Hurda katalitik konvertörlerden hidrometalurjik yöntemler ile platin, paladyum ve rodyumun geri kazanımı ve optimizasyonu
Recovery of platinum, paladyum and rhodium from spent catalytic converters by hydrometalugical way
Yazar: UĞUR AKMIRZA
Danışman: PROF. DR. MAHMUT ERCAN AÇMA
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Üretim Metalurjisi ve Teknolojileri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Hidrometalurji = Hydrometallurgy ; Yeniden kazanma = Recycling ; Üretim metalurjisi = Production metallurgy

Özet:
Katalitik konvertörün kullanılmasının sebebi otomobilden çıkan zararlı gazları minimize etmek suretiyle insanı ve çevreyi korumaktır. Motorda yanan hava yakıt karışımı, karbondioksite (CO2), suya (H2O), karbonmonoksite (CO), azotoksite (NOx) ve hidrokarbona (HC) dönüşür. Bunlar içerisinde CO, NOx, HC doğa ve insan sağlığı için zararlı gazlardır. İşte bu zararlı gazları zararsız hale dönüştürmek için katalitik konvertör (katalizör) kullanılır. Katalitik konvertörlerde katalizör olarak platin, paladyum ve rodyum kullanılmaktadır.
Katalitik konvertörlerde bulunan platin grubu metallerin (PGM) gerek doğada az bulunması, gerekse yüksek fiyatlı olması atıklardan geri kazanımını cazip hale getirmiştir. Bu çalışmada hurda katalitik konvertörlerden PGM' in geri kazanımı hidrometalurjik yöntem ile incelenmiştir. Çalışma kapsamında ayrıca hurda durumundaki katalitik konvertörlerin detaylı fiziksel ve kimyasal karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Katalitik konverter yapısını oluşturan bileşenler XRD yöntemiyle tespit edilmiş, içeriğinde bulunan platin, paladyum ve rodyum metallerinin miktarları da AAS ve ICP-MS yardımıyla karşılaştırmalı olarak analiz edilmiştir. Tasarlanan yeni alternatif geri kazanım methodun da HNO3 oksitleyici ajan olarak kullanılmaktadır. Böylelikle kimyasal proses sonucunda olaşabilecek hava kirlilikleri ve çevresel zarar minimuma indirilmektedir. Öğütülmüş katalitik konvertör tozunun 700 ˚C' de 1 saat karbon giderme işleminden sonra 5 gr numune  60 ml HCl, 60 ml HNO3 kullanılarak hazırlanan reaktif kompozisyonunda 75 ˚C' de 45 dakika liç işlemi uygulanması sonucu platin ve paladyum geri kazanımı % 99'luk bir verimle rodyum geri kazanımı %47'lik bir verimle gerçekleştirilmiştir.
Elde edilen çözeltiden %99'luk bir verimle aluminyum kullanılarak platin, paladyum ve rodyum geri kazanılmıştır.

Abstract:
The reason for catalytic converters is to minimize harmfull gases that release out from cars' exhaust system. After burns the mixture of air and gasoline or diesel in the combustion engine is converted to carbondioxide (CO2), water (H2O), carbonmoxide (CO), nitrogenoxide (NOx) and hydrocarbon (HC). CO, NOx and HC are harmfull gases for the human health and nature. The reason to use catalytic converters is to convert these harmfull gases to harmless form. Platinum, palladium and rhodium are used as a catalysor in catalytic converters.
Recovery of platinum group metals (PGM) has been attractive in recent years since both environmental and economic consequences. In this study, the methods of PGM recovery including hydrometallurgical method from scrap catalytic converters were examined. Furthermore detailed physical and chemical characterization of the spent catalytic converters were carried out. The components of catalytic converters were analysed by XRD method and the quantity of the materials such as platinum, palladium and rhodium were analysed comparatively by using AAS and ICP-MS techniques. The new alternative method was proposed including the addition of HNO3 as an oxidant agent, which implied the reduction of the pollutant gases and also the environmental impact of the chemical process. The final reagent composition which was proposed contained the mixture of 60 ml of HCl, 60 ml of HNO3, and the leaching temperature was at 75 ˚C for 45 min, 5 grams of sample with a previous thermal pre-treatment at 700 ˚C during 1 h of the sample. With this treatment 99 % of the both platinum and palladium and 47 % rhodium present in spent catalytic converters could be recovered.
Recovery efficiency from the solution of platinum, palladium and rhodium by using alüminyum to precipitate is also 99%.