在石油化工行业,钼镍催化剂广泛应用于重油的加氢脱硫。催化剂在使用过程中,由于高温影响及有害物质的堆积吸附等,使其失活,然后发生了许多的废催化剂。据材料计算,全世界每年耗费的催化剂约80万t,我国工业催化剂的耗费量为7万t。从废加氢催化剂中收回有用金属,不只具有很好的经济效益,也有很重要的社会效益和环境效益。
国内许多学者研讨了钼的收回工艺,一般选用铵盐沉钼和酸沉钼,钼的收回率不高,废液处理难,对环境有污染。也有选用有机溶剂法萃取别离钼,但有机溶剂毒性大,提取杂乱,收回再利用费事。本文选用加碱焙烧-水浸来提取钼,然后用钙盐堆积钼的工艺收回钼,钼的收回率在80%以上,工艺简略且对环境污染很小。
一、实验
(一)实验质料
实验所用废催化剂来自某炼油厂,为黑色条状颗粒,其成分见表1。
表1 废催化剂首要元素成分(质量分数)/%
Mo
Ni
V
Fe
Al2O3
C
S
10.45
4.54
0.30
0.0056
47.93
3.25
7.96
(二)实验办法
1、加碱焙烧将废Mo-Ni/Al2O3催化剂先进行低温焙烧,烧掉其间的硫和碳,然后磨碎至100目(150μm),与Na2CO3以摩尔比n(Mo/Na2CO3)=1∶1.8混合均匀,于高温炉中焙烧反响,将硫化钼和硫化镍转为相应的氧化物,氧化钼进而生成盐,焙烧后为蓝色混合物。反响式如下:
2、浸取将焙烧后的混合物溶于水中,在90℃、拌和速度400r/min的条件下,浸取5h。此刻钼酸钠进入液相中,有很少数的铝也以铝酸钠方式进入液相。过滤、洗刷滤饼至中性,滤饼中的镍用酸溶法收回。
3、除杂浸取液中首要杂质是铝,由于钒含量很少(由于催化剂在使用过程中堆积到催化剂上),在高温焙烧过程中,钒根本提高了,所以不必沉钒。
调理pH值到8~9,使硅以硅酸镁方式除掉,再用调理pH值至6除掉浸取液中很少数的铝。洗刷数次,削减沉铝时钼的丢失。
4、沉钼将除杂后的溶液进行浓缩,钼以钼酸根方式存在于溶液中,调理pH值至8左右,滴加氯化钙溶液,钼以钼酸钙方式堆积下来。
5、滤渣处理将浸取过滤得到的滤渣与NaOH溶液在100℃反响3h,过滤,洗刷至中性。此刻大部分铝以偏铝酸盐方式存在于溶液中。然后将所得滤液进行沉铝。所得滤渣与混酸进行反响,使氧化镍转化为可溶性镍离子,还有少数的铝离子也进入溶液中。过滤,调理滤液pH=5~6,堆积铝离子,加热水稀释,趁热过滤,对堆积洗刷数次,削减镍离子的丢失。
将除掉铝离子的净化液加人Na2CO3水溶液调理pH值至 8.5~9.0,将镍离子以碳酸镍方式堆积。过滤,洗刷至中性。将滤饼用计量比的硫酸溶解,然后加热蒸腾、浓缩、冷却结晶,得到NiSO4·7H2O晶体。
(三)分析办法
钼含量测定按GB8638.10-88办法进行;钒含量测定按GB4698. 12-84办法进行;镍含量侧定按YS/T341.1-2006办法进行;铝含量测定按GB4102.8-83办法进行。
二、成果与评论
(一)焙烧条件的断定
焙烧过程中,焙烧温度、碱加人量和焙烧时刻对焙烧成果影响较大。
焙烧温度对钼浸取率的影响见表2。焙烧温度低时,焙烧不充沛,钼转化不高,影响收回率。焙烧温度高时,增加了氧的涣散速度,也即增加了反响速度,缩短反响时刻。反响温度过高,超越795℃时,由于钼的提高严峻,构成钼的丢失,对收回也晦气。
表2 焙烧温度对钼浸取率的影响
焙烧温度/℃
钼浸取率/%
600
81.62
650
89.00
700
98.77
750
94.80
800
89.32
焙烧温度为700℃时,碱参加量对钼收回率的影响见表3。碱加人量缺乏时,由于催化剂中的钼不能分解为可溶性盐,使钼的转化不高;碱加人量过多时,催化剂的载体氧化铝也许多反响,构成过滤困难,同时会带着必定量的钼,使钼的浸取率下降。因而,适合的碱参加量为n(Na2CO3/Mo)=1.8~2.0。
表3 碱参加量对钼提取率的影响
n(Na2CO3/Mo)
钼浸取率/%
1
80.65
1.3
88.29
1.5
93.20
1.8
96.57
2
96.60
焙烧温度为700℃时,焙烧时刻对钼提取率的影响见表4。焙烧物料有必定的厚度,在氧化过程中,存在空气中的氧由外至内和反响生成的二氧化硫气体由里及表的涣散。焙烧时刻缺乏,催化剂颗粒内部不能充沛反响。焙烧时刻过长,又会加重金属的提高丢失。由表4可见,适合的焙烧时刻为4h.
表4 焙烧时刻对钼提取率的影响
焙烧时刻/h
钼浸取率/%
2
85.21
3
87.32
4
91.37
5
93.05
(二)沉钼条件的断定
沉钼过程中,母液中钼的浓度、溶液的pH值、堆积剂的参加量对钼的堆积率影响如表5~7所示。
表5 母液中钼浓度对沉钼的影响
母液中钼浓度/(g·L-1)
钼收回率/%
5.54
20.76
10.96
34.59
14.95
46.34
20.05
55.30
实验条件:母液pH=4~5;n(CaCl2/Mo)=1.2。
表6 pH值对沉钼的影响
pH值
钼收回率/%
4~5
54.88
6~7
77.72
7~8
82.08
8~9
81.24
试班条件:母液中钼浓度为20 g/L;n(CaC12/Mo)=1.2。
表7 n (CaCl2/Mo)对沉钼的影晌
n(CaC12/Mo)
钼收回率/%
1
74.51
1.1
79.89
1.2
80.72
实验条件:母液中钼浓度为20 g/L;pH=8~9。
沉钼过程中,母液中钼浓度低时,构成堆积涣散在溶液中,不能堆积下来,收回率低;钼浓度高时,使堆积离子的集合速率增大,简略堆积下来。参加堆积剂前母液要坚持中性至弱碱性,由于在弱酸性条件下,MoO42-,会与H+结合构成HmoO4-,使得一部分钼保留在溶液中不能够堆积下来。在参加堆积剂过程中,堆积剂的量要过量10%~20%。以理论量参加堆积剂时,跟着堆积剂浓度下降,反响减慢,会使一部分MoO42-未堆积,若过量多,在焙烧过程中发生的硫酸盐会带到沉钼溶液中,然后构成硫酸钙堆积影响钼酸钙的纯度。
(三)碱液溶铝对沉镍的影响
假如浸取后得到的滤渣直接进行酸溶提镍,溶解后进行过滤很困难,由于简直一切的铝离子进入溶液,水解生成氢氧化铝,过滤时,细微的氢氧化铝胶状物阻塞了滤孔构成过滤困难。先用NaOH溶液将大部分铝溶出,再进行溶镍,既使溶镍后的过滤变得简略,也下降了在沉铝过程中镍的丢失。
三、结语
选用碱焙烧-水浸取法,从加氢废催化剂中提取钼工艺简略。适合提取条件为:废催化剂粒径-0.154mm,n (Na2CO3/Mo)=1.8,焙烧温度700℃,焙烧时刻4h,钼的浸取率达90%以上。在母液中钼浓度20g/L,pH7~9范围内,堆积剂过量10%~20%的情况下,钼的收回率达80%以上。
国内许多学者研讨了钼的收回工艺,一般选用铵盐沉钼和酸沉钼,钼的收回率不高,废液处理难,对环境有污染。也有选用有机溶剂法萃取别离钼,但有机溶剂毒性大,提取杂乱,收回再利用费事。本文选用加碱焙烧-水浸来提取钼,然后用钙盐堆积钼的工艺收回钼,钼的收回率在80%以上,工艺简略且对环境污染很小。
一、实验
(一)实验质料
实验所用废催化剂来自某炼油厂,为黑色条状颗粒,其成分见表1。
表1 废催化剂首要元素成分(质量分数)/%
Mo
Ni
V
Fe
Al2O3
C
S
10.45
4.54
0.30
0.0056
47.93
3.25
7.96
(二)实验办法
1、加碱焙烧将废Mo-Ni/Al2O3催化剂先进行低温焙烧,烧掉其间的硫和碳,然后磨碎至100目(150μm),与Na2CO3以摩尔比n(Mo/Na2CO3)=1∶1.8混合均匀,于高温炉中焙烧反响,将硫化钼和硫化镍转为相应的氧化物,氧化钼进而生成盐,焙烧后为蓝色混合物。反响式如下:
2、浸取将焙烧后的混合物溶于水中,在90℃、拌和速度400r/min的条件下,浸取5h。此刻钼酸钠进入液相中,有很少数的铝也以铝酸钠方式进入液相。过滤、洗刷滤饼至中性,滤饼中的镍用酸溶法收回。
3、除杂浸取液中首要杂质是铝,由于钒含量很少(由于催化剂在使用过程中堆积到催化剂上),在高温焙烧过程中,钒根本提高了,所以不必沉钒。
调理pH值到8~9,使硅以硅酸镁方式除掉,再用调理pH值至6除掉浸取液中很少数的铝。洗刷数次,削减沉铝时钼的丢失。
4、沉钼将除杂后的溶液进行浓缩,钼以钼酸根方式存在于溶液中,调理pH值至8左右,滴加氯化钙溶液,钼以钼酸钙方式堆积下来。
5、滤渣处理将浸取过滤得到的滤渣与NaOH溶液在100℃反响3h,过滤,洗刷至中性。此刻大部分铝以偏铝酸盐方式存在于溶液中。然后将所得滤液进行沉铝。所得滤渣与混酸进行反响,使氧化镍转化为可溶性镍离子,还有少数的铝离子也进入溶液中。过滤,调理滤液pH=5~6,堆积铝离子,加热水稀释,趁热过滤,对堆积洗刷数次,削减镍离子的丢失。
将除掉铝离子的净化液加人Na2CO3水溶液调理pH值至 8.5~9.0,将镍离子以碳酸镍方式堆积。过滤,洗刷至中性。将滤饼用计量比的硫酸溶解,然后加热蒸腾、浓缩、冷却结晶,得到NiSO4·7H2O晶体。
(三)分析办法
钼含量测定按GB8638.10-88办法进行;钒含量测定按GB4698. 12-84办法进行;镍含量侧定按YS/T341.1-2006办法进行;铝含量测定按GB4102.8-83办法进行。
二、成果与评论
(一)焙烧条件的断定
焙烧过程中,焙烧温度、碱加人量和焙烧时刻对焙烧成果影响较大。
焙烧温度对钼浸取率的影响见表2。焙烧温度低时,焙烧不充沛,钼转化不高,影响收回率。焙烧温度高时,增加了氧的涣散速度,也即增加了反响速度,缩短反响时刻。反响温度过高,超越795℃时,由于钼的提高严峻,构成钼的丢失,对收回也晦气。
表2 焙烧温度对钼浸取率的影响
焙烧温度/℃
钼浸取率/%
600
81.62
650
89.00
700
98.77
750
94.80
800
89.32
焙烧温度为700℃时,碱参加量对钼收回率的影响见表3。碱加人量缺乏时,由于催化剂中的钼不能分解为可溶性盐,使钼的转化不高;碱加人量过多时,催化剂的载体氧化铝也许多反响,构成过滤困难,同时会带着必定量的钼,使钼的浸取率下降。因而,适合的碱参加量为n(Na2CO3/Mo)=1.8~2.0。
表3 碱参加量对钼提取率的影响
n(Na2CO3/Mo)
钼浸取率/%
1
80.65
1.3
88.29
1.5
93.20
1.8
96.57
2
96.60
焙烧温度为700℃时,焙烧时刻对钼提取率的影响见表4。焙烧物料有必定的厚度,在氧化过程中,存在空气中的氧由外至内和反响生成的二氧化硫气体由里及表的涣散。焙烧时刻缺乏,催化剂颗粒内部不能充沛反响。焙烧时刻过长,又会加重金属的提高丢失。由表4可见,适合的焙烧时刻为4h.
表4 焙烧时刻对钼提取率的影响
焙烧时刻/h
钼浸取率/%
2
85.21
3
87.32
4
91.37
5
93.05
(二)沉钼条件的断定
沉钼过程中,母液中钼的浓度、溶液的pH值、堆积剂的参加量对钼的堆积率影响如表5~7所示。
表5 母液中钼浓度对沉钼的影响
母液中钼浓度/(g·L-1)
钼收回率/%
5.54
20.76
10.96
34.59
14.95
46.34
20.05
55.30
实验条件:母液pH=4~5;n(CaCl2/Mo)=1.2。
表6 pH值对沉钼的影响
pH值
钼收回率/%
4~5
54.88
6~7
77.72
7~8
82.08
8~9
81.24
试班条件:母液中钼浓度为20 g/L;n(CaC12/Mo)=1.2。
表7 n (CaCl2/Mo)对沉钼的影晌
n(CaC12/Mo)
钼收回率/%
1
74.51
1.1
79.89
1.2
80.72
实验条件:母液中钼浓度为20 g/L;pH=8~9。
沉钼过程中,母液中钼浓度低时,构成堆积涣散在溶液中,不能堆积下来,收回率低;钼浓度高时,使堆积离子的集合速率增大,简略堆积下来。参加堆积剂前母液要坚持中性至弱碱性,由于在弱酸性条件下,MoO42-,会与H+结合构成HmoO4-,使得一部分钼保留在溶液中不能够堆积下来。在参加堆积剂过程中,堆积剂的量要过量10%~20%。以理论量参加堆积剂时,跟着堆积剂浓度下降,反响减慢,会使一部分MoO42-未堆积,若过量多,在焙烧过程中发生的硫酸盐会带到沉钼溶液中,然后构成硫酸钙堆积影响钼酸钙的纯度。
(三)碱液溶铝对沉镍的影响
假如浸取后得到的滤渣直接进行酸溶提镍,溶解后进行过滤很困难,由于简直一切的铝离子进入溶液,水解生成氢氧化铝,过滤时,细微的氢氧化铝胶状物阻塞了滤孔构成过滤困难。先用NaOH溶液将大部分铝溶出,再进行溶镍,既使溶镍后的过滤变得简略,也下降了在沉铝过程中镍的丢失。
三、结语
选用碱焙烧-水浸取法,从加氢废催化剂中提取钼工艺简略。适合提取条件为:废催化剂粒径-0.154mm,n (Na2CO3/Mo)=1.8,焙烧温度700℃,焙烧时刻4h,钼的浸取率达90%以上。在母液中钼浓度20g/L,pH7~9范围内,堆积剂过量10%~20%的情况下,钼的收回率达80%以上。