專利名稱：含鉑廢催化劑機械活化浸出方法及設備的制作方法
技術領域：
本發明屬于濕法冶金領域，具體涉及石化工業含鉬廢催化劑活化浸出方法及設備。
背景技術：
鉬在高溫下，顯示出極強的化學惰性，并且具有獨特的催化性能。因此，含鉬催化劑廣泛用于汽車、化工和石油精煉工業。石化工業含鉬催化劑在使用一段時間后，由于表面積炭等原因，會使催化劑失活，循環再生幾次之后，則成為廢催化劑。自2003年以來，全球鉬呈現供不應求的局面，而催化劑中金屬鉬含量遠遠高于礦石中鉬的含量，因此成為鉬非常重要的二次資源，具有極高的回收價值。從廢催化劑中回收鉬，最關鍵的步驟是如何實現金屬鉬與基體(大部分為Al2O3或SiO2- Al2O3)的分離。根據已公開發表的資料，從廢催化劑回收鉬的方法大致可以分為三種
(1)活性組分溶解法，即將鉬溶解而載體得以保留，把鉬和載體分離后再經過富集精制，進而使鉬得以回收。如中國專利CN1067926中，將廢催化劑在1100 1200°C下焙燒 1 4小時后，在鹽酸溶液中加入含氯氧化劑浸出，再通過鋅粉置換，重新溶解，加固體氯化銨沉淀，煅燒后得純鉬。這種方法的弊端在于試劑消耗大；高溫焙燒后氧化鋁基本轉變為難溶的α-Al2O3，致使渣量大；包裹在基體中的鉬很難浸出，降低了鉬的浸出率；另外工藝比較繁雜。(2)全溶解法，即將載體和鉬都溶解后，再從溶液中回收鉬的方法，如中國專利 CN1038199C中，將催化劑溶解于硫酸，鹽酸，氯酸鈉，氯化鈉溶液中，然后用陰離子交換樹脂吸附溶液中的鉬族金屬陰離子，用鹽酸，高氯酸洗滌樹脂，洗滌液用水合胼還原得到鉬族金屬。這種方法試劑消耗大，強酸、強氧化性溶液對設備要求比較高，而且基體金屬的溶解會使金屬鉬的分離比較困難。(3)基體溶解法，即用硫酸或堿溶解載體，過濾后，鉬以固態存在于渣中，再從渣中回收金屬鉬。如楊洪飚，何藹平，劉時杰等采用用硫酸溶解Y-Al2O3—焚燒脫炭一“消化” 轉溶α -Al2O3—鉬精礦精煉鉬的工藝處理廢催化劑，鉬產品純度>99. 5%，回收率>97. 5%。 Jae-Chun Lee, Jinki Jeong采用硫酸溶解法溶解載體金屬，再從渣中回收金屬鉬，用6. 0 mol/L的硫酸于100°C浸出4小時后，氧化鋁的浸出率為92%。基體溶解法試劑消耗比較少， 操作條件比較溫和，對設備要求低，且基體金屬大部分可以回收，減少了含鋁廢水的處理， 而且使富集后的含鉬渣處理量減小，這樣不僅可以減少鉬浸出過程中浸出劑的消耗，還使得鉬的分離提純更加簡單。對于含鉬催化劑，基體成分一般為Al2O3或SiO2-Al2O3，所以要實現鉬與基體的分離，最關鍵是要使鉬和基體分別處于不同的相。基體溶解法正好解決了這一問題，使鋁處于液相，而鉬處于渣中。基體溶解法的關鍵是要盡可能的溶解基體金屬，而使鉬處于不溶渣中。然而目前對于基體的溶解都是采用常規的酸溶或堿溶(熔)，為了使鋁的浸出率提高，降低渣率，通常會通過高酸、高堿、高壓、高溫或其他措施強化浸出，盡管這樣，還是很難實現鉬與基體高效的分離。
發明內容
本發明的目的是提高含鉬廢催化劑中鉬與基體的分離效率，提供一種含鉬廢催化劑機械活化浸出方法。解決上述問題，本發明采用的技術方案是一種含鉬廢催化劑機械活化浸出方法包括原料的焙燒預處理、活化浸出以及過濾，原料焙燒預處理后，與酸性溶液一起加入裝有活化介質的可旋轉的活化浸出設備中，進行活化提取。為了使催化劑基體表面積最大，Al2O3或SiO2-Al2O3基體表面具有多孔結構，然而， 對于含鉬廢催化劑而言，由于老化導致多孔結構的入口被堵塞，致使鉬的溶解過程困難。因此要實現鉬的高效浸出，必須破壞載體結構，基于此，可以采用機械球磨方法。但傳統方法中，磨細和浸出是分開進行的，這樣不僅使得工藝過程復雜，浸出率也難以大幅度提高，因此本發明提出將磨細和浸出置于同一反應器中一起進行，不僅可以縮短工序，而且使機械活化和浸出過程緊密地結合起來，使氧化鋁浸出率更高。活化過程中，裝有活化介質的可旋轉的活化浸出設備控制轉速為5 lOr/min，控制浸化溫度在90 110°C，反應1 4小時后過濾，再從濾渣中回收鉬，濾液中回收鋁鹽。優選的活化介質為耐酸的氧化鋯球。活化浸出過程中，鉬的溶解不可避免，為了回收溶解的少量鉬，本發明在浸出后添加氧化鋯球作為還原劑，使鉬在浸出過程中基本不損失。為了進一步提高活化效率，加入的活化介質氧化鋯球，其粒度配比為 Φ10 Φ6 Φ4 =3 4 4，球料比為(9 13) 1，±真充率為 30 50%。優選加入的酸性溶液為硫酸，其濃度為30 50%，液固比為(5 10) :1。本發明采用硫酸作為浸出劑，液固比是指硫酸體積(ml)/含鉬廢催化劑質量(g)， 活化浸出過程中主要發生以下反應
Y -A1203+3H2S04=A12 (SO4) 3+3H20
SiO2和H2SO4不反應，一部分炭會和硫酸反應，生成有毒氣體乙炔，鉬在熱的硫酸中會有少量損失。鉬廢催化劑由于是在高溫下使用，因此基體中的一部分Y-Al2O3會轉變為α-Al2O3，而a - Al2O3很難溶于硫酸因此浸出過程中氧化鋁浸出率不可能達到100%。原料預處理過程的焙燒溫度為580 620°C，焙燒時間為0. 5 2小時，物料粒度為自然粒度，氣氛為空氣氣氛。為了減少有毒氣體的生成，在活化浸出前，原料需經過焙燒預處理。焙燒過程還可以使高價態的鉬還原，使鉬的溶解減少；炭的脫除使渣的粘度明顯降低，使過濾過程更易進行。某球形含鉬廢催化劑含鉬0. 19%，按照不同的浸出方法浸出的對比實驗結果如表 1所示。表1不同浸出方法試驗結果
權利要求
1.一種含鉬催化劑的機械活化浸出方法包括原料的焙燒預處理、活化浸出以及過濾，其特征在于原料焙燒預處理后，與酸性溶液一起加入裝有活化介質的可旋轉的活化浸出設備中，進行活化提取。
2.根據權利要求書1所述的浸出方法，其特征在于活化過程中，裝有活化介質的可旋轉的活化浸出設備控制轉速為5 lOr/min，控制浸化溫度在90 110°C，反應1 4小時后過濾，再從濾渣中回收鉬，濾液中回收鋁鹽。
3.根據權利要求書1或2所述的浸出方法，其特征在于所述的活化介質為耐酸的氧化鋯球。
4.根據權利要求書3所述的浸出方法，其特征在于加入的活化介質氧化鋯球，其粒度配比為Φ10 Φ6 Φ4 =3 4 4，球料比為(9 13) 1，填充率為30 50%。
5.根據權利要求書1所述的浸出方法，其特征在于加入的酸性溶液為硫酸，其濃度為 30 50%，液固比為(5 10) 1。
6.根據權利要求書1或2或4或5所述的浸出方法，其特征在于原料預處理過程的焙燒溫度為580 620°C，焙燒時間為0. 5 2小時，物料粒度為自然粒度，氣氛為空氣氣氛。
7.用于權利要求1所述的含鉬廢催化劑機械活化浸出方法的活化浸出設備，其特征在于所述的設備包括一個由電機(1)驅動旋轉的筒體(2)，筒體(2)外圍裝有對筒體(2)加熱的加熱元件(3)。
8.根據權利要求7所述的活化浸出設備，其特征在于筒體(2)內表面設有聚四氟乙烯內襯(4)。
9.根據權利要求7或8所述的活化浸出設備，其特征在于筒體(2)開口端設有蓋板 (5)，蓋板(5)上開有小孔。
10.根據權利要求7所述的活化浸出設備，其特征在于所述的加熱原件(3)為硅碳棒或蒸汽夾套。
全文摘要
本發明提供一種含鉑廢催化劑機械活化浸出方法及設備，所述的方法是將原料焙燒預處理后，與酸性溶液一起加入裝有活化介質的可旋轉的活化浸出設備中，進行活化提取。活化浸出設備包括一個由電機驅動旋轉的筒體，筒體外圍裝有對筒體加熱的加熱元件。本發明將機械活化與浸出過程緊密結合在一起，使反應能在常溫、常壓下快速進行，由此降低了對設備的要求；基體溶解效率高，鉑的富集程度高；酸用量少，渣量減少，減少了后續處理工藝；工藝流程簡單，操作步驟少，活化浸出設備結構簡單、易于操作，具有投資少、能耗低、成本低、效益好的特點。
文檔編號C22B11/00GK102251116SQ201110154020
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月9日 優先權日2011年6月9日
發明者張保鋼, 戴曦, 鄔建輝 申請人:上海派特貴金屬有限公司, 張保鋼