icons 8-800-777-07-04 бесплатно по России
icons +7 (495) 640-57-74 многоканальный
icons +7 (916) 239-41-67
icons

Пн-пт: с 9:00 до 18:00 / сб, вс - выходной

icons 8-800-777-07-04 бесплатно по России
icons +7 (495) 640-57-74 многоканальный
icons +7 (916) 239-41-67
icons

Пн-пт: с 9:00 до 18:00 / сб, вс - выходной

Статья об участии анализаторов в переработке каталитических нейтрализаторов

Пожалуйста, не могли бы вы представить себя и свою роль в Olympus?

Всем привет! Меня зовут Немуров Олег, и я генеральный директор компании ООО «ПВП «СНК», которая специализируется на оборудовании для химического анализа. Одним из наших направлений является рентгенофлуоресцентные анализаторы.

Убежден, что через несколько лет контроль химического состава продукции проникнет в самые неожиданные отрасли рынка, и, думаю, что технология XRF и XRD должна сыграть важную роль.

Как можно перерабатывать каталитические нейтрализаторы?

Стоит начать с краткого объяснения функции автомобильного каталитического нейтрализатора (также автомобильного катализатора или автомобильного «ката»). Целью этих преобразователей является сокращение выбросов загрязняющих веществ в выхлопных газах автомобиля в атмосферу.

Автомобильный каталитический нейтрализатор - это сотовый цилиндр со слоем платины (Pt), палладия (Pd) и родия (Rh) - также известный как металлы платиновой группы, или ПМГ, депонированные в различных комбинациях на его поверхности. Несгоревшие остатки оксида углерода (CO), углеводородов (CH) или оксидов азота (NO), которые касаются поверхности каталитического слоя, окисляются кислородом, присутствующим в выхлопных газах, и нейтрализуются.

Соты разломанного керамического катализатора

За последние 50 лет автомобильный катализатор стал неотъемлемой частью автомобилей с двигателем внутреннего сгорания. Средний срок службы автомобильного катализатора зависит от нескольких факторов, таких как качество топлива и объем двигателя, но обычно он длится до 100 000 км (или около 62 000 миль). При правильной утилизации автомобильного катализатора мы можем обеспечить вторую жизнь ПМГ в них. Из отсортированных и правильно подготовленных использованных катализаторов ПМГ могут быть восстановлены и повторно использованы в производстве будущих автомобильных кошек.

В настоящее время на эти переработанные ПМГ приходится около 40% от общего объема производства катализаторов, и даже эта сумма не может удовлетворить растущий рыночный спрос. В настоящее время переработка автомобильных катов – это не просто экономически выгодное предприятие, но и необходимость, проецируемая тенденциями развития мировой экономики и экологическими стандартами.

Почему экономически и экологически выгодно перерабатывать каталитические нейтрализаторы?

Платина и палладий - это два элемента, которые наиболее эффективно справляются с нейтрализацией вредных выбросов. Хотя платина используется в ряде отраслей, помимо автомобильного производства - например, ювелирного производства - 90% палладия, производимого сегодня, идет на производство автомобильных катов. С принятием новых топливных стандартов (Китай VI, Tier 3, Euro 6d, Bharat 6) можно с уверенностью сказать, что в ближайшие годы спрос на палладий будет расти. Так, в плане оценки спроса, переработка автомобильных катов вызывает значительный интерес.

Конечно, важный факт заключается в том, что переработка подержанных автомобильных катов гораздо менее вредна с экологической точки зрения, чем извлечение ПМГ через добычу; один углеродный след несравним. Не говоря уже о том, что палладий по большей части является побочным продуктом для шахтеров и уровень его эффективности добычи низок.

Как анализаторы VantaTM XRF позволяют перерабатывать каталитические нейтрализаторы?

Метод рентгенофлуоресценции (XRF), который был введен в обработку автомобильных катов из горнодобывающей промышленности и переработки лома, оказался незаменимым для этого применения. Он обеспечивает пользователям концентрации Pt, Pd и Rh в отработанном катализаторе за считанные секунды. Невозможно определить содержание ПГМ у автомобильных катов без использования специальных устройств. Здесь портативный XRF (pXRF) помогает процессору.

С помощью портативного XRF вы можете сортировать катализаторы по группам для оптимального извлечения PGM и правильно установить закупочную цену. Портативный XRF - это обязательный инструмент для бизнеса по переработке автомобильных катов, а также шлифовальная машина, миксер или весы.

Какой набор элементов учитывают анализаторы Vanta?

Серия анализаторов Vanta XRF предлагает классический ассортимент элементов для портативных инструментов XRF - от магния до урана, одновременно отображая до 45 элементов, содержащихся в образце.

Конечно, что касается применения автомобильных катов, то группа интересующих элементов гораздо более узкая: Pt, Pd, Rh, тантал (Ta), церий (Ce), селен (Se), вольфрам (W), кремний (Si), цирконий (Zr), палладий (Pb), рутений (Ru), лантан (La), никель (Ni) и сера (S).

В конце концов, эти элементы будут определять стоимость сырья. Все эти элементы имеют приоритет и включены в специализированный режим или метод Vanta Car Catalyst. Тем не менее, вы все еще можете проанализировать другие элементы от Mg до U.

Как Olympus защищает от мошенничества в каталитических нейтрализаторах?

С продолжающимся ростом бизнеса по переработке автомобильных катов растет число мошенников, пытающихся продать отработанных автомобильных катализаторов по максимально высокой цене. Наиболее распространенным способом повышения ценности автомобильного ката является увеличение массы сырья со свинцовосодержащими добавками. Существуют также более сложные методы обмана, такие как добавление тантала или селена в смесь для имитации платиновых пиков в спектре XRF.

Ошибка может также возникнуть без злого намерения - например, pXRF с неспециализированной калибровкой может легко ошибочно принять вольфрам в дизельном фильтре твердых частиц (DPF) за платину - такие случаи довольно распространены. В любом случае, Vanta XRF может помочь избежать этой путаницы, уникальная калибровка анализатора Vanta помогает предотвратить такие ошибки.

Торец измерений обмеряемого керамического катализатора

Таблица мест измерения и значений Pd (ppm)

Рис. 1 - Пример комковой пробы автомобильной кошки и предварительная концентрация Pd (ppm) приводит к помощи в грубой сортировке.

Связанные истории

Автоматизация анализа материалов с помощью линейного рентгеновского анализатора VantaTM iX

Olympus запускает XRD следующего поколения с новым программным обеспечением SwiftMin® для встроенной количественной минералогии и фазового анализа в режиме реального времени.

Количественный анализ XRD в режиме реального времени для полевых и лабораторных исследований

Подготовка проб является неотъемлемой частью анализа XRF. 90% всех ошибок XRF связаны с подготовкой выборки. В области переработки автомобильных катов обычно обрабатываются два типа образцов: образцы комков (целое или сплит-тело) и образцы порошка. PGM на поверхности сотовой структуры распределены несколько неравномерно (рис. 1), поэтому тесты на кучковые образцы могут дать только предварительную оценку, позволяя отделить автомобильные каты по типу и отклонить любых «пустых автомобильных катов», из которых ПМГ уже удалены, особенно при покупке небольших партий сырья.

Для сортировки сырья для последующего обогащения или крупных партий требуются дополнительные шаги по подготовке проб для репрезентативных результатов. В общем, рекомендуем следующие 1) грубую сортировку по типу и отбраковку любых пустышек, 2) каждую группу измельчают отдельно — важно, чтобы распределение по размеру частиц было максимально однородным — 3) гомогенизацию и 4) выборку — при желании можно использовать пресс. Это позволяет вам получить хорошую библиотеку стандартных образцов с течением времени.

Мы также рекомендуем очень внимательно следить за влажностью. Колебания влажности более 10% могут сильно повлиять на точность анализа. После получения образца следует провести 3-5 тестов с последующим усреднением. Если на этапе подготовки пробы не было допущено ошибок, должна быть абсолютная средняя ошибка в районе 4 частей на миллион – 31 ppm.

Как сравниваются различные модели Vanta?

Сравнение результатов и ошибок моделей Vanta L и Vanta M для Pd в ppm

Таблица 1. Сравнение результатов и ошибок моделей Vanta L и Vanta M для Pd в ppm.

Компания Olympus предлагает несколько моделей Vanta для применения в переработке авто катов. Основное различие между ними заключается в скорости анализа, чувствительности и способности определять световые элементы, то есть магний (Мг), алюминий (Al), кремний (Si), фосфор (P) и серу (S).

Модель Vanta L - экономичное устройство для сортировки сырья по типу. Устройство оснащено ПИН-детектором, поэтому не может обнаружить элементы легче титана. Среднее время анализа на анализаторе Vanta L составляет около 40–60 секунд.

Серии Vanta C и M - это устройства с технологией детектора дрейфа кремния (SDD), способными обнаруживать световые элементы. Эти модели помогут определить содержание карбида кремния (SiC), а также контролировать содержание серы. Среднее время тестирования на этих устройствах составит около 15-20 секунд, что позволит вам делать в 3 раза больше анализа за смену, чем на устройствах с детектором PIN-кода.

Разница показана в результатах и ошибках в таблице 1 для Pd, в ppm. Результаты измерения анализатора Vanta M с помощью 5-секундного теста почти равны 60-секундному измерению с помощью анализатора Vanta L.

Какие функции есть в линейке Vanta, которые делают ее пригодной для этого приложения?

Первое, что вы заметите при использовании анализатора Vanta, это стабильность калибровки и повторяемость результатов. Трудно поверить, что эти результаты получены от портативного XRF. Более того, благодаря электронике Axon TechnologyTM можно быть уверенным, что показания одного анализатора Vanta не будут отличаться от результатов следующего анализатора Vanta, или следующего и так далее. Это особенно выгодно для крупных игроков на этом рынке.

Кроме того, он предлагает возможность настроить устройство для различных матриц с помощью функции «Факторы пользователя». Так что теперь это так же просто, как поменять часы при поездке в другой часовой пояс.

И вольфрамовые, и серебряные анодные рентгеновские трубки идеально подходят для анализа автомобильных катализаторов. С родийным анодом в спектре будут соответствующие характерные пики.

Важно указать размер измерительного окна в анализаторе Vanta. Большое окно позволяет нам анализировать большую площадь поверхности, увеличивая статистический выбор.

Катализаторы переработки - это чрезвычайно пыльный процесс, поэтому индекс пыле- и влагозащиты IP55 явно полезен. В целом, 3-летняя гарантия на основную линейку серии Vanta является значительным преимуществом в собственности.

Для работы в рамках производства процесса мы предлагаем нашим клиентам Рабочее Станцию (рис. 2), которая превращает Vanta в полноценную настольную XRF для легкого стационарного использования.

В соответствии с Индустрией 4.0 преимущества сетевого подключения и отчетности. С помощью анализатора Vanta вы можете отправлять данные с устройств непосредственно в ERP-систему, без вмешательства пользователя. Эта возможность помогает сделать ваш бизнес максимально прозрачным и контролируемым.

Рабочая станция Vanta.

Рис. 2 - Рабочая станция Vanta.

Как вы надеетесь улучшить анализ каталитических нейтрализаторов в будущем? Какой следующий шаг для Olympus?

С быстрым ростом рынка переработки автомобильных кошек НПЗ ужесточат требования к поступившему сырью. При расчете стоимости сырья содержание карбида кремния и серы будет все более способствующим факторам. Следовательно, все большую популярность будут приобретать устройства с детектором дрейфа кремния (SDD), а также рентгеновские порошковые дифрактометры (XRD). Например, рентгеновский дифрационный анализатор Olympus TERRATM II может не только дать количественную оценку содержания SiC, но и определить его конкретную фазу.

Поскольку новые типы катализаторов постоянно разрабатываются, задача Olympus заключается в постоянном мониторинге потребностей производителей и обновлении калибровки для включения новых образцов, что именно то, чего хотят от нас наши клиенты.

В будущем, по мере развития нашей облачной системы Olympus Scientific CloudTM, мы сможем предложить переработчикам авто катов не только измерительный инструмент, но и целую облачную экосистему бухгалтерского учета и статистики, что для многих более мелких игроков может стать ключом к успеху.

Где читатели могут найти дополнительную информацию?

https://matthey.com/ru/markets/automotive/emissions-control

https://www.sgs.com/ru/transportation/automotive/mechanical-components/powertrain/emissions-control/catalyst-analysis-and-characterization

https://www.olympus-ims.com/ru/downloads/detail/? 0[скачать] [id]=276828424

Владимир Вермус - бизнес-специалист Olympus в регионе EMEA ANI и пятикратный лауреат премии Olympus Excellence Award SSD.