Для снижения токсичности выхлопных газов используют ка­тализаторы дожигания, которые превращают токсичные продук­ты в безвредные вещества: углекислый газ, воду и азот.

Катализ широко присутствует в окружающей природе и ис­пользуется во многих промышленных производствах, особенно в химической промышленности. Катализ позволяет интенсифици­ровать химические превращения.

Катализаторы дожигания выхлопных газов представляют собой носитель с высокоразвитой поверхностью, на которую на­несены каталитически активные вещества. В качестве носителя используются пористая керамика и металлическая фольга.

Каталитически активными веществами в автомобильных ка­тализаторах являются драгоценные металлы: платина (Pt), пал­ладий (Pd), родий (Rh) и некоторые другие. Поверхность актив­ного слоя на носителях измеряется сотнями квадратных метров, а толщина составляет несколько нанометров. Автомобильная промышленность является крупнейшим потребителем этих ме­таллов. Мировой автопром ежегодно потребляет 150 т платины и 140 т палладия для производства автокатализаторов. Драгоцен­ные металлы, выполняющие роль катализаторов, не расходуются при химических реакциях превращения токсичных продуктов вы­хлопных газов в безвредные вещества, но облегчают этот процесс.

Катализаторы дожигания устанавливают, как правило, сразу за приемной трубой, перед глушителем. Химические реакции на поверхности катализатора протекают при температуре

150. .180°С, т.Е. После того, как слои каталитически активных металлов прогреются от выхлопных газов.

Срок службы автокатализаторов составляет в странах ЕС, США и Японии 100... 150тыс. км. В России он существенно меньше - 40.. .50 тыс. км - из-за низкого качества топлива, неко­торые компоненты которого «отравляют» каталитически актив­ные металлы, а также из-за неудовлетворительного качества ав­тодорог, благодаря чему хрупкий керамический носитель раз­рушается от частых ударных и вибрационных нагрузок.

В странах с развитой автомобильной промышленностью до­рогостоящие катализаторы дожигания, снимаемые с выводимых из эксплуатации автомобилей, подлежат обязательной утилиза­ции. В России утилизация автомобилей, имеющих в своем со­

87

ставе катализаторы дожигания, пока не носит массового харак­тера. Однако содержание в катализаторах драгоценных металлов столь велико, что их утилизация экономически эффективна. Следует сказать, что переработка первичного сырья при содер­жании в нем платины в количестве 2х10^_6% считается рента­бельной. Содержание же драгоценных металлов в отработанных катализаторах составляет 0,09...0,13 %, в том числе платины - до 0,12%.

В катализаторах дожигания массой 1,2 кг содержится около 1,5 г драгоценных металлов. Учитывая, что современные техно­логии позволяют извлекать 94...99 % драгметаллов, утилизация катализаторов дожигания выхлопных газов является высокоэф­фективной.

Платина - тугоплавкий и труднолетучий металл. Он обладает способностью адсорбировать на поверхности кислород и водород.

Мельчайший порошок платины с размером частиц

20. .40мкм называется платиновой чернью, ее каталитическая активность выше, чем у компактного металла. Один объем пла­тиновой черни «поглощает» 100 объемов кислорода. Именно это свойство позволяет широко использовать платину в качестве ка­тализатора дожигания выхлопных газов автомобиля.

Платина - чрезвычайно инертный, устойчивый к различным химикатам металл. В тонкодисперсном состоянии она хорошо растворяется в царской водке — смеси азотной (1 часть) и соля­ной (3 части) кислот.

Традиционные технологии утилизации автомобильных ката­лизаторов включают следующие этапы:

• сбор и первичную обработку катализаторов;

• получение концентратов драгоценных металлов;

• аффинаж.

Первичная обработка автокатализаторов заключается в ме­ханическом извлечении носителя драгоценных металлов из стального корпуса и, при необходимости (в зависимости от ис­пользуемой технологии), его измельчении. После дробления проводится классификация по крупности с целью получения од­нородного продукта с требуемой дисперсностью.

Получение концентратов драгоценных металлов осущест­вляется гидро- и пирометаллургическим способами. Содержание драгоценных металлов в концентрате составляет более 95 %.