铝基催化剂吸附镍的理论及从废催化剂中回收镍的研究

论文摘要

目前全世界的石油炼制工业与化学工业有90%的工艺过程离不开催化剂。据统计,中国的石油和化工工业每年更换的加氢裂化废催化剂的的量就超过了10万吨,价值达13亿美元以上,其中含有较高的镍及其他有价金属,从资源利用和环境保护两方面来看,对其进行金属回收并进行再利用具有良好的经济效益和环境效益的意义。本文主要针对从炼油加氢裂化废催化剂中回收镍以及其中的三氧化二铝进行研究,并次要考查了钒、钼的回收；同时该论文对铝基废催化剂吸附、解吸镍的规律做了基本的基础理论研究。该炼油废催化剂主要分别含有2%～3%的镍、钼,0.1%左右的钒,其余主要为Al2O3。本研究采用“脱油—氧化—酸浸提镍—回收Al2O3”的工序回收其中的镍,含铝渣可以作为冶炼氧化铝的原料外卖。实验研究了脱油、氧化效果对浸出镍、钒、钼的影响,研究发现废催化剂的脱油、氧化是否彻底对于能否从中尽可能地浸出镍、钒、钼起决定性影响。通过研究确定了在270℃～400℃之间进行脱油2h,同时通入一定量的空气,脱油率可达95%以上,而且能够很好地捕捉回收油污,进而在100℃～250℃之间进行氧化4h,氧化基本完全。实验考察了pH对简单物质溶解度的影响、不同的酸浸出镍的能力、不同碱浸出钒、钼的效果,发现可以利用调整不同的pH来分离溶液中的钒、钼、镍,以及利用硫酸浸出镍和Na2CO3溶液浸出钒、钼比较适宜；实验还研究了pH、硫酸浓度、Na2CO3溶液浓度、液固比、温度、时间对于浸出率的影响,加入酸的pH在1～2之间,浸出时间为2h,则镍的浸出比较彻底,而用pH=9的Na2CO3溶液,液固比为5：1,浸出温度以85℃～90℃为宜,浸出时间为1.5h,钒、钼的浸出效果良好。实验研究用硫酸浸出镍时,用pH=2的水溶液与其反应,把溶液分离出来之后,再加清水洗涤,镍仍能进入溶液,反复多次清洗都能洗出镍,发现废催化剂对可溶性镍具有吸附作用。实验用Freudlish吸附等温式研究了废催化剂吸附镍的等温吸附过程,进一步根据Clapeyron-Clausius方程获得了吸附热ΔH=-11.91kJ·mol-1。吸附热较小,由此判定废催化剂吸附镍是物理吸附。最后得到用回流法提取镍,有效地解决了废催化剂对可溶性镍的吸附问题,用最少的水提取最多的镍。在提取镍、钒、钼后的浸出渣主要为氧化铝渣,可以作为氧化铝工业的原料进行充分利用。最终实现铝、镍的分离。本文全面研究了从炼油废催化剂中提取镍以及钒、铝的工艺和相应的基础理论,掌握了该工艺的基本规律,得到了关键的工艺条件,丰富了回收镍的手段及方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 文献综述及方案选择
• 1.1 镍的基本性质和用途及其资源情况
• 1.2 废催化剂的基本概述
• 1.3 国内外研究情况
• 1.4 论文的研究意义
• 1.5 回收镍的方案选择
• 1.6 小结
• 第二章 脱油方案研究
• 2.1 6号溶剂油脱油法
• 2.2 碱水洗法
• 2.3 焙烧炉低温脱油法
• 2.4 小结
• 第三章 三氧化二铝对镍的吸附基础理论研究
• 3.1 吸附过程的基础理论
• 3.2 镍的吸附规律实验
• 3.3 小结
• 第四章 提取镍试验研究结果
• 4.1 研究方法及设备
• 4.2 小试验的结果
• 4.3 扩大试验的结果
• 4.4 小结
• 第五章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 攻读硕士期间发表的论文