鉑族貴金屬在現代社會中發揮著關鍵作用,因為它們對清潔技術和其他高科技設備特別重要。除了眾所周知的化學過程催化和汽車排放控制領域之外,重要的應用還包括信息技術 (IT)、消費電子產品和可持續能源生產,例如光伏 (PV) 和燃料電池等(表 I)。鉑族貴金屬蓬勃發展的驅動力是其非凡的,有時甚至是獨有的特性,這使它們成為廣泛應用中的重要組成部分,可以在建設一個更可持續的社會中發揮作用。
鉑族金屬的一些重要應用領域
應用領域 | 鉑族金屬 | ||||
鉑 | 鈀 | 銠 | 銥 | 釕 | |
催化劑 | ? | ? | ? | ? | ? |
電子產品 | ? | ? | ? | ? | |
燃料電池 | ? | ? | ? | ? | |
玻璃、陶瓷和顏料 | ? | ? | |||
醫療/牙科 | ? | ? | ? | ||
藥品 | ? | ? | ? | ||
光伏 | ? | ||||
高溫合金 | ? |
回收鉑族貴金屬
不消耗鉑族貴金屬,相反,它們只是從一種表現形式轉移到另一種表現形式。產品中的貴金屬組合通常與原生礦床中的貴金屬組合不同,這對其有效回收帶來了新的技術挑戰。批量生產的消費性組件,例如計算機主板,每噸含有大約 200–250 克 (gt –1 ) 黃金和大約 80 gt –1鈀;手機含有高達 350 gt –1黃金和 130 gt –1鈀;汽車催化轉化器的活性部分——陶瓷催化磚中可能含有高達 2000 gt –1鉑族貴金屬。這明顯高于原生礦石中的金或鉑族貴金屬含量(平均 < 10 gt –1)。從經濟角度來看,高內在金屬價值使得回收具有吸引力,并且由于與礦石開采相比濃度更高,它還有助于顯著降低金屬供應的環境負擔,特別是在對氣候的影響方面。對回收利用更有價值的是用于珠寶的鉑族貴金屬,因為它們通常集中在更高的水平。技術和市場挑戰存在此類挑戰,尤其是對于車輛和計算機等復雜產品。有效的回收需要一個良好的回收鏈,由不同的專業利益相關者組成,從收集舊產品開始,然后是相關部分的分類/拆卸和預處理,最后是貴金屬的回收。后者需要復雜的大規模冶金操作。例如,鼎鋒貴金屬回收工廠目前通過其主要工藝路線回收并提煉十余種貴金屬,并將其供應回市場。其他貴金屬通過特殊工藝從可充電電池或高級光伏殘渣中回收。鼎鋒貴金屬回收工廠從貴金屬廢舊廢料廢水中回收鉑、鈀、銥、銠和釕以及金和銀等貴金屬。
有效回收的七個條件為了有效地回收產品、材料或貴金屬,必須滿足七個條件:
材料或金屬組合的技術可回收性,所有貴金屬和許多其他金屬都可以從例如印刷電路板中回收。
相關組件的可訪問性。地板下的汽車催化劑或個人電腦 (PC) 主板易于拆卸,而汽車電子設備(例如發動機管理系統)中使用的電路板通常不是這樣。只要在汽車通過碎紙機之前將此類電路板隔離或拆除,它們所含的貴金屬就很容易回收利用。
經濟可行性,無論是內在的還是外在的。拆卸后的 PC 主板具有正凈值,因此回收本身是可行的。相比之下,拆卸下來的超薄鉑族貴金屬涂層 PC 硬盤由于加工成本的原因,通常凈值為負值。除非外部支付或補貼,否則從其中回收鉑和/或釕目前在經濟上是不可行的。
收集機制以確保產品可供回收利用。如果收集機制不到位,舊電腦或手機等物品可能最終被存放在家庭中或被丟棄到垃圾箱中進行垃圾填埋或市政焚燒。它們所含的貴金屬實際上會流失到回收鏈中。
進入回收鏈并留在其中直到最后一步。含有催化劑的 PC 主板、手機或汽車等物品通常(合法或非法)運往沒有適當基礎設施的國家,以便在其報廢時進行回收。這也可能導致貴金屬流失到回收鏈中。
該回收鏈的最佳技術和組織設置。歐洲存在全面的回收鏈,但重要的是不要將個人電腦或手機等物品與其他低等級電子廢物混合,并在未事先去除含貴金屬的電路板的情況下將其引導至切碎機過程。這同樣適用于汽車或燃料電池中的含鉑族貴金屬催化劑。
全鏈條有足夠的產能進行綜合回收。一旦滿足條件 1-6,唯一的要求是確保有足夠的能力來處理可回收的材料量。只要以后有足夠的飼料安全,貴金屬精煉商愿意投資建設這種能力。因此,條件 5 和 6 對于觸發及時投資于主要增長的貴金屬回收市場至關重要。
報廢產品和材料將在這一系列條件下達到各個步驟;它們越高,就越容易找到適當的措施來利用這種回收潛力。
案例研究 1:工業應用工業應用,例如用于精細化學品生產或石化加工的催化劑,以及用于玻璃行業的鉑族貴金屬設備,是目前鉑族貴金屬回收的基準,回收率達到 80-90%(盡管催化劑的壽命可以達到幾年才能進入回收鏈)。在這種情況下,回收完全是由市場驅動的,是產品生命周期的一個組成部分。條件 1-7 中的每一個都得到滿足,并得到所涉及的鉑族貴金屬材料的經濟意義的強烈支持。這限制了這些行業對初級金屬供應的需求,以彌補小的生命周期損失并跟上市場增長和新應用。
案例研究 2:汽車應用汽車應用中鉑族貴金屬的報廢回收率達到全球平均水平 50–60%。聯合國環境規劃署 (UNEP) 最近的一份報告表明,這遠遠超過大多數其他金屬,但與大多數工業鉑族貴金屬應用中的回收率相比,它仍有改進的空間。歐洲的汽車鉑族貴金屬回收部分受到歐盟報廢車輛 (ELV) 指令,但主要驅動力是經濟。對于所有鉑族貴金屬應用程序,技術可回收性不是問題。然而,在汽車應用中,含鉑族貴金屬的催化劑只是一個較大產品的子系統,即汽車,在其生命周期結束時由其自身的市場機制驅動。由于汽車催化劑回收具有出色的可回收性和內在的經濟價值,這里的鉑族貴金屬損失并沒有更高。更好地執行跨境廢物運輸規則以限制真正報廢汽車的出口,可能會進一步提高歐洲的回收率。
案例研究 3:電子應用目前電子應用中鉑族貴金屬的回收率僅為 5-10%。回收利用的主要驅動力是法規,例如歐盟廢棄電氣和電子設備 (WEEE) 指令。電子產品中鉑族貴金屬的最大用途是用于電路板的鈀,PC、電視、手機、汽車電子等產品壽命結束時的市場機制對回收率和回收率起著重要作用。它們包含的電路板。與汽車催化劑的情況一樣,當報廢電子產品出口到歐洲以外時,條件 5 會出現巨大挑戰,但物品由消費者存儲或通過城市垃圾收集處理的條件 4 也很重要。條件 2 和 3(回收組件的可及性和經濟可行性)在某些情況下可能是一個問題,條件 6 也是一個問題,即在回收鏈中處理不當。
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