含鎳鋁廢催化劑的回收利用

含鎳鋁廢催化劑的回收利用【摘要】含鐐鋁廢催化劑的回收利用中，回收Ni是重點(diǎn)，而往往忽視了Al的回收，本文全面設(shè)計(jì)了含鐐鋁廢催化劑的回收工藝，重點(diǎn)針對鋁的回收進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室研究，得到了最佳工藝條件?！娟P(guān)鍵詞】鐐鋁基;廢催化劑;硫酸鐐;氧化鋁;回收利用一、 概述工業(yè)生產(chǎn)催化過程中常采用多組分固體催化劑。隨著時(shí)間的推移，催化劑的某些組分在形態(tài)，結(jié)構(gòu)以及數(shù)量上會發(fā)生變化，導(dǎo)致催化劑失去活性，成為廢催化劑。廢催化劑中含有大量的有色金屬和貴金屬，必須加以禍?zhǔn)桌谩τ谌司Y源擁有率較低的我國來講，意義深遠(yuǎn)。含鋁鐐催化劑中最常見的是鐐鋁合金粉經(jīng)活化處理制得的蘭尼鐐觸媒，它是一種高活性催化劑。主要應(yīng)用于催化加氫反應(yīng)過程。如以氣態(tài)烴為原料的合成氨工業(yè)。對廢鐐觸媒回收后制得的晶體硫酸鐐，在電鍍、無機(jī)化工、有機(jī)合成、硬化油生產(chǎn)、印染、醫(yī)藥以及玻璃陶瓷等多方面有著廣泛的應(yīng)用。氫氧化鋁在紙張、油墨、美術(shù)顏料中作顏料和填料，在玻璃和搪瓷中作展色劑，還可制阻燃劑，制藥或作牙膏的基料。用氫氧化鋁進(jìn)一步制備的氧化鋁可制備活性氧化鋁、氧化鋁除氟劑等。二、 含鐐鋁基廢催化劑的回收工藝過程廢催化劑中針對鋁回收的工藝方案采用鈉鹽焙燒鐐觸媒，其主要是利用鈉鹽和氧化鋁反應(yīng)生成鋁酸鈉，使不溶性的氧化鋁轉(zhuǎn)化成為可溶于水的鋁酸鈉，再通過拜耳法生產(chǎn)得到工業(yè)氧化鋁，Ni、Fe等則成為不溶解鐐渣中，通過壓濾從溶液中分離出來，鐐渣中鐐含量由處理前的5%上升到10%左右，而氧化鋁則由60%以上下降到10%左右。通過這一步的處理，不僅充分回收了氧化鋁，而且最大程度的降低了后期鐐渣冶煉成本。主要工序及原理（1） 焙燒工序?qū)⒃戏胖帽簾隣t中焙燒至不冒煙。（2） 堿溶工序焙燒后的原料經(jīng)堿溶后，大部分氫氧化鋁被溶解。過濾后將濾液用硫酸調(diào)至pH=5.2時(shí)，溶液中的偏鋁酸鈉全部變?yōu)闅溲趸X沉淀，沉淀經(jīng)老化后過濾得氫氧化鋁粗品，進(jìn)一步處理可得氫氧化鋁產(chǎn)品和氧化鋁產(chǎn)品。（3） 酸溶酸溶過程中，鈣、鎂與硫酸作用生成硫酸鈣沉淀進(jìn)入浸渣，而鐵、鈦及少量鋁會與鎳一起溶解進(jìn)入浸出液，利用上述雜質(zhì)形成氫氧化物沉淀pH比氫氧化鎳沉淀pH低的性質(zhì)，在氫氧化鎳形成之前可通過水解沉淀的方法將這些雜質(zhì)除去，以達(dá)到分離提純的目的。（4） 除雜硫酸鎳除雜工藝主要是利用金屬硫酸鹽的水解作用不同而達(dá)到與雜質(zhì)分離的目的。分別將溶液的pH值調(diào)至4.1，5.2,6.2,6.7就可以使Fe3+，Al3+，Cr2+，Ni2+水解完全而生成相應(yīng)的氫氧化物沉淀，通過過濾而除掉。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容預(yù)處理將廢催化劑在焙燒爐中高溫下保持1.5h，然后將廢催化劑在堿液中浸泡3h以上，使溶液的pH維持在10左右。過濾后將pH調(diào)至5.5,過濾得氫氧化鋁粗品，經(jīng)水洗，烘干得氫氧化鋁成品。堿溶后水洗用硫酸溶解。當(dāng)pH為2?3時(shí)，反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)。按工序2.4中的要求進(jìn)行除雜，進(jìn)行三次，結(jié)晶，甩干，脫水后得晶體硫酸鎳。鎳回收率達(dá)92%，鋁回收率達(dá)85%。影響因素分析（1）焙燒溫度的影響做焙燒溫度單因素對比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。表1不同焙燒溫度對鋁回收率的影響編號溫度焙燒后物料溶出后物料鋁回收率（%）質(zhì)量（g）氫氧化鋁（%）質(zhì)量（g）氫氧化鋁（%）12001019.218.714.1839.5411001018.578.24.7381.1210001017.377.94.6081.069001017.638.06.4373.4267001015.628.38.9855.13可以看出，從鋁的回收率和經(jīng)濟(jì)方面來考慮，800°C是進(jìn)行鋁回收的最佳焙燒溫度。（2） 焙燒時(shí)間的影響做焙燒時(shí)間單因素對比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。表2不同焙燒時(shí)間對鋁的回收率的影響編號焙燒時(shí)間焙燒后物料溶出后物料鋁回收率（%）質(zhì)量（g）氫氧化鋁（%）質(zhì)量（g）氫氧化鋁（%）20min1017.587.93.9683.7940min1017.567.93.5784.9980min1016.837.93.8983.81110min1016.967.93.9283.65可以看出，焙燒時(shí)間的延長不會導(dǎo)致鋁回收率的提高。因此，實(shí)驗(yàn)中的焙燒時(shí)間定為40min。（3） 碳酸鈉添加量的影響做碳酸鈉的添加量單因素對比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示。表3不同碳酸鈉添加量對鋁的回收率的影響編號Na/Al（摩爾比）焙燒后物料溶出后物料鋁回收率（%）質(zhì)量（g）氫氧化鋁（%）質(zhì)量（g）氫氧化鋁（%）0.91017.818.715.3428.6541.51018.357.84.2885.20可以看出，碳酸鈉的添加量按Na/Al=1.3添加較為合適。（4） 溶出溫度的影響做溶出溫度單因素對比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4所示。表4不同溶出溫度鋁的回收率編號溶出溫度（°C）焙燒后物料溶出后物料鋁回收率（%）質(zhì)量（g）氫氧化鋁（%）質(zhì)量（g）氫氧化鋁（%）55?601016.498.26.2373.9265?701016.498.06.2581.3285?901016.498.05.5184.8495?1001016.498.05.6883.38可以看出，最佳的溶出溫度為85?90C之間。（5） 溶出時(shí)間的影響做溶出時(shí)間單因素對比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表5所示。表5不同溶出時(shí)間鋁的回收率編號溶出時(shí)間焙燒后物料溶出后物料鋁回收率（%）質(zhì)量（g）氫氧化鋁（%）質(zhì)量（g）氫氧化鋁（%）5min1016.688.25.8173.3910min1016.688.14.6379.43可以看出，最佳的溶出時(shí)間為15min。綜上所述，對于含鎳鋁廢催化劑的回收工藝的設(shè)計(jì)主要有：焙燒、堿溶、酸溶、除雜等工序。而對鋁回收而言，最佳工藝條件為：焙燒溫度800°C，焙燒時(shí)間40min，碳酸鈉按Na/Al=1.3添加;溶出溫度85?90C之間，溶出時(shí)間15min。參考文獻(xiàn)天津化工研究院.化工產(chǎn)品手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1989：153-474.孫錦宜等.廢催化劑回收利用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001：1-44張曉杰，蘇宏，王進(jìn)軍.含鎳廢催化劑的回收利用[J].化工環(huán)保，2002,22(2)：35-37.王敏.從廢