重点关注:2025新期货品种上市介绍——铂钯金期货基础篇(二) ...

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2025年7月31日,广州期货交易所发布《关于就铂、钯期货和期权合约及相关规则公开征求意见的公告》,标志着铂、钯金属距离在我国期货市场上市又迈进一步。作为铂族金属的核心品种,铂与钯不仅在工业应用中具有重要地位,亦因其稀缺性和金融属性备受关注。为了便于投资者理解铂钯行业,近期推出铂钯期货系列专题报告,本文是系列的第二篇,主要对钯金知识以及产业链进行概述性介绍。

铂和钯均属于铂族金属,在地壳中的含量均极低,并且分布极不均匀,主要集中在南非、俄罗斯、津巴布韦等国。铂和钯的表面存在丰富的未成对电子和活性位点,能够吸附反应物分子并降低反应活化能,因此铂和钯具备卓越的催化性能。

铂金与钯金最为常见的流通产品为金属锭或板材的形态,国际上以铂锭和钯锭为核心定价产品。此外,铂金和钯金还以海绵状金属形式流通,主要是因为海绵状的铂和钯具有极高的比表面积,能够加快物理化学反应的过程。

铂钯产业链结构较为清晰简单,主要分为上游勘探与开采、中游精炼与加工、下游终端应用与回收。铂金和钯金的下游需求有较多重叠,但需求结构有着明显的区别。钯金的需求更加集中于汽车领域,而铂金需求则更加多元化。除汽车领域外,铂金和钯金在工业、首饰和投资领域均有一定需求。



一、钯金属简介

钯是一种软银白色的稀有贵金属,密度 12.023 g/cm、熔点1554℃、沸点2970℃,可由铂族金属的自然合金分出。从物理性质来看,钯是银白色过渡金属,较软,有良好的延展性和可性,能锻造、压延和拉丝。块状金属钯能吸收大量氢气,使体积显著胀大,变脆乃至破裂成碎片。超细钯粉为灰黑色粉末。微米级粒度的钯粉,有鳞片状、无定形和球状,电性能稳定,对氢吸附能力大。从化学性质来看,钯能与空气、卤素单质和酸发生反应,钯粉体遇高温、明火能燃烧。与甲酸或硼氢化钠反应放出氢气,与异丙醇发生剧烈反应。



钯金是六种铂族金属中密度最小的,为 12 克/立方厘米,而钌为 12.1 克/立方厘米,铑为 12.4克/立方厘米,铂为 21.5 克/立方厘米,锇为22.6克/立方里面,铱为22.7 克/立方厘米。

钯金的熔点为 1555 ℃,也是铂族金属中熔点最低的,铂金的熔点为 1768℃、铑的熔点为1964℃、钌的熔点为 2334℃、铱的熔点为 2443℃、锇的熔点为 3033℃。



海绵钯是钯金的主要生产形式。它是一种高纯度、粗粉末或颗粒状的钯金属,具有高孔隙率。海绵钯是制造许多以铂族金属(PGM)为基础的化学品和催化剂的形式。钯金的生产商历来都能满足使用海绵钯作为催化剂涂层的汽车制造业客户的需求。因此,随着时间的推移,海绵钯的生产比例超过了80%。

优质交割的钯金条通常纯度为 99.95%,是伦敦铂钯市场(LPPM)上钯金交易的基础,也是纽约商品交易所期货市场的基础:钯条是用于储存和实物投资目的的主要形式。钯条可以转换为海绵钯(反之亦然),成本通常为5美元/盎司左右,取决于精炼厂的性质和当时精炼产能的机会成本。无论当前的金属价格如何,一种金属的所有者通常会以接近转换成本的价格将其拥有的金属换成另一种金属。这种转换成本或费用通常被称为海绵锭溢价。

国家标准《钯锭》(GB/T 39987-2021)是2021年12月1日实施的一项中华人民共和国国家标准,该标准规定了钯锭的分类、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存及随行文件和订货单内容,该标准适用于钯锭产品。按照GB/T18035的规定,钯锭按钯化学成分分为3个牌号:1C-Pd99.99、1C-Pd99.95、1C-Pd99.90



国家标准《海绵钯》(GB/T1420-2015)是2016年4月1日实施的一项中华人民共和国国家标准,该标准规定了海绵钯的要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存、质量证明书及订货单(或合同)内容,且该标准适用于海绵钯产品。

海绵钯按钯的含量分为3个牌号:SM-Pd99.99、SM-Pd99.95、SM-Pd99.9.



根据钯的含量不同可以将钯金分为两类:纯钯和钯合金。纯钯是指纯度高于 99.95%的钯金。由于钯的化学性质较为稳定,纯钯具有很高的化学稳定性和耐腐蚀性,因此被广泛应用于现代化工、电子、医疗和石油开采等领域。纯钯的价格相对较高,但是由于其优异的性质受到广泛关注。

钯合金是将钯与其他金属(如银、铂、镍、铜等)合金化制成,常用于珠宝、手表、针眼、化学反应器等领域。钯合金可以根据所含钯的比例不同分为不同的类型,常见钯合金包括 950 银钯合金、900铂钯合金和 750 白金钯合金等。不同类型的钯合金其价格和性质也会有所不同。





二、钯的应用领域

铂金和钯金在多个领域有着密切的应用关系,尤其在催化剂和贵金属市场中,往往互为补充。尽管两者在催化性能和成本上存在差异,铂金和钯金在汽车催化剂中共同发挥作用,尤其是在汽油车催化剂和柴油车催化剂中。钯金由于成本较低,广泛应用于汽油车催化剂,而铂金则在柴油车和混合动力车中占据主导地位,特别是在处理高温和复杂排放的场景中具有更高的稳定性。随着市场需求的变化和铑金价格的波动,铂金在一些汽油车催化剂中的使用逐渐增加,部分替代了钯金。

此外,氢燃料电池车中的铂金应用也与钯金相对独立,铂金在这一领域发挥着不可替代的作用。总体来说,铂金和钯金在催化剂领域通过互补性的应用,满足了不同技术要求和经济成本之间的平衡,在多个行业中共同推动了环保和技术进步。





在汽车领域,铂金主要应用于柴油车、混合动力车和氢燃料车,依赖其卓越的高温稳定性和NO处理能力;而钯金则主导汽油车催化剂市场,凭借其较低成本和对 HC/CO 的高效转化占据优势。

工业催化方面,铂金具有不可替代的地位,广泛应用于氢能制备和石油化工,而钯金则因性价比高,主要用于氢化反应和燃料电池。

投资属性方面,铂金适合长期保值投资,具有较强的保值性:钯金则因价格波动较大,受地缘政治影响显著,且投机需求较多。

(一)钯金的应用

单质钯为银白色过渡金属,质软,有良好的延展性和可塑性,能锻造、压延和拉丝。块状金属钯能吸收大量氢气,使体积显著胀大,变脆乃至破裂成碎片。钯具有独特的物化性能和高催化活性,应用广泛,被多国列为战略金属,对国家安全和经济安全均有重要意义。根据钯的含量不同,分为纯钯和钯金,对于纯钯,应用领域如下:

高科技领域:钯是航天、航空等高科技领域不可缺少的关键材料之一。其具有良好的延展性和可塑性,能够锻造、压延和拉丝,且能够吸收大量氢气,使体积显著胀大,变脆乃至破裂成碎片。

汽车工业:钯在汽车工业中最大的用途是作为三元催化剂的成分之一。三元催化器利用废气中残余的氧气和排气温度,使发动机排出的一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物等有害物质转化成几乎无害的二氧化碳、水和氮气。钯和铂主要负责催化氧化,即将碳氢化合物和一氧化碳转化为水和二氧化碳。

电子工业:钯是一种重要的电子材料,因其高导电性和高稳定性,被广泛用于制造集成电路、半导体器件和电容器等电子元器件。此外,钯还用于制造多层陶瓷电容器的内电极,这种电容器具有体积小、容量大、稳定性好等优点。

化学工业:钯作为一种重要的催化剂,能够促进许多化学反应的进行,提高反应速率和产物纯度。例如,在合成氨、合成甲醇、烯烃加氢等反应中,钯催化剂都发挥着关键的作用。此外,钯还用于制造燃料电池的电极催化剂。

医疗领域:钯被用于制造放射性同位素发生器,用于诊断和治疗癌症等疾病:珠宝首饰:钯因其独特的银白色光泽和优良的加工性能,被用于制作高档首饰;航空航天领域:钯的高温稳定性和高强度使得它成为制造火箭发动机和飞机部件的理想材料。

(二)钯合金的应用

对于钯合金,钯合金是指以钯为基加入其它元素组成的合金,钯合金的重要性质是对有选择透过性。氢经钯合金净化后,纯度可达9个9以上。钯合金的主要合金系有:Pd-Au合金、PdAg 合金、Pd-lr 合金、Pd-C合金、Pd-Pt合金、Pd-Ni合金等。用途如下:

Pd-Au 合金含 20%以上 Au 的合金不溶于硝酸,能够承受各种强酸强碱等腐蚀性介质的侵蚀。由于这类合金的熔点高和耐蚀性高,故可用来制造化工器皿。各种 Pd-Au 合金都可用来制造电气触点和可熔保险器,还可作钎焊铂用的焊料,含 20%Pd-30%Au 的合金用于制造人造纤维拉模。

Pd-A8 合金含 50%以下 Ag的合金的耐蚀性接近于钯,添加金或铂能提高合金的性能,含 50%Ag和 10%Pt 或 Au 的 Pd-Ag 合金可用来制造光学仪器耐蚀零件和表壳。含 40%Ag 的合金用于制造强电流电气触点。含 40%Ag 的合金有低的电阻温度系数,有更高的耐蚀性和小的接触电阻,因此可用它代替康铜,制造在更加严重的条件下工作的电阻。

Pd-r 合金,铱 r 能显著提高 Pd 的耐蚀性。Pd-r 合金用作电接触点。钯合金还用在首饰、牙科、医疗器械、自来水笔尖和装饰等方面。

Pd-C 合金,钯碳是一种黑色粉末状颗粒的化学物质,钯碳是一种催化剂,是把金属钯粉负载到活性碳上制成的,主要作用是对不饱和烃或 CO 的催化氢化。除此之外,钯碳具有加氢还原性高、选择性好、性能稳定、使用时投料比小、可反复套用、易于回收等特点。广泛用于石油化工、医药工业、电子工业、香料工业、染料工业和其他精细化工的加氢还原精制过程。

Pd-Pt-Au 合金,是钯基添加铂和金的三元合金,高温下,为连续固溶体,约在1250℃以下在靠近铂金一侧开始出现两相区,随着温度降低,两相区逐渐扩大。有 PdPtAu7.7-36.9、PdPtAu143和PdPtAu31-14等合金。PdPtAu7.7-36合金作为热电偶负极与PtPdRh38-5配对,E1425℃=55.62mV设两种作为热偶正极与AuPd35 配对,在1400℃工作2008h,热电势仅变化044%,在100℃ 1250℃热循环 20500次,也只变化0.8%。该合金用熔铸-压力加工方法制取,能用作高温热偶材料,可在1200℃以上温度下长时间工作,具有抗震性、抗氧化性、抗沾污能力、灵敏度高、高温热电势很稳定。如在Aupd35加0~0.99%铂还可进一步提高高温稳定性。



Pd-Ni 合金,钯镍合金是钯基添加镍的二元合金,为连续固溶体,在 40%镍,1237℃液、固相线出现一最低点。在 356℃以下发生磁转变,含镍量大于 5%的合金在氢中为氢所饱和时只生成a相。有 PdNi5、PdNi20和PdNi40等牌号合金。采用真空中频炉熔炼,原料中不含的铸锭易加工成材。用作电接触材料,PdNi20作电位器绕组材料,含2%~9%Ti的钯镍合金材料,可焊接金属陶瓷与金属陶瓷,金属与金属陶瓷,也可焊接金属陶瓷与金属陶瓷。

除以上之外,钯合金还有更广泛的应用,包括但不限于高纯净化用扩散膜、人造纤维喷丝头、生产硝酸用的催化剂、可熔保险丝、燃料电池电极以及恒弹性材料等。而且,钯银系合金因其优良的冷加工性能、吸氢量大、选择透氢性好、耐蚀性较好等特点,被广泛应用于氢气净化及氢气探测材料、电触点材料、电阻温度系数低的电阻器等领域。



三、钯生产工艺

(一)钯的开采与提炼

钯的开采与提炼是一个漫长且复杂的流程。钯自从英国化学家武拉斯顿从铂矿中首次发现已经有两百余年。其可与空气、卤素单质、酸发生反应。钯粉体遇高温、明火能燃烧,与甲酸或硼氢化钠反应放出氢气,与异丙醇发生剧烈反应,其主要存在于镍、铜等矿石中,所以生产复杂。铂族金属矿的开采主要来自 400 米至 2000 米深的地下矿山,露天矿山的开采量不到 20%,而每吨矿石中铂族金属的含量仅 2-6 克(英美铂业公司于 2017 年开采的 2970 万吨岩石中,仅提取出 78 吨铂),通常成吨的矿石,经过113道工序,耗时数月,所提练出来的钯金仅有数克重。从采矿、选矿到精炼,再通过 1500℃高温熔炼、萃取、提纯得到铂族金属是复杂的物理和化学过程,存在极高的技术和资金壁垒,整个需要耗费大量的能源,同时也会产生大量的废水、废气和固体废弃物。钯的具体开采过程如下所示:

(1)采矿:铂族金属矿的开采主要来自地下矿山,露天矿山的开采量不到 20%。在俄罗斯地下矿山的深度通常介于 400 米至 2000 米之间,而在南非,深度则介于 700 米至 1700 米之间。地下采矿法需要将竖井直接或毗邻地钻进矿体(对竖井来说,这一过程可能需要 10 年),由此钻出水平和(或)斜角通道以进入矿体。在矿体表面,钻出水平通道,将炸药放入孔内爆破释放矿石。矿石通过地下矿石处理机网络输送到地表。在露天矿中,矿石是直接从地表而不是通过竖井获取的。与地下采矿不同,露天矿的钻孔和爆破是机械化的。卡车和铲子可以用来搬运大量的矿石,这可以使露天的开采比地下开采来得更快、更便宜和更安全。



(2)汰选集中:开采出的矿石经过碾碎和研磨,以释放出其中含有铂族金属的矿物质。接着,一种称为“泡沫浮选"的化学程序用于处理这种矿物质。开采出的矿石经过碾碎和研磨,以释放出其中含有铂族金属的矿物质。此后,这种矿物质经历一种称之为“泡沫浮选”的化学过程。这种方法是利用试剂和空气的添加物来产生气泡,使包含铂族金属的颗粒附着在气泡上。这道工序是为了确保达到最佳的品位和回收率。在这个过程中,每吨矿石中 4E(铂、钯、铑和金)的浓度会从 2-6 克,增加到每吨精选矿中大约300克的4E。

(3)溶解冶炼:精选矿会在熔炉里经过干燥和再加工,然后进入温度可高达 1500°C的加热炉中加热。铂族金属熔炼温度很高是因为矿石中含有铬。在熔炉加热过程中,金属表面会产生锍,摒弃废料。经过这道工序,精选矿的浓度从每吨300克4E增加到每吨5000克 4E。

(4)提纯精炼:熔铳会在基本金属精炼厂再加工以提炼铜、镍和其他基本金属。然后,被送往贵金属精炼厂萃取提纯铂族金属。黄金、钯金和铂金通常最先被萃取出来,其次是铱和铑。在精炼过程中,沉淀、溶剂萃取和离子交换技术被广泛应用于各个生产商。精炼金属的纯度超过 99.95%,通常以海绵或颗粒(用于工业应用)或锭(用于储存/投资)的形式存在。



因此,钯的生产方法大致可以分为两步,首先进行富集,得到铂族金属合金;再进行分离、提纯才能得到钯。目前,Fe-PGMs深度富集技术包括:雾化-酸解法、碱熔-浸出法、碎化-酸解法、吹氧法、电解法。分离、提纯钯的方法有电解法、氯化法、干法制造。

(二)铂族金属的富集方法

(1)雾化-酸解法。雾化-酸解法是将Fe-PGMS 合金融化后雾化制粉,得到Fe-PGMs 粉末,再用无机酸(硫酸、盐酸)溶解 Fe,过滤后得到 PGMS 富集物。此时 PGMs 富集物中 PGMS 含量约80-90wt%,还含有C、Si等杂质,因此还需要除c和Si。此方法操作简单,是目前国内PGMS 回收企业常用的富集方法,但废水量大、效率低、Si难被去除。

(2)碱熔-浸出法。碱熔融-浸出法是以 NaNO3、NaOH、KOH等强碱或碱性强的钠盐作为添加剂,一定温度下与 Fe-PGMS 充分反应,破坏致密的硅铁合金相结构,使其转变为易于溶解的盐。焙烧产物酸溶除 Fe,过滤得到 PGMS 富集物。碱熔融-浸出法操作条件温和、回收效率高、能去除Si 杂质,但溶解过程中会产生硅酸钠胶体,阻碍后续液固分离。

(3)碎化-酸解法。碎化-酸解法是将 Fe-PGMS 合金与 Zn、A| 等贱金属共同熔炼,形成易碎化(粉化)Fe-Zn-PGMs或Fe-AI-PGMS。将碎化产物用无机酸溶解,过滤得到PGMs 富集物。Zn 碎化Fe-PGMs 原理是高温下 Zn 侵蚀 Fe-PGMS 合金,加速了表层Fe 的氧化,02 通过疏松氧化层扩散至基体内部,与碳化物反应后形成裂缝,挥发的 zn 蒸气进入裂缝后氧化成 Zn0 致合金内部应力增大,加速了合金的破碎,最终达到 Fe-PGMS 合金碎化的目的。该工艺绿色环保,易于操作,但碎化过程引入了锌,增加了后续溶解所需酸用量。此外,由于碎化后 PGMs 活性高,无机酸可以将高活性 PGMS 部分溶解,导致 PGMS 分散。

(4)吹氧法。吹氧法是将Fe-PGMS合金熔化,向熔体中吹入氧气,使 Fe、c、si氧化形成氧化物,这些氧化物与造渣剂结合形成熔炼渣浮于熔体表面。吹氧熔炼结束后,熔体倾倒出来得到PGMS 富集物和熔渣。此方法可以进一步将 Fe-PGMs 富集 10-20 倍。但是此方法需要更高的吹氧温度(1600-1800℃)。尤其是当Fe-PGMs 中的碳被氧化后,金属熔点急剧升高甚至发生凝固,影响吹氧富集。吹氧法具有处理量大、效率高的优点,但吹氧温度高,炉体耐火材料和吹氧枪损耗快,成本高。

(5)电解法。电解法则是根据PGMs电极电位比Fe高的特点,将Fe-PGMS作为阳极,惰性材料(石墨或钛)作为阴极,通电后阳极Fe 迁移至阴极,PGMS 富集在阳极泥中。上述方法不耗酸,无废液产生,能同时回收Fe和PGMS,较为环保,但目前研究相对较少。

(三)分离、提纯钯

(1)电解法。电解法是一种利用电解原理提取钯金的方法。该方法通过电解含钯溶液,使钯离子在阴极上析出金属钯。采用电解法来提炼钯金,可将钯金溶液中的金和其他金属分离开来,以获得纯净的钯金。电解法具有操作简单、提纯度高、产量大等优点,但同时也存在能耗较高、需要大量电解质等缺点。



(2)氯化法。氯化法是一种常用的钯金提炼方法。该方法是将矿石中的钯金转化为氯化物再通过蒸馏等方法得到金属钯。氯化钯回收提取钯金的过程主要包括以下几个步骤:

溶解氯化钯:首先,将氯化钯倒入烧杯中,加入王水使其溶解。溶解后的溶液需要加热煮沸并加入浓盐酸进行稀释。这个过程需要重复3~4次,直到溶液硝化,硝化后的溶液 pH值要控制在1 左右。

氨化反应:接着,向硝化后的溶液中加入浓氨水进行氨化反应,反应过程中温度控制在60左右,直到溶液的 pH值达到 11。

盐酸酸化结晶:向氨化后的溶液中加入浓盐酸进行酸化,酸化过程温度也要控制在60℃,直到溶液的 pH 值再次回到 1。然后冷却溶液并过滤,将滤渣洗涤 3~4次,得到黄色沉淀。

水合肼还原:将浓氨水加入黄色沉淀物中进行反应溶解,溶解过程中温度控制在40℃。随后冷却过滤,向滤渣中加入稀氨水洗涤 3~4次。接着,将浓度为50%的水加入溶液中进行水合肼还原,反应温度保持在50℃条件下进行搅拌,10分钟后冷却过滤。

高温焚烧:用水对滤渣洗涤 3~4 次后,得到海绵钯。将海绵钯过滤烘干,倒入石英坩埚里进行高温焚烧,从而提取出钯金。

补充说明:在 PdC12或 Na2PdCl4中加入 NH4CI使可能存在的微量 Pt生成氣铂酸铵(NH4)2PtC16沉淀。滤液中加入过量氨水并煮沸,必要时再次过滤。然后用盐酸酸化,生成很纯的黄色二氯二氨钯[PdC12(NH3)2]沉淀。若所得沉淀呈暗浊的黄色,其中即含有少量不溶于冷氨水的二氧化五氨合氯铑[RhC(NH3)5]CI2。可将沉淀与氨水共煮,取出滤液,再次用盐酸酸化,可得亮黄色的很纯的[PdCI2(NH3)2]晶体。将晶体在 H2 气流中灼烧还原,得到浅灰色的海绵钯。

氯化法具有操作简单、提纯度高、产量大等优点,但同时也会产生大量废气和废水,对环境造成一定污染。



(3)干法制造。工业生产可从矿石用干法制造。将矿石中的钯金进行高温焙烧,使其转化为氧化物或氯氧化物,再与还原剂反应得到金属钯。以钯碳为例,从钯碳中利用干法提取钯就是通过高温煅烧钯碳来分离钯和碳,在此过程中,高温使碳氧化为二氧化碳并排出,而钯由于它的高熔点而保持金属状态。焙烧法具有操作简单、能耗低等优点,但同时也存在提纯度较低、产量小等缺点。



四、废料提取钯

钯是一种化学性质非常活泼的贵金属,广泛应用于现代工业中。由于其出色的延展性、柔软性和低密度,钯被制成各种工业材料,如钯管、钯丝和钯网等。钯催化剂也广泛用于石油化工和医药制造等行业。然而,随着生产使用,废钯催化剂的产生也越来越多。以氧化铝为载体的废钯催化剂的蕎帏哧隙惶璘秩満种提炼钯方法:

(1)焙烧浸出法

首先,将废钯催化剂放置在高温环境中进行焙烧,目的是去除其中的有机物和易挥发的杂质。焙烧后,用酸浸的方式将钯浸出。钯在酸中能够快速溶解,形成含钯溶液。然后对溶液进行还原等提纯处理。

(2)离子交换法

这种方法采用硫酸溶解废钯催化剂,在一定的温度下进行溶解。过滤出不溶于硫酸的残渣,然后将焚烧后的灰用盐酸与氯酸钠浸取一定时间。过滤后,用还原剂水合肼进行还原,得到含钯沉淀物。过滤熔炼后得到钯金属。

(3)湿法铁置换法

此方法采用铁元素进行置换。首先将废钯催化剂粉碎,然后加入盐酸与氯酸铡进行氧化浸取。加热至 90°C反应一小时左右,过滤出滤渣进行二次浸取。将浸取所得滤液进行Fe 置换,PH 值控制在 1.5 左右。通过置换反应生成得到沉淀物粗钯粉,过滤洗涤后用盐酸浸出,再用氯钯酸铵沉淀法进行沉淀处理,最后还原成海绵钯。

废钯-炭催化剂回收钯的工艺流程如下:废钯-炭催化剂→焙烧→水合肼还原→王水溶解→赶硝→调氨→ 水合肼还原→海绵钯精制:



1)焙烧:先将失活的钯-炭催化剂研磨成 100 目细粉,用 90 ℃热水浸泡 1h,过滤干燥去除其中的外表杂质,再将其置于马弗炉中于550~600 C下焙烧2h,去除其中的有机杂质。

2)水合肼还原:称取 7.5kg经培烧后的钯炭加适量水浸泡,加入300g氢氧化钠后升温,升温至80C后,边搅拌边缓慢加入7.5L水合肼.保温3h后自然冷却,待温度降至30℃C左右时,将上层清液吸出,再加适量纯化水混洗钯精渣,重复以上操作4~5 次,将钯精渣洗至接近中性。

3)王水溶解:将钯精渣转移至硝化釜中,滴加已配好的王水,升温至80 ℃左右,计时反应 3h。

4)赶硝:钯精渣经王水溶解后,每次加入3L浓盐酸赶硝,重复4~5次以后,以加入浓盐酸后不再产生红棕色气体 为终点,赶硝结束,加入10Kg纯化水赶盐酸,后加入50 Kg纯化水,过滤,滤饼用 1%(体积分数)左右的盐酸洗涤2次后存放,滤液转入调氨釜中。

5)调氨:缓慢滴加氨水调 pH=8.7~8.8,10min 后复测pH 不变为止,升温到 80℃,保温 30min后趁热过滤,滤饼用 10L纯化水洗涤后单独存放,滤液用浓盐酸调 pH=1.0~ 1.5(调酸过程中打开夹层冷水降温,控制过滤时温度不超过 30℃),搅拌 10min 复测 pH 不变,再搅拌 30min 即可过滤。

6)水合肼还原:黄色滤饼用30L的纯化水混合后抽入还原釜中,缓慢滴加 6L左右的水合肼(控制滴加速度,避免冲料),水合肼的用量以釜内物料全部变黑,上清液变清为准,搅拌 30 min即可过滤,得到海绵钯。

7)海绵钯精制:将过滤所得海绵钯投入精钯硝化釜中,滴加王水(配比 2)后,升温80 ℃,计时 1h后用少量浓盐酸赶硝,每次2L,约4~5次,加5kg纯化水赶盐酸,加水,出料.最终水量以能将物料放下,并将釜和管道清洗干净为宜,尽量少。

采用本中试工艺从废钯-炭催化剂回收钯,通过对反应温度,反应时间以及王水用量的研究,最终得出最优的王水溶解条件为:温度 80~90℃,反应时间 8h,钯精渣与王水(8.7 kg 硝酸+37.0 kg盐酸)的质量比为1:8。此反应条件下收率最高,钯收率达97%。

五、钯生产成本

钯金属产业链的上游为铂族金属采矿、冶炼企业,以南非和俄罗斯工业企业为主,中游为铂族金属加工,产品主要为铂族金属化合物以及相关催化剂,应用在汽车、化工等领域,铂族金属回收位于产业最尾端,回收废弃的铂族金属重新加工利用。钯和其他铂族金属的矿藏相当稀少。其中最主要的矿床分布于南非德兰士瓦盆地的布什维尔德火成岩杂岩带、美国蒙大拿州的斯蒂尔沃特杂岩带,以及加拿大安大略省的萨德伯里盆地和桑德贝区,还有俄罗斯的诺里尔斯克综合体。除了开采,从废弃的催化转化器中回收钯也是一种重要的来源。

根据钯的生产工艺流程,钯的生产成本主要包括开采成本、提炼成本、加工成本。对于开采成本,钯金多数是作为铂族金属的配合体出现的,主要存在于镍、铂矿矿层或铂矿物中,因此,对于钯金开采来说,矿区本身的含量和可开采度等因素都会直接影响到采矿成本。同时,钯金矿区的地理位置、气候、环境监管等因素也会影响到采矿成本。此外,开采钯金的设备和技术,还需要投入相应的资金。钯金主要产自南非、俄罗斯、加拿大等地,采用的方法也有差异。在南非,由于矿藏丰富,且地下安全标准低,因此对于采矿成本来说相对较低;在加拿大,采用的是地面采矿技术,采矿成本相对较高。总体来说,采矿成本一般在每盎司200-400美元之间。

对于提炼成本,一旦采到原矿石,需要将其中的钯金提取出来。这一过程需要用到一系列特定的化学品,包括萃取剂和氧化剂等,并进行高温和高压反应。这些化学品的成本、能耗成本都会直接影响提炼成本。此外,提炼过程中还需要各种设备和技术,也需要投入资金。一般来说,提炼成本在每盎司 350-650 美元之间。

对于加工成本,一旦钯金得以提炼出来,还需要进一步加工,例如将其铸造成金条或金币等形式。这一过程需要使用各种工具和机器,并进行检验和包装等,所有这些都需要投入资金。加工成本还可能因为国际运输成本、税费等因素而有所改变。一般来说,加工成本在每盎司 150-250 美元之间。

对于采矿投入成本进一步分析,南非作为世界上铂族金属储量最多的国家,占世界铂族金属储量的 90.09%,是黄金、煤炭和铂族金属(PGM)的主要生产国,这里以南非为例。电费上涨导致南非采矿业投入成本激增 7.2%,南非生产商的采矿成本上升与“生产者价格指数上升速度加快”相一致。电力、水、焦炭、石油、运输和仓储的高通胀率大大增加了采矿投入的压力。南非国家能源管理局(Nersa)批准从今年4月初开始将直接用户的电价上调 12.74%。这意味着电力仍将是未来几个月投入成本的重要驱动因素。电费上涨正在推高南非矿业公司的投入成本,因为 2024年4 月份生产成本上升了 7.2%,其中黄金、煤炭和铂族金属(PGM)的成本涨幅最大。在过去几年中,铂族金属矿商受到大宗商品价格疲软的影响更为严重,由于成本上升,裁员、关闭一些矿井并减少投资时有发生。

综合来看,钯金的生产成本由很多因素决定,开采成本、提炼成本、加工成本是主要三部分,细分后包括投入的资金、劳动力、设备、化学品和能源等等都会产生影响。实际上,根据地理位置不同、技术不同,钯金生产成本差异很大,根据一些数据显示,通常在每盎司 1000 美元左右。



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