Способ извлечения никеля из отработанного никельсодержащего катализатора

 

Использование: извлечение металлов из отработанных катализаторов, может найти применение в химической и металлургической промышленности. Сущность: при извлечении никеля из отработанного никельсодержащего катализатора исходный материал измельчают до размера частиц не более 1 мм, обжигают его в стационарном слое при 600 - 1200^oС в течение 1 - 3 ч в газовой восстановительной атмосфере в присутствии твердого пылевидного малосернистого топлива с последующей обработкой азотной кислотой при 30 - 60^oС и соотношении Т : Ж, равном (2 - 4) : 1. 6 з. п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к способам извлечения металлов из отработанных катализаторов и может найти применение в химической и металлургической промышленности.

Известен способ извлечения никеля из отработанного, иногда содержащего носитель, никелевого катализатора с выделением никеля в виде его соли. При этом катализатоp и загрязняющие его жирные кислоты и жиры подвергают пиролизу при 300-650^оС в отсутствии кислорода воздуха. Образовавшийся остаток пиролиза охлаждают в отсутствии кислоpода до 100^оС и ниже и растворяют в неоpганической кислоте. Удаляют нерастворившийся осадок, а из раствора кристаллизуют соль никеля. Степень извлечения NiO 98,8-99,6% Заявка ФРГ N 3200202; С 01 G 53/00, 1983).

Основным недостатком вышеуказанного способа является недостаточная чистота целевого продукта.

Известен также способ извлечения никеля в кислом растворе путем термической обработки руды при 550-900^оС в восстановительной атмосфере, с последующим охлаждением продукта и извлечением из него никеля. (Заявка Франции N 2247542; С 22 В 23/00, 1975).

Недостатком этого способа является недостаточно высокие степень извлечения и чистота целевого продукта.

Наиболее близким к предлагаемому является способ извлечения никеля из отработанного катализатора, включающий его растворение в 60-70%-ной азотной кислоте при 119-129^оС в течение 2-3 ч. (Авторское свидетельство СССР N 1011237; С 22 В 23/04, 1983).

Недостатком способа является недостаточно высокая степень извлечения никеля, а также наличие вредных выбросов оксидов азота, возникающих при термической обработке азотнокислого раствора.

Целью изобретения является повышение степени извлечения никеля, повышение чистоты целевого продукта и исключение выбросов оксидов азота в атмосферу.

Это решается описываемым способом извлечения никеля из отработанного никельсодержащего материала катализатора, включающим измельчение исходного материала-катализатора до размера частиц не более 1 мм, обжиг его в стационарном слое при 600-1200^оС в течение 1-3 ч в газовой восстановительной атмосфере твердого пылевидного малосернистого топлива при массовом отношении катализатор: топливо, равном (86-96) (4-15), охлаждение полученного продукта в восстановительной атмосфере до 30-80^оС, обработку его 40-60 мас.-ной азотной кислотой при отношении Ж:T равном (2-4):1 в течение 1-3 ч с последующей фильтрацией и переработкой фильтрата.

При этом обжиг катализатора ведут в газовой восстановительной атмосфере, содержащей продукты газификации твердого топлива.

Используют малосернистое топливо с содержанием серы не более 0,1 мас. и летучих компонентов не более 20-40 мас.

Твердое топливо перед обжигом предварительно смешивают с отработанным катализатором.

Остаток после фильтрации прокаливают при температуре не менее 1200^оС.

Фильтрат упаривают до содержания нитрата никеля 100-200 г/л и отделяют продукт.

Перед упаркой раствор могут подвергать доочистке путем обработки щелочным реагентом до рН 5,5-6,5, с отделением полученного осадка, сушкой и повторным растворением в азотной кислоте.

Целью изобретения является создание технологии извлечения никеля из отработанного никельсодержащего материала, в частности, отработанного никельоксидного катализатора, со степенью извлечения никеля до 99,8 мас. и обеспечение степени чистоты целевого продукта до 99,8 мас. а также исключение вредных выбросов в атмосферу, т.к. обработка азотной кислотой проводится при нормальных условиях при 40-50^оС, за счет экзотермики реакции.

Это достигается тем, что измельчение отработанного катализатора до размера частиц менее 1 мм позволяет обеспечить вскрытие реакционной поверхности, что впоследствии делает обжиг более эффективным. После этого катализатор смешивают с малосернистым, углеродистым восстановителем, с содержанием летучих компонентов 20-40% Это позволяет избежать загрязнения целевого продукта серой и существенно снизить температуру обжига вследствие высокой восстановительной способности данного восстановителя.

Затем осуществляют восстановительный обжиг шихты в стационарном слое, условия которого экспериментально подобраны таким образом, что температура не менее 700^оС позволяет удалить летучие хемосорбированные компоненты (S, Cl) с поверхности катализатора и перевести кислородные соединения никеля в металлическое состояние.

Затем катализатор охлаждают в атмосфере СО, СО₂, до температуры менее 50^оС, что не позволяет произойти вторичному окислению никеля металлического, поскольку после обжига его мелкодисперсная структура будет характеризоваться пирофорностью и высокой химической активностью.

Выщелачивание огарка производят 30-60 мас.-ной азотной кислотой при нормальных условиях, что позволяет избежать загрязнения среды окислами азота в отличие от процесса выщелачивания при нагревании. Целью выщелачивания является максимальный перевод никеля металлического в азотнокислый раствор, что достигается экспериментально подобранными параметрами процесса.

После этого пульпу фильтруют для определения раствора азотнокислого никеля, а твердый остаток промывают обессоленной водой для избежания загрязнения раствора примесями солей.

Фильтрат и промывную воду объединяют и обрабатывают щелочным реагентом до рН среды 5,5-6,5 для осаждения гидрооксида никеля и отфильтровывают. Эта операция позволяет повысить степень чистоты целевого продукта по примесям.

Отфильтрованную гидроокись никеля повторно растворяют в азотной кислоте, взятой в количестве, необходимом для получения концентрации никеля в растворе 100-200 г/л, этот раствор может быть реализован как товарный продукт.

П р и м е р 1. Отработанный никелевый катализатор с содержанием никеля 5 мас. измельчают до размера частиц 0,2 мм, смешивают его с древесным углем марки БАУ, содержащим S 0,06 мас. летучих компонентов 20 мас. в соотношении катализатор: восстановитель, равном 94:6, и проводят обжиг смеси в шахтной печи в стационарном слое при 700^оС в течение 1,5 ч в восстановительной атмосфере, содержащей СО, СО₂. Огарок охлаждают в восстановительной атмосфере до 40^оС и контактируют с 40 мас.-ной азотной кислотой при Т Ж 1 2 в течение 2 ч.

Полученную пульпу отфильтровывают и промывают твердый остаток двухкратным количеством обессоленной воды. Фильтрат и промывные воды объединяют и упаривают до содержания никеля в растворе 200 г/л. В полученный после упарки раствор перешло 99,2 мас. никеля из катализатора со степенью чистоты 99,6 мас.

П р и м е р 2. Отработанный катализатор обрабатывают по технологии примера 1. После объединения фильтрата с промывными водами полученный раствор нейтрализуют щелочью до рН 6,0. При этом никель осаждается в виде гидрооксида. Отфильтрованную и промытую обессоленной водой твердую фазу повторно растворяют в азотной кислоте до получения водного раствора нитрата никеля с концентрацией соли 150 г/л. В целевой продукт перешло из катализатора 98,6 мас. никеля. Степень чистоты 99,8 мас.

Примеры 1-5 осуществления данного способа приведены в таблице.

Предлагаемый способ обеспечивает следующие преимуществa: обеспечивает высокую степень извлечения никеля из отработанного катализатора, с 97,0 до 99,8 мас. повышает степень чистоты целевого продукта до 99,8 мас. позволяет улучшить экологию процесса за счет исключения выбросов оксидов азота в атмосферу.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ НИКЕЛЯ ИЗ ОТРАБОТАННОГО НИКЕЛЬСОДЕРЖАЩЕГО КАТАЛИЗАТОРА, включающий обработку материала азотной кислотой с последующей переработкой получаемого раствора, отличающийся тем, что исходный материал измельчают до размера частиц не более 1 мм, обжигают его в стационарном слое при 600 - 1200^oС в течение 1 - 3 ч в газовой восстановительной атмосфере в присутствии твердого пылевидного малосернистого топлива при массовом отношении материала к топливу, равном (86 - 96) : (4 - 15), охлаждают полученный продукт в восстановительной атмосфере до 30 - 80^oС и затем обрабатывают его 40 - 60 мас. %-ной азотной кислотой при соотношении Т : Ж, равном (2 - 4) : 1, в течение 1 - 3 ч с последующей фильтрацией и переработкой фильтрата.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обжиг ведут в газовой восстановительной атмосфере, содержащей продукты газификации твердого топлива.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что используют малосернистое топливо с содержанием серы не более 0,1 мас.% и летучих компонентов не более 30 - 40 мас.%.

4. Способ по пп.1 - 3, отличающийся тем, что твердое топливо перед обжигом предварительно смешивают с отработанным катализатором.

5. Способ по пп.1 - 4, отличающийся тем, что остаток после фильтрации прокаливают при температуре не менее 1200^oС.

6. Способ по пп.1 - 5, отличающийся тем, что фильтрат упаривают до содержания нитрата никеля 100 - 200 г/л и продукт отделяют.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что перед упаркой раствор подвергают доочистке путем обработки щелочным реагентом до pH 5,5 - 6,5 с отделением полученного осадка, сушкой и повторным растворением в азотной кислоте.

РИСУНКИ

Рисунок 1