廢石油化工催化劑中金屬元素的回收

趙檀 孫生波 張國甲

摘 要：在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展過程中，催化劑作為一種工業(yè)原料受到廣泛的應(yīng)用，但在應(yīng)用過程中也存在一定問題，其中廢催化劑有價金屬的回收問題制約著石油化工企業(yè)的發(fā)展?，F(xiàn)如今，許多石油化工企業(yè)已經(jīng)意識到廢催化劑有價金屬的回收對于企業(yè)長久發(fā)展的重要作用，紛紛將該項工作納入到生產(chǎn)管理當(dāng)中。本文通過收集大量關(guān)于廢石油化工催化劑的回收方法并進(jìn)行詳細(xì)的論述，其中重點強調(diào)了有價金屬的回收，如銠、鉑、鈀等，希望能夠為后續(xù)相關(guān)研究提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：廢石油催化劑;金屬元素;回收

催化劑不僅是化工生產(chǎn)中工業(yè)原料的重要組成部分，同時，其廢棄物當(dāng)中含有一定成分的有色金屬，這些金屬通過再加工仍具有一定的價值，因此，如何將有色金屬從大量的廢催化劑中分離出來，需要借助一定的工藝手段。通過處理后的廢催化劑，一方面能夠降低對環(huán)境的污染，另一方面能夠?qū)?dāng)中的有色金屬進(jìn)行回收再利用，實現(xiàn)了資源的合理化利用。由此可見，針對廢催化劑中有價金屬的回收的研究工作，對于我國資源的的可持續(xù)發(fā)展意義重大。

1 廢石油化工催化劑常規(guī)回收方法

（1）濕法

這種回收方式主要經(jīng)過幾個步驟：①針對廢催化劑應(yīng)用酸、堿等溶液對其組分進(jìn)行溶解;②將溶液進(jìn)行過濾，通過除雜分離來獲得金屬氫氧化物或鹽類硫化物;③通過烘干，最終制成催化劑原料類產(chǎn)品。④對催化劑應(yīng)用濕法進(jìn)行處理，可將有色金屬從殘渣中分離。當(dāng)出現(xiàn)不能分離時，可采用還原殘渣的方式進(jìn)行處理。在化工企業(yè)中，常使用濕法進(jìn)行分離的廢催化劑包括貴金屬催化劑、鎳系與銅系等。這種方式也存在弊端，極易引發(fā)廢液的二次污染。

（2）干法

這種方式使用到的主要工具是加熱爐，通過加熱的方式將廢催化劑、助熔劑及還原劑等進(jìn)行處理，使金屬從中還原并分離，最后進(jìn)行統(tǒng)一回收;分離后的殘渣同爐渣一同清除并處理。當(dāng)廢催化劑中的有價金屬含量低時，常用的方式是將鐵類金屬加入爐內(nèi)來協(xié)助熔煉，便于有價金屬的分離。在現(xiàn)代工藝中，常見的干法工藝有幾種，分別是①氧化焙燒法、②升華法、③氯化揮發(fā)法等。

（3）干濕綜合法

這種回收方式在現(xiàn)代回收工藝中應(yīng)用比較廣泛，其主要原因是由于它能通過干濕結(jié)合的方式有效的完成至少兩種以上組分廢催化劑的回收，滿足了現(xiàn)代工業(yè)多種廢棄組分的需求。尤其是進(jìn)行鉑錸廢重整催化劑回收時，主要分三步進(jìn)行：首先，對廢催化劑進(jìn)行處理，浸除當(dāng)中的錸;其次，將處理后的含鉑殘渣進(jìn)行干燒;最后，應(yīng)用濕法浸漬將其中所含的鉑浸出，完成回收。

（4）不分離法

這種方式與其他回收方式存在較大的區(qū)別，并不需要將活性組分和催化劑活性組分同有色金屬進(jìn)行分離，而是采用整體廢催化劑回收的方式進(jìn)行再次利用。這種回收方式的優(yōu)勢在于成本投入低、回收流程單一、能源消耗少等，因此，是化工企業(yè)中最常見的回收方法。最常見的是鐵鉻中溫變換催化劑的回收，不需要其他繁瑣的分離流程，只需將廢棄催化劑加工成新催化劑便可完成回收。

2 有價金屬的回收

（1）廢催化劑中銠的回收

銠金屬化合物是相催化劑，他有幾個特征，也就是具有極高的活性，同時還有選擇性。離子交換和王水溶解等回收工藝是化工公司廣泛應(yīng)用的，該方式具有操作便捷和成本低的特點，并且能實現(xiàn)97%的銠回收率。以下是具體流程：

①焚燒：其直接解溶的工具是王水，如果采用加入硝酸的辦法，假設(shè)硝酸的濃度高于限定值，那么就會有二氧化碳?xì)怏w產(chǎn)生，原因是硝酸會和催化劑有機物產(chǎn)生氧化反應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致銠溶解的損耗以及溶液溢出。所以出于削減損耗的目的需要去除其中的有機物，進(jìn)而需要焚燒催化劑。

②溶解廢渣：在燒杯當(dāng)中放置焚燒殘留物，加入一定數(shù)量的王水，之后開始加熱，直至溶解沸騰。對其進(jìn)行濃縮，目的是將其中多余的硝酸去除，在加入濃鹽酸之前需要觀察溶液是否呈粘稠狀，等液面上沒有棕色氣體時加入氯化鈉飽和溶液，注：為了讓溶液的pH值維持在2至3上下，該溶液的數(shù)量為銠的0.5 倍。

③離子交換：堿金屬的數(shù)量在廢液之極低，所以在對銠進(jìn)行提純之時應(yīng)當(dāng)運用723型陽離子樹脂。開始處置之前，在數(shù)值層流過的物質(zhì)應(yīng)為6mol/L 鹽酸，并且其流速應(yīng)當(dāng)符合標(biāo)準(zhǔn)，以此對樹脂當(dāng)中的鐵離子含量進(jìn)行檢測;要得到納型就要轉(zhuǎn)換樹脂，在此之前要等到壓出多余鹽酸之后，同時采用包含氯化鈉溶液進(jìn)行，之后對pH值進(jìn)行調(diào)整，注：采用的是鹽酸，將該值維持在2至3上下。以含含銠溶液作為介質(zhì)進(jìn)行交換，作為相關(guān)速率標(biāo)準(zhǔn)的是交換柱容積（樹脂量級）。

④甲酸還原：在銠溶液進(jìn)行交換之后應(yīng)該提將其溫度提升，還要運用pH值為7的堿溶液，之后在確保pH 值不改變的情況下采用甲酸進(jìn)行還原。要獲得銠黑需要沸騰30min，去除其中的鈉離子，還原氫氣，使獲得的銠超過99%的純度。

（2）廢催化劑中鉑的回收

目前，用于鉑金屬的催化劑多為三氧化二鋁。雖然鉑在廢催化劑當(dāng)中的活性不好，可是它的成分并沒有發(fā)生變化，依舊存在極高的價值。以往的處置辦法有兩個：第一、溶解載體法，其重點是運用γ-Al 2 O 3具備的可溶解特性，在溶解時采用鹽酸或者是硫酸，但是在廢棄物之中有鉑的殘留物，只有用鹽酸加上氧化劑或者是王水才能溶解鉑，將廢液轉(zhuǎn)變?yōu)闃O難溶解的α-Al 2 O 3則需要利用γ-Al 2 O 3進(jìn)行，最終對鉑進(jìn)行溶解，但是需要采用王水或者是氧化劑配以鹽酸。這兩個方法均不具備較高的應(yīng)用性，并且操作過程繁雜，重點是對于鉑沒有較高的回收率。

當(dāng)前，鉑全溶解和γ-Al 2 O 3等工藝可被廣泛運用，唯有使用離子交換樹脂才能對鉑進(jìn)行吸附，堿性解液以及氯化鋁液等鉑溶液也由此得到。想獲得純鉑制品則要進(jìn)行一系列的處理，如同時展開精致和沉淀、酸化和解吸處理。綜合使用率極高且能夠當(dāng)做凈水劑的是氯化鋁液。鉑和鋁之所以能夠有超過98%以及96%的回收率，主要得益于這種工藝。之所以能夠用于建筑材料（SiO 2和Al 2 O 3）當(dāng)中，主要是因為除了焙燒以外，所有的環(huán)節(jié)都是全封閉式的冶金處理方式，其特點是殘渣量不大以及無廢液產(chǎn)生。

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作者簡介：

趙檀：1982年-，男，黑龍江哈爾濱人，碩士，工程師