废
旧
三
元
催
化
器
市
场
调
研
报
告
                      2022年8月11日

一、三元催化器功能简介
三元催化器，是安装在汽车排气系统中最重要的机外净化装置，它可将汽车尾气排出的CO、HC和NOx等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气。当高温的汽车尾气通过净化装置时，三元催化器中的净化剂将增强CO、HC和NOx三种气体的活性，促使其进行一定的氧化-还原化学反应，其中CO在高温下氧化成为无、无毒的二氧化碳气体；HC化合物在高温下氧化成水（H20）和二氧化碳；NOx还原成氮气和氧气。三种有害气体变成无害气体，使汽车尾气得以净化。由于这种催化器可同时将废气中的三种主要有害物质转化为无害物质，故称三元。
二、三元催化尾气处理原理
三元催化器的载体部件是一块多孔陶瓷材料，安装在特制的排气管当中。称它是载体，是因为它本身并不参加催化反应，而是在上面覆盖着一层铂、佬、钯等贵重金属。它可以把废气中的HC、CO变成水和CO2，同时把NOx分解成氮气和氧气。HC、CO是有毒气体，过多吸入会导致人死亡，而NOX会直接导致光化学烟雾的发生。经过研究证明，三元催化器是减少这些排放物的最有效的方法。通过氧化和还原反应，一氧化碳被氧化成二氧化碳，碳氢化合
物被氧化成水和二氧化碳，氮氧化合物被还原成氮气和氧气。三种有害气体都变成了无害气体。三元催化剂最低要在350摄氏度的时候起反应，温度过低时，转换效率急剧下降；而催化剂的活性温度（最佳的工作温度）是400℃到800℃左右，过高也会使催化剂老化加剧。在理想的空燃比（14.7：1）下，催化转化的效果也最好。
三、废旧三元催化市场行情
根据国家信息中心发布的调查数据，2017年我国汽车保有量为2.1亿辆。2020年中国汽车保有量达到2.8亿辆，预计到2025年达到3.6亿辆，而汽车保有量的峰值将会是6亿辆。我国汽车的使用年限一般为8-10年，参考行驶里程为50-60万公里。随着汽车保有量的持续增长，废旧汽车报废量也将相应大幅增加。前瞻产业研究院发布的《报废汽车回收行业市场前瞻与投资分析报告》指出，按照成熟市场报废汽车占汽车保有量6%-8%的水平计算，中国汽车报废高峰已临近，2017年废旧汽车理论报废量将突破800万辆，2019年超过1300万辆，2020年超过1800万辆。并保持高速增长。
汽车尾气三元催化器是安装在汽车排气系统中最重要的机外净化装置。汽车三元催化器主要由壳体、载体、活性组分和助剂等组成，其中载体主要为多孔陶瓷材料，其上面覆盖着一层铂、钯、铑等贵重金属，即为具有催化作用的活性物质，其中在内层有更好的耐热稳定性，铑在外层更有利于NOx的还原，铂在钯、铑间起积极的协调作用。汽车尾气净化领域现已成为铂族金属PGM（Pt、Pd和Rh）最大的消费领域，占到全球铂族金属消费的60%以上。汽车尾气三元催化剂具有一定的使用寿命，一旦超过使用期，催化剂的转换效率会降低或失效，
催化剂失效之后，其中所含的铂、钯、铑等贵重金属数量没有太大的减少，铂族金属经富集以后品位可接近0.1%~0.3%，一般高于国内0.08g/t的矿石品位。因此，从废汽车尾气三元催化剂中回收将成为获取铂族金属资源的重要途径，是一座“可循环再生的铂矿”，在铂族金属日益稀缺的今天，对汽车催化剂铂族金属的回收利用具有重要的经济与环境价值。1辆车大约使用10年就需更换新催化剂。将来每年约有30万辆车需置换新三元催化剂，而每个置换下来的废催化剂含贵金属1~2g，买断处理1个催化剂的利润约为100元，处理30万个催化剂的利润约为3000万元，有20%的市场份额就可创造600万元纯利润。目前铂、钯、佬的回收率可达90%~95%。
四、根据国家危险废物名录分类
废汽车尾气净化催化剂HW50  900-049-50豁免条件是不按危废运输
五、废三元催化器贵金属的含量
利用XRF分析了涂层的元素组成，钯的含量在0.15%~2.4%之间，铑的含量在0.057%~0.3%之间，主要物质包括氧化铝、二氧化锶、二氧化铈、氧化硅等，总和超过85%，另外还有少量的钡、钕、铁等氧化物。
六、废三元催化器回收处理方式
废三元催化剂综合回收环保循环利用的方法,包括以下步骤:
(1)收集具有废三元催化剂的废汽车排气管,然后进行破碎,并分离出废三元催化剂与废弃铁壳;
(2)对废三元催化剂进行焚烧并制成粉末;
(3)对废三元催化剂粉末进行干法提取熔炼,干法提取熔炼采用电弧炉熔炼,加入Fe系金属铁块作为捕获剂,提取分离形成了富集了铂族金属的铁块和无害化的废三元催化剂载体;
(4)把富集了铂族金属的铁块进行铁块与铂族金属的分离,采用分级萃取与树脂吸附的湿法分离工艺将铂族金属逐级分离出来;
(5)把分离出来的铂族金属进行精炼提纯至99.9%以上,得到纯度较高的铂族金属.能提升贵金属回收利用能力,减少环境污染,改善环境。
A.主要生产设备：切割台、锤式粉碎机、球磨机、筛分机、混料机。
B.生产工艺：切割、破碎、球磨、筛分、混料。
C.废气处理设施：发旧汽车尾气催化转化器处理线切割及粉碎工序，磨机及筛分工序会产生粉尘。对产粉尘工段采用负压集气罩进行收集，通过一套除尘设施（脉冲袋式除尘器）处理后通过一根20m高排气筒高空排放。
七、三元催化器提炼贵金属的方法是：
1）把三元催化器内部的催化剂磨成粉，三元催化器的外面是铁，里面是陶瓷，贵金属是涂在内部的一层催化剂；
2）催化剂磨成的粉用高温燃烧；
3）加进硼氢化钠水溶液煮到100度，再加进亚氯酸钠盐酸溶液；
4）温度持续在100度左右，慢慢就会发现溶液底下会有颗粒产生，3个小时之后就可以过滤，过滤完成就可以得到固体颗粒；
5）加进10%HC1和水溶液，进行酸洗跟水洗，要保持在100度左右，进行分离之后就可以得到铂金属。
焙烧的作用主要是除去废催化剂中的载体和废吸附剂中的炭及有机物，因为有机物和炭灰阻碍下工序中贵金属与强酸的充分接触，经过焙烧后可以提高贵金属的回收率。Pd-C 废催化剂焙烧：废 Pd-C 催化剂在控氧条件下进行焙烧，焙烧过程中，控制焙烧温度 450-550℃左右，焙烧时间 2-8h 左右，氧化焙烧后，其灰率约为 1%。焙烧时钯可能过烧形成酸不溶的氧化钯，焙烧用还原剂还原成金属钯再送入钯精炼。
Pd-Al2O3废催化剂焙烧：焙烧处理除去积炭和有机物，焙砂在酸性氧化体系下浸出，浸液锌粉置换后得到钯精矿送钯精炼。
汽车尾气处理Pt-Al2O3废催化剂煅烧：Pt-Al2O3 废催化剂中氧化铝形态主要有 α、γ 两种类型，α 氧化铝稳定难溶于酸，γ 氧化铝易被酸溶，为了仅溶解废催化剂中的铂族金属，而不溶解载体中的氧化铝，Pt-Al2O3 废催化剂先煅烧处理，以除去积炭和有机物，并将酸溶的 γ-Al2O3 转化为酸难溶的 α-Al2O3。Pt-Al2O3废催化剂置于焙烧炉先低温挥发积炭和有机物，再升温至 1000-1100℃下煅烧约 2h，得到的焙砂再酸溶-锌置换得到铂精矿送铂精炼。
八、三元催化剂典型生产工艺
    根据调研汽车尾气三元催化剂的制备方法，一般以蜂窝陶瓷经混合稀土尾矿、过渡金属氧化物为第一载体，氧化铝涂层为第二载体，以贵金属Pt、Rh、Pd为活性组分。改性氧化铝直接涂敷于堇青石陶瓷基体上，而贵金属活性组分则负载于氧化铝涂层之上。根据查阅目前公开的三元催化剂及其制备专利方法，各金属氧化物载体、氧化铝涂层、贵金属含量比例均无固定比例关系。
日前常用的汽车尾气三元催化剂产品生产工艺，原辅材料主要采用高岭土、滑石、氧化铝、添加剂等，生产工艺主要为蜂窝陶瓷载体的制备、催化剂活性组分的涂敷。其中蜂窝陶瓷载体的生产工序分为：称料、预混料、调泥、真空练泥、挤出成型、微波定型、干燥、烧成等工序。催化剂活性组分的工艺分为：稀产品可溯性标识、基础涂层涂覆、烘干焙烧、贵金属涂层涂覆、烘干熔烧等工序。
九、贵金属价格及走势
铂金：200元人民币/克
钯金：450元人民币/克
铑金：2800元人民币/克