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石油加氢废催化剂中有价金属的综合回收利用
作 者: 许傲云
导 师: 赵曙辉
学 校: 东华大学
专 业: 应用化学
关键词: 废催化剂 钨 镍 铝 钠化焙烧 酸浸动力学 活化能
分类号: X703
类 型: 硕士论文
年 份: 2014年
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内容摘要
催化剂被广泛应用于石油炼制与化工行业,现代化工生产中约有80%的反应离不开相应的催化剂。催化剂中通常含有铝硅载体,如钼、钻、钒、镍等稀有金属,这些金属具有特殊的结构和活性,可以提高原料的去杂率,例如,金属钒可以极大地提高原料加氢脱硫、脱氮、脱金属的效率。近几年来,为了满足日益增长的超低硫燃料的需要,对催化剂的石油加氢能力不断提高,催化剂经过几次循环再生利用,导致其活性下降或有些催化剂永久性中毒,使其不再具有可再生利用的价值。因此,每年有大量的废催化剂排放,但废催化剂中仍然含有相当数量的有色金属或贵金属,如果直接排放既会造成资源的浪费,也会对环境造成极大的污染,开展废催化剂的综合回收,不仅有利于减少环境污染,实现资源的循环利用,同时也具有一定的经济效益。本文所研究的废催化剂中含有相当数量的钨,其次是镍和铝,因而具有很大的回收利用价值和经济效益。本文采用钠化焙烧—水浸提取钨和酸浸提取镍、铝工艺,对废催化剂中的钨、镍和铝进行回收,确定了钨、镍和铝回收过程的影响因素及最佳工艺条件。为了探讨镍的浸出规律,本文还对提取镍的酸浸过程动力学进行了研究。废催化剂原料采用钠化焙烧—水浸实验确定了提取的W03的最佳工艺条件:Na2CO3的加入量为W03理论量的6倍,混合物料在750℃下钠化焙烧4h,焙料在固液比为1:4,在90℃下水浸2h,W03的浸出率可达到95%以上。W03的回收率为90.85%,产品的纯度为96.3%。镍和铝在浸出渣中得到富集,用硫酸溶液对渣浸出,得到最佳浸出条件为硫酸质量分数为30%,浸出时间为4h,固液比为1:8,浸出温度为85℃,镍和铝的浸出率分别为98.27%和90%。并将镍铝分离得到镍的回收率为94.3%,铝的总回收率达到了92.6%。实验制备的硫酸镍纯度为98.5%,符合工业质量标准,氧化铝的纯度为94.5%。采用硫酸作为浸出剂对镍渣进行了酸浸动力学研究,研究结果表明:物料粒度、硫酸浓度、反应温度等因素对镍的浸出率有较大影响。通过对实验数据进行线性回归,得出了镍的酸浸动力学方程式,镍的硫酸浸出过程属于扩散控制模型,与扩散控制动力学方程式相吻合,浸出反应的表观活化能为15.95kJ/mol。
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全文目录
摘要 5-7 ABSTRACT 7-9 目录 9-11 第一章 文献综述 11-22 1.1 引言 11-12 1.2 钨资源 12-13 1.3 镍资源 13-15 1.4 铝资源 15-16 1.5 废催化剂中有价金属回收的意义 16-17 1.6 从废催化剂中回收有价金属的工艺 17-20 1.7 本课题的研究意义、内容及创新点 20-22 第二章 仪器、药剂和工艺流程的选取 22-29 2.1 主要试剂 22 2.2 主要仪器与设备 22-23 2.3 测试方法和分析手段 23-26 2.4 物料的来源和成分分析 26-27 2.5 研究方法 27-29 第三章 钨回收的实验研究 29-44 3.1 引言 29 3.2 实验原理 29-31 3.3 焙烧单因素实验的影响和分析 31-33 3.4 焙烧正交实验 33-35 3.5 水浸单因素实验的影响和分析 35-37 3.6 水浸正交实验 37-39 3.7 钨酸钠溶液的净化除杂 39-41 3.8 制备钨酸钙沉淀 41-42 3.9 制取钨酸 42 3.10 三氧化钨的制备 42 3.11 本章小结 42-44 第四章 镍和铝回收的实验研究 44-54 4.1 引言 44 4.2 实验原理 44-45 4.3 硫酸浸出的单因素实验 45-48 4.4 硫酸浸出镍和铝的正交实验 48-50 4.5 铝和镍的分离提纯 50-53 4.6 本章小结 53-54 第五章 镍浸出的动力学研究 54-61 5.1 引言 54 5.2 镍渣浸出动力学研究 54-60 5.3 本章小结 60-61 第六章 结论及展望 61-63 6.1 结论 61 6.2 展望 61-63 参考文献 63-68 硕士期间发表论文 68-69 致谢 69
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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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