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(duì)鋁的回收進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室研究，得到了最佳工藝條件。【關(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(guò)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(huì)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?。?duì)于人均資源擁有率較低的我國(guó)來(lái)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(guò)程。如以氣態(tài)烴為原料的合成氨工業(yè)。對(duì)廢鐐觸媒回收后制得的晶體硫酸鐐，在電鍍、無(wú)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(guò)程廢催化劑中針對(duì)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(guò)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(guò)壓濾從溶液中分離出來(lái)，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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(huì)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(guò)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(guò)過(guò)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(guò)濾后將pH調(diào)至5.5,過(guò)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(duì)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(duì)鋁回收率的影響編號(hào)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(lái)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(duì)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(duì)鋁的回收率的影響編號(hào)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(zhǎng)不會(huì)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(duì)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(duì)鋁的回收率的影響編號(hào)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(duì)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(hào)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(duì)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(hào)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(duì)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(duì)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(cè)[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