高温工業炉は、白金族金属（PGM）の溶融製錬回収における中央処理装置として機能します。通常、電気炉または誘導炉であるこれらの装置は、1000°Cから2000°Cの範囲の極端な熱を発生させ、使用済み触媒と化学剤の複雑な混合物を溶融し、貴重な金属を廃棄物から物理的に分離できるようにします。
炉の主な機能は、高密度の白金族金属が軽量の廃棄スラグから物理的に分離できる溶融環境を作り出し、固体スクラップを濃縮された金属資源に変換することです。
熱濃縮のメカニズム
回収プロセスは、炉が材料の物理的状態を変化させる能力に依存しています。固体を液体に移行させることで、炉は低温では不可能な分離プロセスを促進します。
融点の達成
炉は1000°Cから2000°Cの温度を維持する必要があります。
この極端な熱エネルギーは、使用済み自動車触媒コンバーターに含まれる耐火材料を完全に溶融するために必要です。この閾値に達しないと、材料は固体または半固体のままで、閉じ込められた白金族金属の放出を防ぎます。
相分離の促進
混合物が溶融すると、炉は2つの異なる液体層の形成を可能にします。
白金族金属リッチ相—より重い—は底に沈みます。一方、廃棄物は上に浮く液体スラグを形成します。この密度に基づく分離が濃縮の主要なメカニズムです。
化学添加剤の役割
炉は、分離がクリーンかつ効率的であることを保証するために、特定の化学入力と連携して機能します。
フラックスによる粘度管理
参照資料は、低粘度液体スラグの重要性を強調しています。
フラックスは、溶融スラグの粘度（粘り気）を下げるために炉の装入物に添加されます。より薄く、より流動性の高いスラグは、重い金属滴がそれをより簡単に通過して底に沈み、回収できるようにします。
コレクターの機能
コレクターは、使用済み触媒とともに炉の混合物に導入されます。
これらの薬剤は、溶融浴内のPGMの「磁石」として機能し、白金を吸収して最終的にタッピングされ収穫される別個の金属相を形成します。
運用上のトレードオフの理解
高温炉は効果的ですが、成功した回収には熱入力と材料挙動のバランスが必要です。
粘度のバランス
炉の温度が低すぎるか、フラックス混合物が不適切である場合、スラグは粘度が高すぎる（濃すぎる）ままになる可能性があります。
高粘度の環境では、貴重な白金滴が底に沈むのではなく、スラグ層に閉じ込められる可能性があります。これは、貴重な金属が廃棄物とともに廃棄されるため、収率損失につながります。
エネルギー対材料の制約
温度範囲の上限（2000°C近く）で運転すると、急速な溶融が保証されますが、炉のライニングに多大なストレスがかかり、エネルギーコストが増加します。
オペレーターは、エネルギーを効率的に浪費したり、装置を損傷したりすることなく、スラグが分離に十分な流動性を持つ最適な熱ウィンドウを見つける必要があります。
回収目標に合わせた適切な選択
溶融製錬操作の有効性は、炉内の熱環境と化学組成をどの程度うまく管理しているかにかかっています。
- 回収率が最優先事項の場合：金属滴が廃棄層に閉じ込められるのを防ぐために、可能な限り低いスラグ粘度を保証するフラックス化学を優先してください。
- スループットが最優先事項の場合：使用済み触媒の溶融を加速し、サイクルタイムを短縮するために、一貫して高い温度を維持することに焦点を当ててください。
熱環境を厳密に制御することにより、複雑な二次廃棄物を貴重な白金資産の精製されたストリームに変換します。
概要表：
| プロセスコンポーネント | PGM回収における役割 | 主な利点 |
|---|---|---|
| 熱エネルギー | 1000°C - 2000°Cに達する | 耐火性の使用済み触媒を溶融して金属を放出する |
| 相分離 | 重力ベースの層化 | 重いPGMリッチ相を沈ませ、廃棄スラグを浮上させる |
| フラックス添加剤 | 粘度管理 | 金属滴が沈むのに十分な薄さの溶融スラグを保証する |
| コレクター | 金属吸収 | 白金を金属相に回収するための「磁石」として機能する |
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参考文献
- Rafael Granados‐Fernández, Justo Lobato. Platinum Recovery Techniques for a Circular Economy. DOI: 10.3390/catal11080937
この記事は、以下の技術情報にも基づいています Kintek Solution ナレッジベース .
