یک قرص یا شمش سرد کنید و پلاتین، پالادیوم و رودیوم موجود در آن را به روش شیمیایی بازیابی کنید.

برای مثال می توانید قرص نقره را در اسیدنیتریک حل کنید و پالادیوم را با دی متیل گلی اکسیم به صورت انتخابی استخراج نمایید. ذرات باقی مانده حاوی پلاتین و رودیوم را هم باید در تیزاب حل کنید و پلاتین را به روش آمونیوم کلرید به صورت انتخابی رسوب دهید. همچنین اگر شمش یا قرص به سرب آلوده است، می توانید از روش کوپلاسیون برای از بین بردن سرب استفاده کنید.

نکته: می توانید پودر کاتالیزورها را به جای اکسید سرب و نقره، در مس ذوب کنید و سپس شمش مسی را اسیدکاری و تیزاب کاری کرده و فلزات گروه پلاتین را جداسازی و بازیابی نمایید. همچنین پیشنهاد می شود که برای آشنایی با فرآیندهای قالکاری و کوپلاسیون، مقالات زیر را مطالعه فرمایید.

بازیافت کاتالیزورهای اگزوز خودرو به روش شیمیایی

روش شیمیایی نسبت به روش قالکاری بازدهی کمتری دارد، اما همچنان توسط کسانی که به حجم کمی از ضایعات کاتالیست های خودرو دسترسی دارند یا به کوره قالکاری مجهز نیستند استفاده می شود. برای بازیافت کاتالیست های خودور مستعمل با این روش، باید ابتدا کاتالیست ها را خرد کنید و سپس با بالمیل آنها را آسیاب نمایید.

بازیافت کاتالیزور اگزوز خودرو

پس از این که کاتالیست ها به یک پودر یک دست تبدیل شدند، پودر حاصل را در اسید نیتریک حل کنید تا برخی از فلزات پایه – در صورت وجود – و همچنین مقداری از پالادیوم در اسید نیتریک حل شود. البته در صورت تمایل می توانید به جای اسید نیتریک از هیدروکلریک اسید استفاده کنید و با این اسید بخشی از فلزات پایه را از بین ببرید.

پس از آن، ذرات باقی مانده را در تیزاب حل کنید تا پلاتین و باقی مانده پالادیوم که در اسید نیتریک حل نشده است در تیزاب حل شوند. سپس پلاتین و پالادیوم را به روش های که بالاتر توضیح داده شد رسوب دهید و رودیوم را نیز با کنترل شرایط واکنش، به صورت حل نشده در محلول نگه دارید.

اخطار: اسیدکاری یا تیزابکاری فلزات گروه پلاتین فرآیندی خطرناک است که حتی می تواند منجر به مرگ شود. بنابراین بازیابی فلزات گروه پلاتین فقط باید توسط افرادی که تجربه و آشنایی کامل با این فرآیند را دارند انجام شود.

ویدئوی آموزشی استخراج پالادیوم، پلاتین و رودیوم از کاتالیست

در ویدئوی زیر مشاهده خواهید کرد که فرد چگونه مقداری از کاتالیست ضایعاتی خودرو را – که بیشتر به صورت خاک است – در اسیدنیتریک و سپس تیزاب سلطانی حل می کند تا بتواند محلول را با کلرید قلع آزمایش کند و بفهمد که آیا در کاتالیست ها، پالادیوم، پلاتین و رودیوم وجود دارند یا خیر.

مشکلات فرآیند بازیافت کاتالیست های مستعمل کانورتور

  • برای این که فرآیند بازیافت کاتالیست های کانورتور به صرفه باشد باید به حجم زیادی از آنها دسترسی داشت. همچنین به خاطر حجم زیاد کاتالیست ها، نیاز به انبار خواهید داشت.
  • بازیافت کاتالیزورهای مستعمل خودرو باید به صورت صنعتی یا حداقل کارگاهی انجام شود.
  • پیداکردن و جمع آوری کاتالیست های خودرو در حجم بالا دشوار است.
  • فرآیند بازیافت کاتالیست های خودرو به گونه ای است که در حجم پایین به صرفه نیست.
  • به دلیل این که حجم بسیار پایینی از کاتالیست ها را پلاتین، پالادیوم و رودیوم تشکیل می دهند و از آن طرف حجم کاتالیست ها زیاد است، باید مقدار زیادی از ضایعات وارد پروسه بازیافت شوند.
  • بازیافت فلزات گروه پلاتین به دلیل مقاومت بالای آنها در برابر اسیدها و نقطه ذوب بسیار بالای آنها، پیچیدگی های زیادی دارد.
  • به دلیل این که نمک های پلاتین، پالادیوم و رودیوم و محلول حاوی نمک های این فلزات سمی می باشند، پروسه بازیافت آنها بسیار خطرناک است و برای بازیافت آنها، نیاز به دانش و تجربه زیادی است.

کتاب بازیابی شیمیایی طلا و نقره

آموزش استخراج طلا و نقره

هرچند در کتاب “بازیابی شیمیایی طلا و نقره”، نحوه استخراج فلزات گروه پلاتین آموزش داده نشده است، اما همچنان مطالعه آن خالی از لطف نیست. چراکه برای بازیابی فلزات گروه پلاتین شما باید با روش های حذف فلزات مزاحم، نحوه اسیدکاری و کار با اسیدنیتریک، طرز صحیح تیزاب کاری، خنثی سازی محلول تیزابی و شناسایی پلاتین و پالادیوم با تست کلرید قلع آشنا باشید که همه این موارد در کتاب آموزش داده شده است. بنابراین پیشنهاد می کنیم که کتاب مذکور را از طریق لینک زیر تهیه و مطالعه فرمایید:

کتاب بازیابی شیمیایی طلا و نقره



مطالب مرتبط: