在催化转化器的回收中使用XRF分析仪

请您介绍自己和在奥林匹斯邦的角色吗？

大家好！我的名字叫Vladimir Vermus，我一直在为Olympus的X射线荧光（XRF）和X射线衍射（XRD）分析仪器部门工作了10年。当我在莫斯科奥林巴斯（Olympus Moscow）销售销售时，我有采矿工程的背景，我目前的职务是欧洲，中东和非洲（EMEA）的XRF/XRD业务专家。

我坚信，在几年内，对产品的化学成分的控制将渗透到市场上最出乎意料的领域，我认为XRF和XRD技术具有重要作用。

如何回收催化转化器？

值得从简短地解释CAR催化转化器（也是汽车催化剂或汽车猫）的功能开始。这些转换器的目的是减少汽车废气中污染物在大气中的排放。

CAR催化转化器是一个蜂窝状的圆柱体，其铂（PT），钯（PD）和菱形（RH）（也称为铂类金属或PGMS）在其表面上以各种组合为组合。一氧化碳（CO），碳氢化合物（CH）或接触催化层表面的氮氧化物（NO）的未燃烧残基被排气中的氧气氧化并被中和。

在过去的50年中，汽车催化剂已成为内燃机车辆不可或缺的一部分。汽车催化剂的平均寿命取决于几个因素，例如燃料和发动机量的质量，但通常可以持续100,000公里（或约62,000英里）。通过适当处理汽车催化剂，我们可以为其中的PGM提供第二寿命。从分类且准备正确的催化剂中，可以在生产未来的汽车猫时回收和重复使用PGM。

目前，这些经过处理的PGM约占催化剂总产量的40％，即使这笔钱也无法满足不断增长的市场需求。目前，汽车猫的回收不仅是经济上有利可图的企业，而且是世界经济和环境标准的发展趋势所表现出的必要性。

催化转化器，其中包含用于回收的贵金属。图片来源：Shutterstock.com/adam J

为什么在经济和环境上对回收催化转化器有益？

铂和钯是最有效地处理有害排放的两个元素。尽管铂金用于汽车制造以外的许多行业（例如，珠宝生产）今天生产的钯中有90％用于生产汽车猫。随着新的燃油标准（中国VI，第3层，欧6d，Bharat 6）的采用，可以肯定地说，在未来几年中，对钯的需求将会增长。因此，就评估需求而言，汽车回收引起了重大兴趣。

当然，一个重要的事实是，从环境角度来看，回收二手猫的危害要比通过采矿提取PGM的危害要小得多。仅碳足迹是无与伦比的。更不用说钯在大多数情况下是矿工的副产品，其提取效率水平较低。

Vanta如何™XRF分析仪可以回收催化转化器？

X射线荧光（XRF）测试方法被证明是从采矿和废品处理行业引入汽车猫加工中的，已证明这对于此应用而言是必不可少的。它在几秒钟内为用户提供了浓度的PT，PD和RH。如果不使用特殊设备，就不可能确定汽车猫中PGM的含量。这是便携式XRF（PXRF）协助处理器的地方。

使用Portable XRF，您可以将催化剂分组为最佳提取PGM，并正确设置购买价格。便携式XRF是汽车猫回收业务的必备工具，以及研磨机，搅拌机或秤。

Vanta Analyzers的哪个元素套件来说明？

Vanta XRF Analyzer系列提供了手持XRF仪器的经典元素，从镁到铀，同时显示了样品中包含的45个元素。

当然，关于汽车猫的应用，感兴趣的元素要窄得多：PT，PD，RH，TANTALUM（TA），Perium（CE），硒（SE），Tungsten（W），Silicon（Si），Si），锆（ZR），钯（PB），氟芬氏菌（Ru），兰萨姆（La），镍（Ni）和硫磺（S）。

最后，这些要素将决定原材料的成本。亚博网站下载所有这些元素都优先考虑，并将其包含在专用的Vanta Car催化剂模式或方法中。但是，您仍然可以分析从MG到U范围的其他元素。

奥林巴斯如何防止催化转化器中的欺诈行为？

随着汽车猫回收业务的持续增长，因此，试图以尽可能高的价格出售售出的汽车催化剂的欺诈者数量。提高汽车猫价值的最常见方法是用含铅添加剂来增加原材料的质量。亚博网站下载也有更复杂的欺骗方法，例如将坦塔尔或硒添加到混合物中，以模拟XRF光谱上的铂峰。

也可能会出现错误而没有恶意意图（例如，具有非专业校准的PXRF很容易在柴油机颗粒过滤器（DPF）中误认为是铂金的钨 - 例如，例如情况很常见。无论哪种方式，Vanta XRF都可以帮助避免这种混乱，Vanta分析仪的独特校准有助于防止此类错误。

如何准备如何从催化转化器中获得准确和代表性的结果？

图1-汽车猫肿块样品和初步PD浓度（PPM）的示例可帮助进行粗糙分类。图片来源：奥林巴斯

样品制备是XRF分析的重要组成部分。所有XRF错误的90％与样品制备有关。在汽车猫回收领域，通常处理两种样品：肿块样品（整体或分裂体）和粉末样品。蜂窝结构表面上的PGM分布得不均匀（图1），因此肿块样品测试只能提供初步评估，使您能够通过类型分离汽车猫并拒绝任何“空心猫”，从而从中拒绝PGMS。已经被删除了，尤其是在购买小批次的原材料时。亚博网站下载

为了对原材料进行分类以进亚博网站下载行后续富集或大批量，需要进行样本准备的其他步骤才能代表性结果。通常，我们建议以下1）按类型进行粗糙分类和对任何奶嘴的排斥，2）每组分别粉碎 - 重要的是，粒度分布尽可能均匀 - 3）均质化和4）抽样 -如果需要，您可以使用按下。这使您能够随着时间的推移获得一个良好的标准样本库。

我们还建议密切监视湿度。湿度的波动超过10％会极大地影响分析的准确性。获得样品后，应进行3-5个测试，然后进行平均。如果在样本准备阶段没有犯错，则应在4 ppm – 31 ppm左右出现绝对平均误差。

不同的Vanta模型如何比较？

Olympus为汽车应用提供了几种Vanta型号。它们之间的主要区别在于分析速度，灵敏度和确定光元素的能力，即镁（mg），铝（Al），硅（Si），磷（P）和硫（S）。

Vanta L模型是按类型对原材料进行排序的经济设备。亚博网站下载该设备配备了销探测器，因此它无法检测到比钛更轻的元素。Vanta L Analyzer的平均分析时间约为40-60秒。

Vanta C和M系列是具有硅漂移检测器（SDD）技术的设备，能够检测光元素。这些模型将有助于确定碳化硅（SIC）含量并控制硫含量。这些设备上的平均测试时间约为15-20秒，使您每次移动分析的分析要比使用PIN检测器的设备多3倍。差异显示在PPM中的PD表1中显示的差异和误差。通过5秒测试，Vanta M Analyzer的测量结果接近Vanta L Analyzer的60秒测量。

表1. PPM中PD的Vanta L和Vanta M模型结果和错误的比较。

Vanta系列具有哪些功能，使其适合此应用程序？

使用Vanta分析仪时，您会注意到的第一件事是校准的稳定性和结果的重复性。很难相信这些结果来自便携式XRF。此外，借助Axon Technology™电子产品，您可以相信，一个Vanta分析仪的读数将与下一个Vanta分析仪或下一个分析仪的结果差异，依此类推。这对于这个市场上的大型参与者尤其有益。此外，它提供了使用“用户因素”功能调整设备以进行不同矩阵的可能性。因此，现在就像在前往另一个时区时更改时钟一样简单。

钨和银阳极X射线管都是CAR催化剂分析的理想选择。使用菱形阳极，光谱上会有相应的特征峰。

重要的是要指出Vanta分析仪中测量窗口的大小。一个大窗口使我们能够分析大型表面积，从而增加统计选择。

回收催化剂是一个非常尘土飞扬的过程，因此IP55灰尘和水分保护指数显然是有益的。总的来说，Vanta系列的主线为期3年的保修是一个很大的所有权优势。

图2 -Vanta工作站。图片来源：奥林巴斯

对于流程生产中的工作，我们为客户提供工作站（图2），该工作站将Vanta变成了成熟的台式XRF，以方便固定使用。

与行业4.0一致，是网络连接和报告收益。使用Vanta分析仪，您可以无需用户干预即可直接将数据从设备发送到ERP系统。此功能有助于您的业务尽可能透明和可控。

您希望将来如何改善催化转化器分析？奥林巴斯的下一步是什么？

随着汽车回收市场的快速增长，炼油厂将收紧对原材料的要求。亚博网站下载在计算原材料成本时，碳化硅和硫的含量将越来越多地促成因素。亚博网站下载因此，具有硅漂移检测器（SDD）以及X射线粉末衍射仪（XRD）的设备将变得越来越流行。例如，Olympus的Terra™II X射线衍射分析仪不仅可以提供SIC含量的定量估计值，而且还可以确定其特定阶段。

随着新型催化剂的不断开发，Olympus的任务是不断监视制造商的需求并更新校准以结合新样本，这正是我们客户从我们那里想要的。

将来，随着我们开发Olympus Scientific Cloud™的云系统，我们将能够为汽车猫回收商不仅提供一种测量工具，而且还可以提供一个基于云的会计和统计生态系统，对于许多较小的玩家来说，这可能是成功的关键。

读者在哪里可以找到更多信息？

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

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

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

关于Vladimir Vermus

Vladimir Vermus是Olympus的EMEA ANI业务专家，也是SSD Olympus Excellence Award的五次获奖者。