Platin(Pt), Paladyum(Pd) ve Rodyum(Rh) gibi platin grubu metalleri (PGM) içeren katalitik konvertörler, farklı oranlarda platin, paladyum ve rodyum elementlerine sahiptir. Bu farklı oranlara sahip olmak katalizör fiyatlarında da farkılıklara neden olmaktadır. 2020 yılında Pt, Pd ve Rh’a olan talep sırasıyla 215, 308 ve 31.2 ton olmuştur. Platin ihtiyacının %32’si, paladyum ihtiyacının %85’i ve rodyum ihtiyacının %90’ı otomotiv katalizör endüstrisi tarafından kullanılmıştır. Aynı yılda 33.7 ton Pt, 41.2 ton Pd ve 7.3 ton Rh otomobil katalitik konvertör geri dönüşümüyle tekrar kullanılmak üzere geri kazanılmıştır.

1 numaralı grafikten de görüşebileceği üzere son 15 yılda Pt, Pd ve Rh fiyatlarında bu metallere olan arz ve talepten dolayı büyük bir artışa olmuştur. Bu fiyat değişimleri ve emisyon mevzuatının sıkılaştırılması, talep üzerinde önemli bir etkiye sahip olan katalizörlerin kompozisyonlarını doğrudan etikledi. Arz açığı nedeniyle 2020-2021 döneminde Pd ve Rh fiyatları yükseldi.

Grafik 1

Tek bir katalitik konvertör içerisindeki Pt, Pd ve Rh oranlarına göre değerleri ortalama 100$ ile 1000$ arasında değişebilmektedir. Katalizörler homojen yapılara sahip olmadıkları için özellikle rafinerilere satımları öncesinde toz haline getirildikten sonra karıştırılmaktadır. Bu sayede katalizör satıcıları ve geri dönüşümcülerinin şunları yapabilmeleri önemlidir:

Her bir katalizör parçasını veya tozunun içerdiği Pt, Pd ve Rh oranlarını doğru tespit etmek
Doğru fiyata almak veya satmak
Hatalı, yanlış ve hileli malzemeleri tespit etmek

Karı en üst düzeye çıkarmak ve önemli mali kayıpları önlemek için kullanılmış otomotiv katalitik konvertörlerin Pt, Pd ve Rh içeriklerini anında doğru bir şekilde belirlemek çok değerlidir.

Thermo Scientific Niton XRF Analiz Cihazları

Otomotiv katalitik konvertörlerinde Pt, Pd ve Rh değerlerini doğru bir şekilde ölçmek için işletmelerin taleplerine göre farklı Niton XRF analiz cihazları modellerimizi önermekteyiz:

Niton XL2 501 modeli Pt, Pd ve Rh ölçümlerinde en ekonomik tercih olurken bu metallerin hızlı şekilde ayrışmasına yardımcı olmaktadır.
Niton XL3t 501 ve 801 modelleri ise Niton XRF analiz ciahzlarında orta seviyede bulunan 50kV X-Ray tüp voltaj değerine sahip olup Pd ve Rh’de daha yüksek performans için ikincil bir filtresi bulunmaktadır. Bu modelimiz katalizör uygulamalarında dünyada en çok tercih edilen Niton analiz cihazıdır.
Niton XL3t 951 ve 981 GOLDD+ analiz cihazları 50 kV X-Ray tüp voltajına ve SDD dedektöre sahip en yüksek teknolojiye sahip Niton XRF analiz cihazları modellerindendir. SDD dedektörü sayesinde magnezyum, alüminyum ve silisyum gibi düşük atom numaralı elementleri de ölçerken Pt, Pd ve Rh’de daha alt limitleri görebilmektedir.
Niton XL5 Plus modeli ise dünyadaki en üstün taşınabilir XRF analiz cihazıdır. 5W X-ray tüp gücüyle analiz performansı olarak rakibi bulunmamaktadır. Daha kısa analiz süreleriyle verimliliği arttırmaktadır.

Niton tarafından oluşturulmuş Otomotiv Katalizörü Modu, katalitik konvertör analizlerinde fundamental parametreleri(FP) kullanmaktadır. Bu FP kalibrasyon sayesinde tüm elementler otomatik olarak hesaplanarak elementlerin birbiri üzerindeki müdahaleleri engellenmektedir ve katalizör ölçümlerinde en uygun ölçüm yöntemidir. Katalizörlerde yüksek oranda bulunan nadir toprak elementlerinin, zirkonyumun ve kurşun gibi elementlerin ölçülmesi, Pt, Pd ve Rh için en doğru sonuçları elde etmede kritik bir öneme sahiptir.

Numune Hazırlama

Seramik substrat ile toplanan katalizörler, çelik kasadan petek yapılı seramiğin ekstraksiyonu olan bir ayrım işlemine tabi tutulur. Otomotiv katalizör malzemesi, çoğunlukla PGM içeren bir yıkama kaplaması ile kaplanmış kordiyerit olan bir seramik substrattan yapılır. Bu nedenle, tüm seramik sınıflandırılır, ezilir, öğütülür ve sıklıkla diğer katalizörlerle karıştırılır. Buna karşılık, metalik bir alt tabakaya sahip dönüştürücüler önce parçalanır veya öğütülür; daha sonra metal parçalar, mıknatıslar kullanılarak ve değerli metaller içeren yıkama kaplama tozundan sıyrılarak ayrılır. Bu zenginleştirme nedeniyle, metalik katalitik konvertörlerden gelen yıkama kaplamalarının PGM içeriği, seramikten yapılmış konvertörlere göre çoğunlukla çok daha yüksektir. Her iki durumda da malzemeler tipik olarak 250 um’den daha küçük partikül boyutuna toz haline getirilir, analiz için XRF kaplarına doldurulur ve bir test standına yerleştirilir.

Malzemeler maksimum 250 um’ye kadar toz haline getirilir ve analiz için XRF numune kaplarına veya numune torbalarına koyulur.

Sonuçlar

Piyasada bulunan bir sertifikalı referans numunenin analizine ilişkin sonuçlar Tablo 1’de verilmiştir. Niton XL5 Plus analiz cihazı ile ölçülen Pt, Pd ve Rh değerleri, sertifikalı değerlerle üstün şekilde uyuşmaktadır. 2. 3. ve 4. grafiklerde ICP ile alınan laboratuvar sonuçlarıyla Niton XL5 Plus analiz cihazından alınan sonuçları karşılaştırılmıştır. Yapılan her analizin süresi 120 saniyedir.

Laboratuvar sonuçlarıyla Niton XL5 Plus analiz cihazıyla alınan sonuçlar arasında yüksek bir doğrusal korelasyon bulunmaktadır. Bu nedenle oluşan lineer denklemlerin eğim ve R2 değerleri 1’e çok yakındır. Laboratuvar sonuçları ve Niton XL5 Plus arasındaki ortalama relatif fark Pt için %5, Pd için %3.9 ve Rh için %2.9 olarak hesaplanmaktadır. Bu sonuçlar, Ce, La, Zr, Pb, Fe veya Cr gibi elementleri de içeren 120’den fazla numuneden alınan sonuçlara göre hesaplanmış olup, matris değişikliklerine ve bazen çok yüksek konsantrasyonlara karşı Niton XRF analiz cihazlarının yüksek performanslarını göstermektedir.

Grafik 2

Grafik 3

Grafik 4

Performans Testleri

Thermo Fisher, köklü XRF şirketi Fluxana tarafından laboratuvar kodu #9 altında iki FLX-CRM 132 ve FLX-CRM 133 numunesini analiz etmek için düzenlenen bir performans testine laboratuvar olarak katıldı. Sonuçlar Tablo 2’de görülmektedir ve Thermo Fisher Niton XL3t 980 analiz cihazı (XL3t 951/981 ile aynı cihaz) kullanılarak elde edilen analizin mükemmel doğruluğunu gösteren Fluxana tarafından yayınlanan raporda gösterilmektedir.

Sonuç

Benzinli veya dizel araç fark etmeksizin her tür otomobil katalitik konvertörlerin platin, paladyum ve rodyum miktarlarının en doğru ölçümleri için taşınabilir Niton XRF analiz cihazları kullanılabilmektedir. Niton XRF analiz cihazları, otomotiv katalitik konvertörlerinin ticaretini ve geri dönüştürülmesini sağlayan kişi ve şirketler için en güvenilir analizleri sağlayan ideal bir araçlardır.