CN102965512B - 一种可回收废弃催化剂中钴的方法 - Google Patents

一种可回收废弃催化剂中钴的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种可回收废弃催化剂中钴的方法，通过使用粘合剂将废墨粉、废催化剂整合到一起造粒，然后进行干馏，得到干馏油，为废催化剂进行贵金属再生提供预处理。干馏过程中产生干馏油可以作为再生燃料使用，产生干馏气可以作为燃料直接作用在干馏炉中，产生干馏渣作为废催化剂再生贵金属的原料。含钴废料在预处理后，投入釜式处理器中，以环境友好、可生物降解的N,Nˊ-乙二胺二琥珀酸为熬合剂，通过萃取体系的pH值调变，沥取废弃物中的钴成分。

Description

一种可回收废弃催化剂中钴的方法
技术领域
本发明属于资源回收综合利用领域，具体涉及一种可回收废弃催化剂中钴的方法。
背景技术
钴是一种钢铁、化学、特种材料等工农业生产中消耗量巨大的常用金属，但是随着需求量增加的同时，钴的可预计储量持续下降。与此同时，含钴废弃物的数量也在不断增长，因此对这些废弃物进行回收既能减轻钴金属储量下降的压力，也能降低废弃物所带来的巨大环境成本。化学沥取是一种常见的回收方法，常使用的螯合剂为乙二胺四乙酸（EDTA）及其钠盐类螯合剂，该螯合剂对金属离子的螯合能力强，就有很好的沥取效率。但是，该螯合剂在自然环境中很难被降解，因此长期、大量使用此类螯合剂带来二次有机污染。
N,N'-乙二胺二琥珀酸是一种在自然环境中可降解的螯合剂，目前已应用于沥取土壤中重金属离子。
发明内容
本发明提出一种回收废弃钴金属的方法，本发明的技术方案为使用粘合剂将废墨粉、废催化剂整合到一起造粒，然后进行干馏，得到干馏油，为废催化剂进行贵金属再生提供预处理。干馏过程中产生干馏油可以作为再生燃料使用，产生干馏气可以作为燃料直接作用在干馏炉中，产生干馏渣作为废催化剂再生贵金属的原料。利用环境友好的N,N'-乙二胺二琥珀酸螯合剂，在釜式处理器中，通过化学沥取含钴废弃催化剂中的钴成分。
本发明通过以下技术手段实现，其具体步骤包括：
1.称取原料：按照废催化剂、废墨粉、粘合剂与水的质量比为（5~10）：（0.1~3）：（0.5~3）：（0.5~1.5）分别称取原料；
2.造粒：将废墨粉和废催化剂按步骤1的比例混合后，缓慢搅拌10~30分钟，然后加入粘合剂及水，继续混拌均匀后，将原料造粒，随后进行干馏；
3.干馏产物投入釜式处理器中，利用环境友好的N,N'-乙二胺二琥珀酸螯合剂，通过萃取体系的pH值调变，通过化学沥取含钴废弃催化剂中的钴成分。
对于上文所述的技术方案中，水的加入需适量，其加水的方法是，水少量多次加入，直至用手攥握原料可以成型，但手上无原料粘结即可。
对于上文所述的技术方案中，所述的干馏条件为干馏温度400~500℃，时间2~3小时，更优的干馏条件为：450℃，时间2小时。
对于上文所述的技术方案中，所述的废墨粉为复印机废弃的，废墨粉的粒度为5~10微米，废墨粉有机物含量30~60%。
本发明所提供回收废弃钴金属催化剂的方法中所使用螯合剂为：按照7~10:1的质量比例，向釜式处理器中，加入环境友好、可生物降解的N,N'-乙二胺二琥珀酸。
本发明所提供回收废弃钴金属催化剂的方法中，废弃催化剂为制造合成燃料的费-托合成过程催化剂，含有10-20%质量分数的积炭成分，20-30%质量分数的钴、50-55%质量氧化铝，5-10%质量分数氧化镁或氧化铁。
本发明所提供回收废弃钴金属催化剂的方法中，操作条件特点为：以25-80°C，200-600转速/分钟的条件下进行钴的回收操作。
本发明所提供回收废弃钴金属催化剂的方法中，釜式处理器中N,N'-乙二胺二琥珀酸螯合剂萃取钴的pH值条件为pH7-8。
本发明所提供回收废弃钴金属催化剂的方法中，钴-N,N'-乙二胺二琥珀酸螯合体系释放出钴离子的pH条件为pH3-5之间。
本发明所提供回收废弃钴金属催化剂的方法中，釜式处理器内废弃催化剂与N,N'-乙二胺二琥珀酸的质量比例在100/1-2/1之间。
本发明所提供回收废弃钴金属催化剂的方法中，pH3-5条件下释放钴-N,N'-乙二胺二琥珀酸螯合体系钴离子的过程中，同时完成N,N'-乙二胺二琥珀酸螯合剂的回收和循环。
具体实施方式
下面的实施例将对本发明予以进一步说明，但并不因此而限制本发明。
实施例1
1.称取原料：150kg废催化剂（积碳10%，钴25%，60%氧化铝，5%氧化镁）、19kg废墨粉、14kg粘土和15kg水。
2.造粒：将废墨粉和废催化剂按步骤1的比例混合后，缓慢搅拌20分钟，然后加入粘土及水，继续混拌均匀后，进造粒机造粒，粒料的直径在5~7cm之间。工作人员进入炉内将造好的原料放好，保证将炉底全部覆盖，以防止局部干烧造成炉体损坏，随后上盖密封进行干馏；开始加热升温，从室温升至450℃后保温2.5小时，停止加热，待温度从450℃降至室温出炉，严禁用水直接降温。
3.经过实验室检测干馏后原料含油率为3.46%，制得干馏后原料；
4.将50kg干馏后原料加入100L釜式处理器中，pH7条件下投入5kgN,N'-乙二胺二琥珀酸，以300转/分钟速度搅拌，并升温至60°C，处理1.0小时后，过滤，滤液冷却后，加入稀硫酸使pH值调整至4，静止0.5小时后，将析出N,N'-乙二胺二琥珀酸回收。
实施例2
1.称取原料：150kg废催化剂（积碳10%，钴28%，57%氧化铝，5%氧化镁）、19kg废墨粉、14kg粘土和15kg水。
2.造粒：将废墨粉和废催化剂按步骤1的比例混合后，缓慢搅拌20分钟，然后加入粘土及水，继续混拌均匀后，进造粒机造粒，粒料的直径在5~7cm之间。工作人员进入炉内将造好的原料放好，保证将炉底全部覆盖，以防止局部干烧造成炉体损坏，随后上盖密封进行干馏；开始加热升温，从室温升至450℃后保温2.5小时，停止加热，待温度从450℃降至室温出炉，严禁用水直接降温。
3.经过实验室检测干馏后原料含油率为3.46%，制得干馏后原料；
4.将45kg干馏后原料加入100L釜式处理器中，pH7条件下投入5kgN,N'-乙二胺二琥珀酸，以300转/分钟速度搅拌，并升温至70°C，处理1.0小时后，过滤，滤液冷却后，加入稀硫酸使pH值调整至4，静止0.5小时后，将析出N,N'-乙二胺二琥珀酸回收。
实施例3
1.称取原料：150kg废催化剂（积碳10%，钴29%，46%氧化铝，5%氧化镁）、19kg废墨粉、14kg粘土和15kg水。
2.造粒：将废墨粉和废催化剂按步骤1的比例混合后，缓慢搅拌20分钟，然后加入粘土及水，继续混拌均匀后，进造粒机造粒，粒料的直径在5~7cm之间。工作人员进入炉内将造好的原料放好，保证将炉底全部覆盖，以防止局部干烧造成炉体损坏，随后上盖密封进行干馏；开始加热升温，从室温升至450℃后保温2.5小时，停止加热，待温度从450℃降至室温出炉，严禁用水直接降温。
3.经过实验室检测干馏后原料含油率为3.46%，制得干馏后原料；
4.将45kg干馏后原料加入100L釜式处理器中，pH7条件下投入5kgN,N'-乙二胺二琥珀酸，以300转/分钟速度搅拌，并升温至65°C，处理1.0小时后，过滤，滤液冷却后，加入稀硫酸使pH值调整至4，静止0.5小时后，将析出N,N'-乙二胺二琥珀酸回收。
实施例4
1.称取原料：150kg废催化剂（积碳10%，钴15%，70%氧化铝，5%氧化镁）、19kg废墨粉、14kg粘土和15kg水。
2.造粒：将废墨粉和废催化剂按步骤1的比例混合后，缓慢搅拌20分钟，然后加入粘土及水，继续混拌均匀后，进造粒机造粒，粒料的直径在5~7cm之间。工作人员进入炉内将造好的原料放好，保证将炉底全部覆盖，以防止局部干烧造成炉体损坏，随后上盖密封进行干馏；开始加热升温，从室温升至450℃后保温2.5小时，停止加热，待温度从450℃降至室温出炉，严禁用水直接降温。
3.经过实验室检测干馏后原料含油率为3.46%，制得干馏后原料；
4.将35kg干馏后原料加入100L釜式处理器中，pH7条件下投入5kgN,N'-乙二胺二琥珀酸，以500转/分钟速度搅拌，并升温至80°C，处理1.0小时后，过滤，滤液冷却后，加入稀硫酸使pH值调整至4，静止0.5小时后，将析出N,N'-乙二胺二琥珀酸回收。
实施例5
使用的废弃催化剂为：积碳10%，钴19%，66%氧化铝，5%氧化镁；
利用实施例1的步骤1~2所述方法制备干馏后原料；
将50kg干馏后原料加入100L釜式处理器中，pH7条件下投入5kgN,N'-乙二胺二琥珀酸，以500转/分钟速度搅拌，并升温至80°C，处理1.0小时后，过滤，滤液冷却后，加入稀硫酸使pH值调整至4，静止0.5小时后，将析出N,N'-乙二胺二琥珀酸回收。
实施例6
使用的废弃催化剂为：积碳10%，钴25%，60%氧化铝，5%氧化镁；
利用实施例1的步骤1~2所述方法制备干馏后原料；
将50kg干馏后原料加入100L釜式处理器中，pH7条件下投入5kgN,N'-乙二胺二琥珀酸，以300转/分钟速度搅拌，并升温至60°C，处理1.0小时后，过滤，滤液冷却后，加入稀硫酸使pH值调整至4，静止0.5小时后，将析出N,N'-乙二胺二琥珀酸回收。
实施例7
以上实施例中钴-N,N'-乙二胺二琥珀酸螯合体系经酸化后所释放钴离子的浓度通过电感耦合等离子体质谱仪进行分析。
表1基于乙二胺二琥珀酸的废弃钴催化剂沥取效率
实施例 1 2 3 4 5 6
搅拌（转速/分钟） 300 300 400 500 500 300
钴整体萃取效率 56 76 71 89 86 76

Claims (4)

1.一种可回收废弃催化剂中钴的方法，其特征在于：包括以下操作步骤：
①称取原料：按照废催化剂、废墨粉、粘合剂与水的质量比为（5~10）：（0.1~3）：（0.5~3）：（0.5~1.5）分别称取原料；
②造粒：将废墨粉和废催化剂按步骤1的比例混合后，缓慢搅拌10~30分钟，然后加入粘合剂及水，继续混拌均匀后，将原料造粒，随后进行干馏；干馏条件为400~500℃，2~3小时；
③向干馏产物按照7~10:1的质量比加入N,N'-乙二胺二琥珀酸；通过萃取体系的pH值调变，以25-80℃，200-600转速/分钟的条件下进行钴的回收；萃取的pH值条件为pH7-8。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：废墨粉的粒度为5~10微米，废墨粉有机物含量30~60%。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：废催化剂含有10-20%质量分数的积炭成分，20-30%质量分数的钴、50-55%质量氧化铝，5-10%质量分数氧化镁或氧化铁。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：干馏条件为450℃，时间2小时。
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