專利名稱:一種從廢鋁基釩鉬鎳催化劑中回收金屬氧化物的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種從廢鋁基釩鉬鎳催化劑中回收金屬氧化物的方法。
背景技術(shù):
鋁基催化劑,是指以氧化鋁為載體,將活性成分貴金屬或鎳、鈷、釩、鉬等 金屬或其氧化物固著于氧化鋁上的一種催化劑,也稱為觸媒劑。在石油化工工 業(yè)中,目前一般是采用鋁基鉬催化劑對原油進(jìn)行脫硫作業(yè),在脫硫作業(yè)過程中, 鋁鉬催化劑會從原油中吸附大量的釩、鎳以及磷和鐵等雜質(zhì)元素,導(dǎo)致鋁基鉬 催化劑中毒成為廢鋁基釩鉬鎳催化劑而廢棄,據(jù)調(diào)査目前,石油化工部門因脫 硫作業(yè)淘汰廢棄的廢鋁基釩鉬鎳催化劑數(shù)量非常大,成為廢料長期堆放閑置, 這種"廢渣"公害污染環(huán)境,己嚴(yán)重破壞周邊地區(qū)生態(tài)環(huán)境。據(jù)測定這種因 吸附大量釩、鎳、磷和鐵等元素而中毒廢棄的廢鋁基釩鉬鎳催化劑中大約含有
五氧化二釩16%、含鎳4%、磷0.01%、鉬2.5%,石油化工部門進(jìn)行原油脫硫作 業(yè)淘汰廢棄的大量的廢鋁基釩鉬鎳催化劑正是冶金部門需要開發(fā)利用的寶貴的 資源。世界上每年產(chǎn)生的廢鋁基釩鉬鎳催化劑大約有200萬t,為制造這些催化劑 耗用了大量貴金屬、有色金屬或其氧化物,催化劑中有用金屬的含量與礦石中相 應(yīng)金屬的含量相當(dāng),甚至高于礦石中金屬的含量。目前,隨著世界礦產(chǎn)資源的不 斷開采,富礦日益枯竭,貧礦處理成本越來越高,日益嚴(yán)重的環(huán)境問題也受到各 國的重視。因而世界上許多國家都非常重視二次資源的綜合利用,以緩解國內(nèi)資 源不足和改善環(huán)境狀況,許多國家更是明確立法規(guī)定,確認(rèn)廢鋁基釩鉬鎳催化劑 為環(huán)境污染物,在排放前必須對其進(jìn)行處理。由于廢鋁基釩鉬鎳催化劑中潛在的 巨大價(jià)值,國外從資源充分利用及環(huán)保角度考慮,開發(fā)出焙燒一有機(jī)物萃取技 術(shù),從廢鋁基釩鉬鎳催化劑中提取釩、鉬、鎳、鋁等多種金屬,但該工藝復(fù)雜,溶 劑回收費(fèi)用高,不易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。國內(nèi)大多只回收廢料中的1種或2種有用金屬,主要是釩鉬,對其綜合回收利用較少。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種從廢鋁基釩鉬鎳催化劑中回收金屬 氧化物的方法,目的是將對廢鋁基催化劑中的金屬元素進(jìn)行規(guī)模化的綜合回收。
為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采取的技術(shù)方案為 一種從廢鋁基釩鉬鎳催化劑 中回收金屬氧化物的方法,其特征在于所述的生產(chǎn)方法包括如下步驟
(1) 將粉碎后的廢鋁基釩鉬鎳催化劑與強(qiáng)堿混合均勻,強(qiáng)堿與廢鋁基釩鉬 鎳催化劑(按A1203計(jì))的摩爾比為2 4: 1;
(2) 混合好的廢鋁基釩鉬鎳催化劑和強(qiáng)堿,進(jìn)行高溫焙燒,溫度為700-1200
。C,恒溫為3 6小時(shí);
(3) 熱水浸出燒結(jié)塊粉碎后用熱水逆流洗滌焙燒后的熟料,用水量為液
固重量比5 10: 1,溫度為80 100。C,時(shí)間0.5 3小時(shí);
(4) 酸化處理使用強(qiáng)酸調(diào)節(jié)溶液酸度至PH為4.8 5.2,沉淀過濾,得沉 淀物A1(0H)3粗品和含有釩、鉬、鎳金屬化合物的濾液。
所述的粉碎后的廢鋁基釩鉬鎳催化劑進(jìn)行氧化,加一定量的氫氧化鈉,氫 氧化鈉與廢鋁基釩鉬鎳催化劑(按Ah03計(jì))的摩爾比為2 4: 1,將廢鋁基釩鉬
鎳催化劑與氫氧化鈉充分混勻。
所述的混合均勻的廢鋁基釩鉬鎳催化劑與氫氧化鈉在回轉(zhuǎn)窯或反應(yīng)爐中進(jìn) 行高溫焙燒,溫度為700 1200'C,恒溫3 6小時(shí),廢鋁基釩鉬鎳催化劑中氧化 鋁為主要成分,Ab03為兩性氧化物,可與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿反應(yīng),但剛玉型的Y-Al203 只與熔融狀態(tài)的堿反應(yīng),釩、鉬也可與高溫狀態(tài)下的堿反應(yīng),高溫焙燒以硫化 物形式存在的鎳、低價(jià)釩、鋁被氧化為高價(jià)態(tài),并與氫氧化鈉反應(yīng)形成水溶性 釩酸鈉和鉬酸鈉,釩鉬的轉(zhuǎn)化率大于95%;氧化鋁則反應(yīng)生成鋁酸鈉,氧化鋁 的轉(zhuǎn)化率大于98%。主要反應(yīng)方程式如下Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H20 V205+6NaOH=2Na3V04+3H2O Mo03+ 2Na0H=Na2MoO4+H20;
所述的燒結(jié)塊粉碎后,放入沸騰狀態(tài)的熱水中進(jìn)行溶解,鋁酸鈉、釩酸鈉、 鉬酸鈉溶于沸水中,該熱水系逆流洗滌鎳渣或洗滌氫氧化鋁晶體之洗滌水,其 用量為液固重量比5 10: 1,溫度為水沸騰溫度,時(shí)間0.5 3時(shí),濾渣用相同比 例熱水逆流洗滌2 3次。
所述的過濾后的濾液用H2S04將pH調(diào)至5.2時(shí),溶液中的NaA102全部變 為Al (OH) 3沉淀,沉淀過濾得Al(OH)3粗品,用軟水或自來水逆流洗滌至洗 液為中性,可得Al(OH)3產(chǎn)品。
所述的含有釩、鉬、鎳金屬化合物的濾液加入硫酸,調(diào)節(jié)pH值為6.5 7.5 后,加入銨鹽,其用量為溶液中V: ,+=1:1.5 2(摩爾比),溶液中的Na3V04 轉(zhuǎn)化為NH4V03析出,過濾得沉淀物偏釩酸銨。
在450 65(TC,氧化氣氛條件下,熱分解偏釩酸銨,獲得五氧化二釩。
所述的過濾偏釩酸銨后的濾液用成分為磷酸三丁醋和煤油,體積比為20~30: 80-70的萃取劑萃取制得萃取液,萃取液用濃鹽酸洗滌和反萃后,得到反萃液, 分離反萃液制成鉬酸銨。
過濾偏釩酸銨后的濾液用萃取劑萃取,得萃余液和負(fù)載萃取劑,負(fù)載萃取 劑用濃鹽酸洗滌和反萃后,得到反萃液、洗滌液和再生萃取劑,反萃液進(jìn)一步 分離,制成鉬酸銨。
濾渣水浸,水浸后的濾渣用硫酸將pH值調(diào)至4.1 6.2,使濾液中的雜質(zhì)Fe3+、 Al3+、 Cr2+生成相應(yīng)的氫氧化物沉淀,過濾,將濾液濃縮、甩干制得晶體硫酸鎳。
濾渣用體積比為5~10%的硫酸進(jìn)行浸出,酸浸回收鎳,操作溫度為80-100 'C,液固比4 8: 1,浸出時(shí)間5 10小時(shí)。反應(yīng)的方程式分別為Ni+H2S04=NiSO4+H2NiO+H2S04=NiSO4+H2O。
所述的過濾含有硫酸鎳的溶液進(jìn)行雜質(zhì)的分離,其工藝主要是利用金屬硫酸鹽的水解作用不同而達(dá)到的,其中Fe3+、 Al3+、 C,等離子分別將pH值調(diào)至4.1 6.2就可以使F^+、 Al3+、 Cr2+生成相應(yīng)的氫氧化物沉淀除去,其反應(yīng)如下
Fe2S04+H20-Fe(OH)31+H2S04
A12(S04)+H20-AI(OH)3 "H2S。4
CrS04+H20- Cr(OH)2"H2S04
所述的沉淀出Fe3+、 Al3+、 C +的濾液,用硫酸將pH調(diào)節(jié)為2 3,濃縮結(jié)晶,甩干、脫水后得晶體硫酸鎳。
所述的高溫焙燒,在回轉(zhuǎn)窯或反應(yīng)爐中進(jìn)行。
所述的與廢鋁基釩鉬鎳催化劑混合的強(qiáng)堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
一種從廢鋁基釩鉬鎳催化劑中回收金屬氧化物的方法,與現(xiàn)有技術(shù)相比,對廢鋁基釩鉬鎳催化劑中的金屬元素進(jìn)行綜合回收,該方法將作為載體占催化劑60%以上的氧化鋁進(jìn)行了回收,廢鋁基釩鉬鎳催化劑因吸附大量釩、鎳、磷和鐵等元素,已造成公害并污染環(huán)境,嚴(yán)重破壞周邊地區(qū)生態(tài)環(huán)境,綜合回收,改善了環(huán)境狀況,創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)效益,二次資源的綜合利用,對環(huán)境進(jìn)行了保護(hù),緩解了國內(nèi)資源不足;該回收方法工藝簡單,回收成本低,適合規(guī)?;褂?。
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。圖l為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面通過對具體實(shí)施例的描述,對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
一種從廢鋁基釩鉬鎳催化劑中回收金屬氧化物的方法,將廢鋁基釩鉬鎳催化劑粉碎,與氫氧化鈉混合均勻,高溫焙燒,以硫化物形式存在的鎳、低價(jià)釩、鋁被氧化為高價(jià)態(tài),并與氫氧化鈉反應(yīng)形成水溶性釩酸鈉和鉬酸鈉。實(shí)施例1
圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
1) 將粉碎后的廢鋁基釩鉬鎳催化劑與一定量的氫氧化鈉充分混合,氫氧化
鈉與廢鋁基釩鉬鎳催化劑(按A1203計(jì))的摩爾比為2.6: 1;
2) 將混合好的物料在回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行高溫焙燒,溫度為70(TC,恒溫6小時(shí),釩、鉬的轉(zhuǎn)化率分別為96.3%、 97.1%,鋁的轉(zhuǎn)化率97.5%;主要反映方程式如下
Al 2O3+2NaOH=2NaAlO2+H20V205+6NaOH=2Na3V04+3H2OMo03+ 2Na0H=Na2MoO4+H20o
3) 燒結(jié)塊粉碎后用8(TC溫度熱水逆流洗滌,液固重量比5: 1,時(shí)間3小時(shí);鋁酸鈉、釩酸鈉、鉬酸鈉全部轉(zhuǎn)入液相,濾渣主要為不溶鎳渣,鎳富集比為5左右。
4) 過濾分離水浸液,將濾液用H2S(U調(diào)至pH= 5.2時(shí),溶液中的NaA102全部變?yōu)锳l (OH) 3沉淀,沉淀過濾得Al(OH)3粗品,用軟水或自來水逆流洗滌Al (OH) 3沉淀至洗液為中性,可得Al(OH)3產(chǎn)品,經(jīng)分析Al(OH)3純度達(dá)99%以上。
5) 過濾A1 (OH) 3沉淀后的濾液調(diào)節(jié)pH值為6.5,加入銨鹽,其用量為溶液中V: NH/為1:1.5 (摩爾比),溶液中的Na3V04轉(zhuǎn)化為NH4VO3析出,過濾獲得偏釩酸銨,經(jīng)分析偏釩酸銨純度達(dá)99.2%以上,在650'C,氧化氣氛條件下焙燒,偏釩酸銨分解,獲得五氧化二釩產(chǎn)品,經(jīng)分析其純度達(dá)99.5%以上。
6) 過濾偏釩酸銨后的濾液用萃取劑萃取,萃取劑成分為磷酸三丁醋、煤油,體積比為20:80,得萃余液和負(fù)載萃取劑,負(fù)載萃取劑用濃鹽酸洗滌和反萃后,得到反萃液、洗滌液和再生萃取劑,反萃液進(jìn)一步分離,制成鉬酸銨,純度達(dá)98.6%以上。
7) 步驟4中過濾得到的濾渣,用體積比為5%的硫酸酸浸回收鎳,溶液溫度為10(TC,液固比8: 1,浸出時(shí)間10小時(shí),鎳的浸出率達(dá)到98.1%,反應(yīng)方程式如下
Ni+H2S04=NiSO4+H2
NiO+H2S04=NiSO4+H2O所得溶液為硫酸鎳溶液,利用金屬硫酸鹽的水解作用達(dá)到與雜質(zhì)Fe3+、 Al3+、 Cr2+等離子分離的目的,分別將溶液的pH值調(diào)至4.1、 5.2、 6.2使F^+、 Al3+、 Cr2+水解完全而生成相應(yīng)的氫氧化物沉淀除去;反應(yīng)方程式如下
Fe2S04+H20=Fe(OH)3 +H2S04
A12(S04)+H20 =AI(OH)3 +H2S04
CrS04+ H20 =Cr(OH)2+H2S04將所得溶液用硫酸調(diào)節(jié)pH為2,濃縮結(jié)晶,甩干、脫水后得晶體硫酸鎳,純度達(dá)98.7%。實(shí)施例2
1) 將廢鋁基釩鉬鎳催化劑與氫氧化鈉充分混合,廢鋁基釩鉬鎳催化劑與氫氧化鈉(按Al20s計(jì))的摩爾比為3.4: 1。
2) 將混合好的物料在回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行高溫焙燒,溫度為100(TC,恒溫4.5小時(shí),釩、鉬的轉(zhuǎn)化率分別為96.8%、 97.3%,鋁的轉(zhuǎn)化率98.5%;3) 燒結(jié)塊粉碎后用熱水逆流洗滌,水用量為液固重量比7.5: 1,溫度為90'C溫度,時(shí)間2.5小時(shí),鋁酸鈉、釩酸鈉、鉬酸鈉全部轉(zhuǎn)入液相。
4) 過濾分離,沉淀制得Al(OH)3實(shí)施例1同,純度達(dá)99.2%以上。
5) 過濾A1 (OH) 3沉淀的濾液調(diào)節(jié)pH值為6.9,加入銨鹽,其用量為溶液中V: NH/為1:1.8 (摩爾比),溶液中的Na3V04轉(zhuǎn)化為NH4VO3析出,過濾獲得偏釩酸銨,經(jīng)分析偏釩酸銨純度達(dá)99.3%以上,在580'C,氧化氣氛條件下焙燒,偏釩酸銨分解,獲得五氧化二釩產(chǎn)品,純度達(dá)99.5%以上。
6) 過濾偏釩酸銨后的濾液用萃取劑萃取,萃取劑成分為磷酸三丁醋、煤油,體積比為25:75,得萃余液和負(fù)載萃取劑,負(fù)載萃取劑用濃鹽酸洗漆和反萃后,得到反萃液、洗滌液和再生萃取劑,反萃液進(jìn)一步分離,制成鉬酸銨,純度達(dá)到98.8%。
7) 步驟4分離出的濾渣,用體積比為8%的硫酸酸浸回收鎳,溶液溫度為90°C,液固比6: 1,浸出時(shí)間7小時(shí),分別將溶液的pH值調(diào)至4.1、 5.2、 6.2使F^+、 Al3+、 C產(chǎn)水解完全而生成相應(yīng)的氫氧化物沉淀除去;將所得溶液用硫酸調(diào)節(jié)pH為2.5,濃縮結(jié)晶,甩干、脫水后得晶體硫酸鎳,純度達(dá)99.1%。實(shí)施例3
1) 將廢鋁基釩鉬鎳催化劑與氫氧化鈉充分混合,廢鋁基釩鉬鎳催化劑與氫氧化鈉(按Al203計(jì))的摩爾比為4: 1。
2) 混合好的廢鋁基釩鉬鎳催化劑和氫氧化鈉,進(jìn)行高溫焙燒,溫度為1200°C,恒溫為3小時(shí),釩、鉬的轉(zhuǎn)化率分別為97.6°/。、 98.7%,鋁的轉(zhuǎn)化率99.5%。
3) 燒結(jié)塊粉碎后用熱水逆流洗滌,水用量為液固重量比10: 1,溫度為100-C溫度,時(shí)間0.5小時(shí),鋁酸鈉、釩酸鈉、鉬酸鈉全部轉(zhuǎn)入液相。
4) 過濾分離水浸液,沉淀制得Al(OH)3實(shí)施例1同。
5) 過濾A1 (OH) 3沉淀后的濾液調(diào)節(jié)pH值為7.5,加入銨鹽,其用量為溶液中V: NH/為1:2 (摩爾比),溶液中的Na3V04轉(zhuǎn)化為NH4VO3析出,過濾獲得偏釩酸銨,經(jīng)分析偏釩酸銨純度達(dá)99.3%以上,在45(TC,氧化氣氛條件下焙燒,偏釩酸銨分解,獲得五氧化二釩產(chǎn)品,純度達(dá)99.5%以上。
6) 過濾偏釩酸銨后的濾液用萃取劑萃取,萃取劑成分為磷酸三丁醋、煤油,體積比為30:70,得萃余液和負(fù)載萃取劑,負(fù)載萃取劑用濃鹽酸洗滌和反萃后,得到反萃液、洗滌液和再生萃取劑,反萃液進(jìn)一步分離,制成鉬酸銨,純度達(dá)99.1%以上。
7) 步驟4分離出的濾渣,用體積比為10%的硫酸酸浸回收鎳,溶液溫度為80°C,液固比4: 1,浸出時(shí)間5小時(shí),分別將溶液的pH值調(diào)至4.1、 5.2、 6.2使F^+、 Al3+、 02+水解完全而生成相應(yīng)的氫氧化物沉淀除去;將所得溶液用硫酸調(diào)節(jié)pH為2.5,濃縮結(jié)晶,甩干、脫水后得晶體硫酸鎳,純度達(dá)99.5%。
從廢鋁基釩鉬鎳催化劑中回收提取釩、鉬、鎳、鋁的結(jié)果釩的回收率達(dá)到92.5%,鉬的回收率達(dá)到91.2%,鎳的回收率達(dá)到98.3% (按溶入浸出液的量計(jì)),鋁的回收率達(dá)到91.5%。
本發(fā)明可用不違背本發(fā)明的精神或主要特征的具體形式來概述。上述實(shí)施方案僅是對本發(fā)明的說明而不能限制本發(fā)明,因此,與本發(fā)明的權(quán)利要求書相當(dāng)?shù)暮x和范圍內(nèi)的任何改變,都應(yīng)認(rèn)為是包括在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種從廢鋁基釩鉬鎳催化劑中回收金屬氧化物的方法,其特征在于所述的生產(chǎn)方法包括如下步驟(1)將粉碎后的廢鋁基釩鉬鎳催化劑與強(qiáng)堿混合均勻,強(qiáng)堿與廢鋁基釩鉬鎳催化劑(按Al2O3計(jì))的摩爾比為2~4∶1;(2)混合好的廢鋁基釩鉬鎳催化劑和強(qiáng)堿,進(jìn)行高溫焙燒,溫度為700~1200℃,恒溫為3~6小時(shí);(3)熱水浸出燒結(jié)塊粉碎后用熱水逆流洗滌焙燒后的熟料,用水量為液固重量比5~10∶1,溫度為80~100℃,時(shí)間0.5~3小時(shí);(4)酸化處理使用強(qiáng)酸調(diào)節(jié)溶液酸度至PH為4.8~5.2,沉淀過濾,得沉淀物Al(OH)3粗品和含有釩、鉬、鎳金屬化合物的濾液。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從廢鋁基釩鉬鎳催化劑中回收金屬氧化物的方法,其特征在于所述的含有釩、鉬、鎳金屬化合物的濾液加入硫酸,調(diào)節(jié)pH值為6.5 7.5后,加入銨鹽,其用量為溶液中V:麗4+=1:1.5 2(摩爾比),溶 液中的Na3V04轉(zhuǎn)化為NH4V03析出,過濾得沉淀物偏釩酸銨。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種從廢鋁基釩鉬鎳催化劑中回收金屬氧化物的 方法,其特征在于所述的過濾偏釩酸銨后的濾液用成分為磷酸三丁醋和煤油, 體積比為20 30: 80~70的萃取劑萃取制得萃取液,萃取液用濃鹽酸洗滌和反萃 后,得到反萃液,分離反萃液制成鉬酸銨。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種從廢鋁基釩鉬鎳催化劑中回收金屬氧化物的 方法,其特征在于濾渣水浸,水浸后的濾渣用硫酸將pH值調(diào)至4.1-6.2,使 濾液中的雜質(zhì)F^+、 Al3+、 Cr2+生成相應(yīng)的氫氧化物沉淀,過濾,將濾液濃縮、 甩干制得晶體硫酸鎳。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種從廢鋁基釩鉬鎳催化劑中回收金屬氧化物的方法,其特征在于所述的硫酸濃度為體積比5~10%的酸。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種從廢鋁基釩鉬鎳催化劑中回收金屬氧化物的 方法,其特征在于所述的水浸濾渣操作溫度為80 10(TC,液固比4 8: 1,浸 出時(shí)間5~10小時(shí)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從廢鋁基釩鉬鎳催化劑中回收金屬氧化物的方法,其特征在于所述的高溫焙燒,在回轉(zhuǎn)窯或反應(yīng)爐中進(jìn)行。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從廢鋁基釩鉬鎳催化劑中回收金屬氧化物的方法,其特征在于所述的與廢鋁基釩鉬鎳催化劑混合的強(qiáng)堿為氫氧化鈉或氫 氧化鉀。
全文摘要
一種從廢鋁基釩鉬鎳催化劑中回收金屬氧化物的方法,步驟如下將廢鋁基釩鉬鎳催化劑粉碎,與氫氧化鈉混合均勻,高溫焙燒,溫度為700~1200℃,恒溫為3~6小時(shí),燒結(jié)塊粉碎后用熱水逆流洗滌鎳渣或洗滌氫氧化鋁晶體,液固重量比5~10∶1,溫度為80~100℃,時(shí)間0.5~3小時(shí),酸浸沉淀過濾得Al(OH)<sub>3</sub>,濾液加入銨鹽,過濾得偏釩酸銨,過濾偏釩酸銨后的濾液萃取鉬,酸浸回收鎳,過濾液水解除去鎳中的雜質(zhì),濃縮、甩干制得晶體硫酸鎳;綜合回收,改善了環(huán)境狀況,創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)效益,二次資源的綜合利用,緩解了國內(nèi)資源不足,對環(huán)境進(jìn)行了保護(hù);該回收方法工藝簡單,回收成本低,適合規(guī)?;褂?。
文檔編號C22B7/00GK101457296SQ200810155859
公開日2009年6月17日 申請日期2008年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月17日
發(fā)明者王有權(quán), 竇春光, 沖 魯, 黃文江 申請人:蕪湖人本合金有限責(zé)任公司