Verfahren zur Herstellung einer Nickel-Aluminiumlegierung oder einer Kobalt
Aluminiumlegierung aus einem Nickel-bzw. Kobalt-Katalysator
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Nickel-Aluminiumlegierung oder einer Kobalt-Aluminiumlegierung aus ein, em Nicket-bzw.
Kobalt-Katalysator
Ist ein derartiger Katalysator erschöpft, das heisst ist die Aktivität des Katalysators durch den Gebrauch so gering geworden, dass eine weitere Verwendung des Katalysators oder seine Regeneration, die sich beispielsweise durch eine Laugebehandlung be-werkstelligen lässt, unzweckmässig wäre, so kann man vorteilhafterweise das in ihm vorhandene Nickel bzw. den in ihm vorhandenen Kobalt zurückgewinnen und in eine Nickel-Aluminium-oder Kobalt- Aluminiumlegierufng umsetzen, aus der man durch Behandlung mit Lauge wieder einen aktiven Kata lysator herstellen kann.
Es ist bekannt, den, erschöpf- ten Katalysator mit Luft zu dem betreffenden Oxyd zu oxydieren, dieses anschlielssend ! zusammen mit Aluminiumpulver aluminothermisch in eine Alumi niumlegierung umzusetzen, aus der man dann in der genannten'bekannten Weise einen aktiven Katalysator herstellen kann
Diesem bekannten Verfahren haftet jedoch der Nachteil an, dass die aluminothermische Behandlung des gebildeten Oxyds mit Aluminiumpulver wenig befriedigend verläuft.
IneinigenFällenkommt die aluminothermische Reaktion überhaupt nicht in Gang, in anderen läisst sich die bei der aluminother- mischen Behandlung gebildete Aluminiumoxyd- schlacke nur schwer beseitigen, insbesondere wenn dem Gemisch nicht aus Katalysatoren herrührendes metallisches Nickel oder metallischer Kobalt oder eine Al'uminiumlegierung dieser Metalle zugesetzt wurde. Dieses Zusetzen metallischen Nickels oder Kobalts ist aber gelegentlich erwünscht, mit Riiez- sich darauf, dass die sich hieraus ergebende zusätz liche Menge Legierung die bei einem in grossem
Massstabe durchgeführten Hydrierprozess unvermeid- lichen Verlust an Katalysator zu decken vermag.
Es hat sich ausserdem gezeigt, dass ein Nickel oder Kobaltoxyd, dessen Bildung unter solchen) Oxy dationsverhältnissen erfolgte, nicht in befriedigender
Weise aluminothermisch umzusetzen ist und sich auch durch eine Oxydation von langer Dauer-bei- spielsweise durch Erhitzung an der Luft bei 600 C während 24 Stunden-nicht in einen Zustand ver setzen lässt, in welchem es aluminothermisch gut umsetzbar ist.
Die Erfindung betrifft nunmehr ein Verfahren, bei dem die Oxydation des Ausgangsstoffes derart erfolgt, dass ein aluminothermischgutumsetzbares
Oxyd gebildet wird, auch in dem Falle, wo dem alu minothermisch zu behandelnden Gemisch nicht aus Katalysatoren herruhrendes metallisches Nickel oder
Kobalt zugesetzt ist.
Beim Herstellen einer Nickel- Aluminiumlegierung oder einer Kobalt-Aluminium- legierung aus Nickel-bzw. Kobalt-Katalysator als Ausgangsstoff, wobei man den Katalysator zu Nik kel-bzw. Kobaltoxyd oxydiert und das betreffende
Oxyd mit Aluminium aluminothermisch umsetzt, wird erfindungsgemäss die Oxydation mindestens teilweise so durchgeführt, dass man dem Katalysator ein Nitrat zusetzt und das so erhaltene Gemisch so dann erhitzt. Zweckmässigerweise wird das Nitrat in Anwesenheit von Wasser zugesetzt.
Die Anwesenheit von Wasser bietet den Vorteil, dass sich dann die Vermischung von Nitrat und Katalysator leichter erzielen last, was insbesondere wichtig ist, wenn die-Reaktion heftig zu verlaufen pllegt. Das Wasser kann schon anwesend sein, nÏm -lich wenn der Katalysator bereits in Form einer Suspension oder einer Paste in Wasser vorliegt, oder wenn beispielsweise Nitrat in wässriger Lösung zugesetzt wird.
Man kann die zuzusetzende Menge Nitrat so gro¯ wählen, dass die beabsichtigte Oxydation völlig durch das Nitrat herbeigeführt wird'. Der Zusatz des Nitrats und die hieran anschlie¯ende Erhitzung sind dann sehr vorsichtig vorzunehmen. Vorzugsweise aber fuhrt man das Verfahren derart durch, dass durch die Erhitzung zusammen mit dem Nitrat eine teilweise Oxydation herbeigef hrt wird, während die restliche Oxydation durch Einwirkung eines sauerstofthaltigen Gases erfolgt.
Hierzu kann man beispielsweise wie folgt verfahren :
Man setzt einer Suspension erschöpften Kata lysators unter Rithren eine Lösung eines Nitrats zu und dampft das Gemisch bis zur Trockne. Das in dieser Weise erhaltene e trockene Pulver erhitzt man während einiger Stunden bei 60D C an der Luft.
Hierdurch wird sämtliches Nickel bzw. Kdbalt in das betreffende Oxyd umgewandelt, das sich als alu minothermisch gut umsetzbar erweist, auch wenn n ; icht aus Katalysatoren herrührendes metallisches Nickel oder Kobalt mitvorhanden ist.
Vorzugsweise führt man aber das Verfahren derart durch, dass die Erhitzung mit Nitrat unter Hindurchleitung des sauerstoffhaltigen Gases erfolgt.
Durch dieses Durchleiten eines sauerstoffhaltigen Gases, beispielsweise von Luft, tritt eine Oxydationsreaktion ein, wodurch die Temperatur sehr stark ansteigt. Durch Regelung der Luftzufuhr sorgt man vorzugsweise daf r, da¯ die Temperatur 900 C nicht übersteigt, da sonst die Gefahr besteht, dass Sinterung der Katalysatorteilchen auftritt. Nach Abkühlung der Masse verfügt man dann über ein, Oxyd, das eine Ïu¯erst heftige aluminothemische Reaktion abzugeben vermag, wobei man dem aluminothermisch umzusetzenden Gemisch ohne Bedenken nicht aus Katalysatoren herrührendes metallisches Nickel oder metallischen Kobalt zusetzen darf. Es ist ausserdem hierbei vorteilhaft, dass die Reaktion selbst die Wärme liefert, die erforderlich ist, um dem Nickel oder dem Kobalt eine Temperatur zu geben, bei der die Oxydation durch molekularen Sauerstoff gut verläuft.
Zweckmatssigerweise verwendet man selbstver- ständlich bei dem erfindungsgemässen Verfahren ein Nitrat, das keine unerwünschte Fremdmetalle in der zu bildenden Legierung zurücklässt. Beispielsweise kann man von Aluminiumnitrat Gebrauch machen, oder von Nickel-oder Kobaltnitrat ; auch kann. man zum Beispiel Natrium-, Kalium- oder Calciumnitrat verwenden.
Vorzugsweise aber verwendet man Ammoniumnitrat, denn dieser Stoff lässt keine Fremdmetalle in der herzustellenden Legierung zurück, ist billig und steht in grossen Mengen und in reinem Zustand zur Verfügung.
Die Menge des zuzusetzenden Ammoniumnitrats wählt man vorzugsweise h¯her als 10 Gewichtspro- zen, t, bezogen auf die Menge des erschöpften Kata lysators. Es zeigt sich aber zuweilen, dass auch schon 5 Gewichtsprozent oder noch weniger ein aluminothermisch gut umsetzbares Oxyd abgeben. Ein Zu- satz, der 50 Gewichtsprozent übersteigt, zeitigt im allgemeinen keine zusätzliche Verbesseru, ng. Es ist manchmal günstig, den Katalysator mit einer Lösung eines Nitrats zu waschen, ehe man ihn zu dem betreffenden Oxyd oxydiert.
Man braucht dann, nachdem man die Waschunb vorgenommen hat, f r die Oxydation des Katalysators weniger Nitrat zum Erzielen eines aluminothermisch gut umsetzbaren Oxyds, wÏhrend beim Zusetzen dieses Nitrats eine weniger heftige Reaktion aulftritt.
Die Erifindumg soll nachstehend an Hand einiger Beispiele näher erläutert werden.
Beispiel 1
300 kg einer etwa 35 Gewichtsprozent Wasser aufweisenden Paste aus-erschöpftem-Nickelkata lysator, der f r die Hydrierung von Phenol verwen- det worden war, wird in einem offenen stählernen Behälter mit 45 kg in 60 Liter Wasser gelöstem Am moniumnitrat gemischt. Die so erhaltene Masse wird darauf bis zur Trockne gedämpft, wobei sich weder NO noch NO2 bildet. Das trockene Pulver wird bis 60oxo C an der Luft erhitzt und während 4 Stunden auf dieser Temperatur gehalten.
Das so erhaltene Nickeloxyd wird nunmehr nach seiner Abtkühlung aluminothermisch zu einer Nickel Aluminiumlegierung umgesetzt, nachdem ihm 80 Gewichtsprozent Aluminium beigemischt worden ist.
Das Gemisch wird mittels eines Initialzünders entz ndet. Die aluminothermische Reaktion verläuft ausgezeichnet, auch nach Zusatz von 4 Gewichtsprozent metallischem Nickelpulver und 4 Gewichtsprozent zusätzlichem Aluminiumpulver.
Beispiel 2
30 kg etwa 35 Gewichtsprozent Wasser aufweisenden Paste aus erschöpftem Nickelkatalysator, der fUr die Hydrierung von E-Aminocapronitril verwendet und mit einer Ammoniumnitratlösung gewaschen worden war, wird in einem stählernen BehÏlter mit 4, 5 kg Ammoniumnitrat gemischt und wie im Beispiel 1 beschrieben weiterbehandelt. Das Ergebnis der aluminothermischen Reaktion ist das gleiche wie im Beispiel 1.
Beispiel 3
Einer 30 kg betragenden, 35 Gewichtsprozent Wasser aufweisenden Menge Paste aus erschöpftem Nickelkatalysator, der finir die Hydrierung von Phenol verwendet worden war, wird unter Rühren eine Lösung von 4 kg Nickelnitrat in 6 Liter Wasser zugesetzt. Die Masse wird nunmehr, wie in dem Bei s, piel 1 angegeben, behandelt ; das Ergebnis der alu minothermischen Reaktion ist das gleiche wie im Beispiel 1.
Beispiel 4 15 kg einer 35 Gewichtsprozent Wasser aufweisenden Paste aus Nickelkatalysator, der für die Hy drierung von Phenol verwendet worden war, wird in einem stählernen Behälter unter Hindurchleitung von Luft über eine untenseitig in den Behiälter mündende, mit einem Verteilungskopf versehene Zuführungsleitung, nach Zusatz von 3 kg Ammoniumnitrat in 6 Liter Wasser durch anfängliche Erhitzung bis zu etwa 150 C bis zur Trockne gedampft. Nachher steigt die Temperatur schnell an ; durch gute Regelung der Luftzufuhr und gute Vermischung der Masse wird sie auf 800 C gehalten.
Nach Abkühlung dieser Masse verfügt man über ein Nickeloxyd, das sich ausgezeichnet aluminothermisch mit 80 Ge wichtsprozentAluminium zueinerMckel-Aluminium- legierung u, msetzen lälsst. Hierbei kann man sogar eine Menge von 8 Gewichtsprozent Nickelpulver und 8 Gewichtsprozent Aluminiumpulver zusetzen.
Beispiel 5
10 kg einer etwa 35 Gewichtsprozent Wasser aufweisenden Paste aus Nickelkatalysator, der für die Hydrierung von e-Aminocapronitril verwendet worden war, wird-nach vollzogener Waschung mit Ammoniumnitratlösung-behandelt, wie in dem Beispiel4 angegeben. Das Ergebnis der aluminothermischen Reaktion ist das gleiche wie in dem Beispiel 4.
In keinem der in den Beispielen genannten Experimente tritt NO-oder NO2-Bildlu, ng auf.