Los analizadores XRF portátiles juegan un papel sumamente importante en el reciclaje de catalizadores de automóviles.
Para comprender la función de los analizadores XRF en el proceso de reciclaje de catalizadores de automóviles, es necesario iniciar por una breve descripción de lo que son los catalizadores de automóviles (o, también denominados, convertidores catalíticos) y de su función.
En pocas palabras, el objetivo de los catalizadores de automóviles (coches/carros/de automoción/etc.) es reducir los contaminantes que se emiten a la atmósfera a partir de los gases de escape de los automóviles. Para ello, se usa un catalizador: un sustrato que acelera una reacción química a fin de transformar los gases dañinos del sistema de escape en gases menos contaminantes.
Un catalizador de automóvil presenta una forma cilíndrica alveolar recubierta por una capa de platino (Pt), paladio (Pd) y rodio (Rd), identificados también como los metales del grupo del platino (PGM, siglas en inglés). Los residuos sin quemar a partir de los gases de escape del vehículo, como el monóxido de carbono (CO), los hidrocarburos (CH) o los óxidos de nitrógeno (NO), pasan a través de los cilindros alveolares recubiertos por los PGM para ser oxidados y neutralizados por el oxígeno de los gases de escape.
¿Qué promueve el reciclado de los catalizadores de automóviles?
Los catalizadores de automóviles se han convertido en una parte indispensable de los vehículos con motor a combustión interna. La vida promedio de un catalizador depende de varios factores, como la calidad del combustible y el volumen del cilindro del motor. Por lo general, presenta una vida de útil de 100 000 km (cerca de 62 000 millas).
Por medio de un tratamiento adecuado, los catalizadores de automóviles pueden proporcionar una segunda vida a los PGM aplicados en ellos. Mediante una clasificación y un procesamiento adecuados de los catalizadores usados, los PGM pueden ser reciclados y usados nuevamente en otra producción. Asimismo, el reciclaje de catalizadores de automóviles es provechoso en términos económicos e importante para satisfacer los estándares medioambientales.
El platino y el paladio son dos de los elementos más efectivos en la neutralización de emisiones nocivas. A pesar de que el platino y el paladio son minerales usados en otras industrias diversas a la fabricación de automóviles (p. ej., producción de joyas), la mayor parte del platino y el paladio usada hoy en día está dirigida a la fabricación de catalizadores.
Con la adopción de las normas relativas a las emisiones y los combustibles (China VI, Tier 3, Euro 6d, y Bharat Stage VI), la demanda de los PGM continuará en crecimiento e impulsará el reciclaje de catalizadores de automóviles.
Desde la perspectiva de protección medioambiental, el reciclaje de catalizadores de automóviles usados es mucho menos peligroso que la extracción de metales del grupo del platino a través de la minería. Además, el paladio suele ser un subproducto de las plantas de tratamiento de minerales, y su extracción es poco eficaz.
¿Cómo el analizador XRF portátil ayuda en el reciclaje de catalizadores de automóviles?
Sin equipamiento especializado, es imposible determinar rápidamente la cantidad de PGM en los catalizadores de automóviles; esto supone un obstáculo para el proceso de recuperación de los PGM. Aquí es donde la fluorescencia de rayos X (XRF) interviene. La fluorescencia de rayos X es un método analítico reconocido que se usa en la recuperación de catalizadores de automóviles.
Varios recicladores dependen de dispositivos de fluorescencia de rayos X para analizar catalizadores de automóviles de forma simple y rápida. Nuestro analizador XRF portátil Vanta™ puede brindar en segundos la cantidad de platino, rodio y paladio a partir de catalizadores.
Analizadores XRF portátiles Vanta
El analizador Vanta también puede analizar elementos que van desde el magnesio (Mg) hasta el uranio (U) [según el orden de la tabla periódica] y proyectar hasta 45 elementos. Entre los elementos de interés para el reciclaje de catalizadores de automóviles destacan los siguientes:
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Todos estos elementos son priorizados y suministrados con el método personalizado para Catalizadores de automóviles (Car catalyst) del analizador Vanta. No obstante, también pueden analizarse otros elementos —desde el magnesio (Mg) hasta el uranio (U).
Al usar el analizador XRF Vanta, los recicladores pueden categorizar catalizadores de automóviles con el fin de seleccionar el método de extracción óptimo para los PGM, y determinar un precio justo de recuperación. El analizador puede ser usado en combinación con moledoras, mezcladoras y básculas, lo que lo convierte en una herramienta esencial para el reciclaje de catalizadores de automóviles.
El analizador Vanta también ayuda a impedir el fraude; detecta elementos que podrían agregarse a los materiales catalíticos para aumentar falsamente los valores de sus metales preciosos.
Cabe agregar que, con la expansión de la industria del reciclaje para catalizadores, también crece el número de estafadores que intentan vender catalizadores de automóviles usados al precio más alto posible. Uno de los métodos comunes para aumentar falsamente el valor de los catalizadores de automóviles es mediante la adición de aditivos con plomo (Pb). Los métodos fraudulentos más sofisticados implican la adición de tantalio (Ta) o selenio (Se) a la mezcla con el fin de simular el pico del platino (Pt) en el espectro XRF.
También, es posible que se den errores exentos de intención maliciosa. Este puede ser el caso de un dispositivo XRF portátil que no recibido una calibración profesional, y puede confundir el tungsteno (W) con el platino (Pt) en el filtro de partículas diésel (DPF). Este tipo de error es común. El analizador Vanta es capaz de evitar estos errores y fraudes gracias a su calibración exclusiva.
¿Cómo preparar muestras a partir de los catalizadores de automóviles para obtener resultados precisos y representativos?
[Izq.] Ejemplo de trozo alveolar proveniente de un catalizador de automóvil, y [dcha.] resultados preliminares relativos a la concentración superficial de paladio (Pd) [ppm] para respaldar la clasificación aproximada.
La preparación de muestras es una parte esencial para un análisis XRF preciso. Al reciclar catalizadores de automóviles, se usan comúnmente dos tipos de muestras: muestras alveolares en masa (completas o divididas) y muestras en polvo.
Las capas de PGM en las estructuras alveolares no siempre están distribuidas uniformemente. Por lo tanto, estas muestras sólo pueden proporcionar un resultado de ensayo preliminar que permite clasificar los catalizadores e identificar aquellos vacíos, cuyos PGM ya fueron eliminados.
En la clasificación de catalizadores de automóviles dedicados a la purificación o la producción por lotes, se requieren pasos adicionales en el proceso de preparación de muestras a fin de obtener resultados representativos. Por lo general, se recomienda el siguiente método:
- Clasificación aproximada por tipo
- Molienda por tipo. Es importante que la distribución del tamaño de las partículas sea lo más uniforme posible.
- Homogeneización
- Muestreo. De ser necesario, puede usarse una prensa.
Además, es necesario controlar la humedad de cerca. Una fluctuación de la humedad por encima del 10 % puede afectar la precisión del análisis. Después del muestreo, es importante llevar a cabo de 3 a 5 ensayos y promediar los resultados de los ensayos para monitorear la homogeneidad.
¿Qué modelos del analizador Vanta son idóneos para el análisis de catalizadores de automóviles?
Hay varios modelos del analizador Vanta dedicados al reciclaje de catalizadores de automóviles. Sin embargo, los modelos difieren de tres modos:
- Velocidad de ensayo
- Sensibilidad
- Capacidad de detección de elementos ligeros, como el magnesio (Mg), aluminio (Al), silicio (Si), fósforo (P) y azufre (S).
Por ejemplo, el modelo Vanta L es un analizador rentable para la clasificación de catalizadores. Este analizador posee un detector PIN, por lo que no puede detectar elementos más ligeros que el titanio. El tiempo medio de análisis que emplea el analizador Vanta L es de unos 40 a 60 segundos.
Por otra parte, los modelos Vanta C y M usan un detector de deriva de silicio (SDD) para detectar elementos más ligeros. Éste es útil para determinar el contenido de carburo de silicio (SiC) y controlar el contenido de azufre (S). El tiempo medio de ensayo de estos analizadores es de aproximadamente 15 a 20 segundos: tres veces más eficientes que los analizadores equipados con detectores PIN.
Los resultados y los errores en el paladio (en términos de ppm) que se presentan en la siguiente tabla muestran estas diferencias. Los resultados de medición del analizador Vanta M en 5 segundos son similares a los del analizador Vanta L en 60 segundos.
Comparación entre los resultados de ensayos y los errores con respecto al paladio (Pd) usando los analizadores Vanta L y M; se muestra la precisión típica en función del tiempo de medición.
¿Qué características del analizador XRF Vanta lo convierten en la herramienta adecuada para reciclar catalizadores de automóviles?
Reproducibilidad de los resultados: Desarrollado con la electrónica Axon Technology™, cada analizador Vanta se dota de un alto grado de reproducibilidad; por lo tanto, se obtienen los mismos resultados de un instrumento a otro y de un ensayo a otro.
Personalizable: Los sustratos catalíticos pueden variar en composición a través de las diferentes regiones y en conformidad con las regulaciones locales de emisiones. El analizador puede ser adaptado fácilmente a diferentes sustratos catalíticos gracias al uso de factores de usuario personalizados para mejorar la precisión del ensayo.
Opciones de tubos de rayos X: Es posible seleccionar entre tubos de rayos X con ánodo de plata, tungsteno (wolframio) o rodio. Tenga en cuenta que el uso de tubos de rayos X para objetivos de tungsteno (wolframio) y plata es ideal en el análisis de catalizadores de automóviles. El motivo por el cual los tubos con ánodo de rodio no son la mejor elección en este caso se debe a los picos característicos correspondientes que aparecen en el espectro cuando los tubos de rayos X son usados en objetivos de rodio.
Ventanas de medición más grandes: La ventana o película de medición más grande en el analizador Vanta permite el análisis de una gran área superficial, lo que mejora la precisión durante los ensayos en testigos completos y muestras molidas.
Resistencia: La recuperación de catalizadores es un proceso polvoriento. El grado de protección IP55/54 contra el polvo y la humedad ayuda a mantener el analizador bajo buenas condiciones de funcionamiento. Los analizadores Vanta son duraderos e incluyen una garantía integral de tres años para mantener bajo el costo de propiedad.
Accesorios XRF: En los procesos de producción, la estación de trabajo Vanta convierte el analizador Vanta en una herramienta XRF funcional de mesa para ejecutar análisis de forma cómoda y manos libres. La configuración de mesa es ideal para analizar muestras finales antes de transferirlas a una etapa de refinación o fundición ulterior para la recuperación de PGM en la instalación de reciclaje.
Estación de trabajo Vanta
Compatibilidad con las prácticas de la Industria 4.0: El analizador Vanta cuenta con conectividad de red y tecnología de nube habilitadas. Los datos XRF pueden ser enviados de forma directa a un programa de planificación de recursos de la empresa (ERP) sin la intervención del usuario.
Detección de elementos ligeros: Con la rápida expansión del reciclaje de convertidores catalíticos, las plantas de purificación deben ajustar sus requisitos con respecto a los materiales entrantes. El contenido de carburo de silicio (SiC) y azufre (S) es cada vez más importante al calcular el costo (Esp. coste) de los materiales entrantes. Como resultado, los analizadores XRF con detectores de deriva de silicio (SDD) para la detección de elementos ligeros son la opción preferida para el análisis de catalizadores de automóviles.
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