CN109305767A - 一种无害化处置fcc废催化剂制备地质聚合物的方法 - Google Patents

一种无害化处置fcc废催化剂制备地质聚合物的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无害化处置FCC废催化剂制备地质聚合物的方法，涉及地质聚合物的制备技术领域。该方法首先以FCC废催化剂为原料，经研磨控制废催化剂粒径大小；然后向研磨后的FCC废催化剂中加入一定模数的水玻璃激发剂，以调控其反应活性；最后，依次经过搅拌、成型、震实、脱模、养护得到地质聚合物。本发明利用FCC废催化剂作为铝、硅原料，通过调整添加碱激发剂‑水玻璃的模数，制备地质聚合物，这样不但可以处理掉污染环境的FCC废催化剂、固化FCC废催化剂中的重金属，同时得到满足国家建筑材料标准、具有较高经济价值的建筑材料。

Description

一种无害化处置FCC废催化剂制备地质聚合物的方法
技术领域
本发明涉及地质聚合物的制备技术领域，具体涉及一种无害化处置FCC废催化剂制备地质聚合物的方法。
背景技术
催化裂化装置中由于催化剂受石油中重金属污染而使催化剂活性降低，反应选择性变差，只靠自然跑损和补充相应新剂无法维持催化剂的活性和选择性水平。需要定期卸出一部分平衡剂、补充新剂以保证装置内催化剂的活性和选择性水平，卸出的平衡剂称为催化裂化废催化剂(以下简称FCC废催化剂)。FCC废催化剂活性低，并含有一定量的重金属，特别是废催化剂中的Ni、V、Sb等重金属超过了危险废物毒性物质含量阈值，污染性强，2016年颁布的《国家危险废物名录》将FCC废催化剂列为危险废物，废物类别HW50，废物代码251-017-50。目前，国内外许多研究机构利用FCC废催化剂作为原材料进行稀土、重金属以及分子筛等有价值物质的提取回收，不仅减少了环境污染，而且降低了产品成本。
专利CN201510194951.1提出了一种FCC废催化剂循环利用的方法，其是以FCC废催化剂、焙烧高岭土微球为原料，在补充硅源、不添加铝源的情况下，通过原位晶化制备新鲜催化裂化催化剂，从而使FCC废催化剂得到循环利用，该制备方法简单，能耗低。但FCC废催化剂受Ni、V、Sb等重金属污染，导致该方法制备的新鲜催化裂化催化剂杂质较多，难以达到工业应用的要求。专利CN201610489957.6提出了一种从FCC废催化剂中回收稀土的方法，该方法是将含有稀土的FCC废催化剂置于100-150℃下的20％-65％的硫酸溶液中酸溶，然后往酸溶后溶液中加入氨水得到稀土富集液，然后采用蒸发的方法将富集液中水分蒸发，得到硫酸稀土复盐产品。然而，FCC废催化剂上稀土元素含量较低，回收过程中消耗大量酸、碱溶液，存在成本高以及二次污染的问题。
上述现有技术的目的是从FCC废催化剂中回收利用有价值成分。如果转变思维，将FCC废催化剂中的重金属进行固化无害化处置，只要重金属不再浸出，不再危害环境就可以了，这就解决了危险废物危害环境的基本问题。
近段时间，以偏高岭土、粉煤灰、炉渣等铝、硅酸盐为主要原料的新型固化/稳定化技术—地质聚合物(GP)材料在重金属固化领域崭露头角，并以强度高、耐腐蚀性好、抗渗性强的优势得到广泛关注，用GP来降低重金属的浸出率是一种较适宜且关注度较高的处理手段。
FCC废催化剂的主要成分是SiO2、Al2O3等硅、铝氧化物和少量金属氧化物，与偏高岭土、粉煤灰、炉渣成分相近，并且经过700℃的焙烧，具有较高反应活性。FCC废催化剂中存在Ni、V、Sb等重金属，是一种危险废弃物。如果以FCC废催化剂为原料制备GP，不仅可以固定重金属，解决危险废物危害环境问题，还可以得到一种高强度、耐腐蚀的建筑材料，获得经济效益，变废为宝。以FCC废催化剂为原料制备GP在国外已有相关报道，如有研究以FCC废催化剂为原料制备GP，考察了废催化剂粒径、激发剂类型及养护温度对GP抗压强度的影响。但对FCC废催化剂中重金属固化效果的研究还未见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无害化处置FCC废催化剂制备地质聚合物的方法，该方法利用FCC废催化剂作为铝、硅原料，通过调整添加碱激发剂-水玻璃的模数，制备地质聚合物，这样不但可以处理掉污染环境的FCC废催化剂、固化FCC废催化剂中的重金属，同时得到满足国家建筑材料标准、具有较高经济价值的建筑材料。
本发明的任务之一在于提供一种制备地质聚合物的方法。
一种制备地质聚合物的方法，依次包括以下步骤：
a以FCC废催化剂为原料，经研磨控制废催化剂粒径大小；
b向研磨后的FCC废催化剂中加入一定模数的水玻璃激发剂，以调控其反应活性；
c依次经过搅拌、成型、震实、脱模、养护得到地质聚合物。
上述方案直接带来的有益技术效果为：
将FCC废催化剂中的重金属进行固化无害化处置，得到的地质聚合物重金属不再浸出，不再危害环境，相当于解决了危险废物危害环境的基本问题。
通过向FCC废催化剂中加入激发剂，并且通过调控养护参数，获得了高强度地质聚合物，通过下述实施例进一步证实了上述结论是成立的。
作为本发明的一个优选方案，步骤a中，FCC废催化剂的粒径控制为100目～500目。
作为本发明的另一个优选方案，所述的水玻璃激发剂模数为1.0-3.5。
进一步的，步骤c搅拌过程中，自转100-300/min，公转10-200/min。
进一步的，步骤c所述的震实，其是选用振动台震动1-50min。
进一步的，步骤c所述的养护为室温养护2-30天。
进一步的，所述水玻璃激发剂模数为2.0。
进一步的，室温养护5～28天。
本发明的另一任务在于提供上述方法制备得到的地质聚合物。
上述制备方法制备得到的地质聚合物的抗压强度为10.2～26.9MPa。
本发明以FCC废催化剂为原料，通过控制加入不同模数的水玻璃碱激发剂，提高合成的地质聚合物强度，形成高强度的建材，同时固化FCC废催化剂中的重金属。
具体实施方式
本发明公开了一种无害化处置FCC废催化剂制备地质聚合物的方法，为了使本发明的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明做详细说明。
本发明所选取主要原料做如下说明：
FCC废催化剂粒径应在100目。
本发明所需原料均可通过商业渠道购买获得。
FCC废催化剂无害化处置工艺流程，具体步骤包括：
(1)实验时将一定量的NaOH、模数为3.5的水玻璃和水混合，在室温条件下静置冷却一定时间后配制成所需模数的激发剂溶液；
(2)将一定量的激发剂溶液和粉磨到一定粒度的FCC废催化剂原料在水泥净浆搅拌机混合搅拌；
(3)将拌合好的浆体倒入模具中，在震实仪上振动成型；
(4)在一定养护条件下养护到龄期，并脱模，得到地质聚合物产品。
实施例1：
实验条件：FCC废催化剂粒径100目，加入模数为1.0的水玻璃；搅拌转速：自转100/min，公转200/min；成型模具：40*40*160mm；养护条件为室温养护30天。得到的地质聚合物镍元素的浸出毒性由2.85ppm降到0.25ppm；抗压强度为20MPa。
实施例2：
实验条件：FCC废催化剂粒径200目，加入模数为1.5的水玻璃；搅拌转速：自转300/min，公转100/min；成型模具：40*40*160mm；养护条件为室温养护2天。得到的地质聚合物镍元素的浸出毒性由2.85ppm降到0.59ppm；抗压强度为10.2MPa。
实施例3：
实验条件：FCC废催化剂粒径500目，加入模数为2的水玻璃；搅拌转速：自转200/min，公转50/min；成型模具：40*40*160mm；养护条件为室温养护30天。得到的地质聚合物镍元素的浸出毒性由2.85ppm降到0.03ppm；抗压强度为26.9MPa。
实施例4：
实验条件：FCC废催化剂粒径300目，加入模数为2.5的水玻璃；搅拌转速：自转200/min，公转10/min；成型模具：40*40*160mm；养护条件为室温养护20天。得到的地质聚合物镍元素的浸出毒性由2.85ppm降到0.07ppm；抗压强度为25.2MPa。
实施例5：
实验条件：FCC废催化剂粒径400目，加入模数为3的水玻璃；搅拌转速：自转300/min，公转200/min；成型模具：40*40*160mm；养护条件为室温养护15天。得到的地质聚合物镍元素的浸出毒性由2.85ppm降到0.09ppm；抗压强度为22.7MPa。
实施例6：
实验条件：FCC废催化剂粒径500目，加入模数为3.5的水玻璃；搅拌转速：自转250/min，公转100/min；成型模具：40*40*160mm；养护条件为室温养护10天。得到的地质聚合物镍元素的浸出毒性由2.85ppm降到0.19ppm；抗压强度为21.8MPa。
需要说明的是，在本说明书的教导下本领域技术人员所做出的任何等同方式，或明显变型方式均应在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种制备地质聚合物的方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
a以FCC废催化剂为原料，经研磨控制废催化剂粒径大小；
b向研磨后的FCC废催化剂中加入一定模数的水玻璃激发剂，以调控其反应活性；
c依次经过搅拌、成型、震实、脱模、养护得到地质聚合物。
2.根据权利要求1所述的制备地质聚合物的方法，其特征在于：步骤a中，FCC废催化剂的粒径控制为100目～500目。
3.根据权利要求1所述的制备地质聚合物的方法，其特征在于：所述的水玻璃激发剂模数为1.0-3.5。
4.根据权利要求1所述的制备地质聚合物的方法，其特征在于：步骤c搅拌过程中，自转100-300/min，公转10-200/min。
5.根据权利要求1所述的制备地质聚合物的方法，其特征在于：步骤c所述的震实，其是选用振动台震动1-50min。
6.根据权利要求1所述的制备地质聚合物的方法，其特征在于：步骤c所述的养护为室温养护2-30天。
7.根据权利要求3所述的制备地质聚合物的方法，其特征在于：所述水玻璃激发剂模数为2.0。
8.根据权利要求6所述的制备地质聚合物的方法，其特征在于：室温养护5～28天。
9.根据权利要求1～8任一项所述的方法制备得到的地质聚合物，其特征在于：所述地质聚合物的抗压强度为10.2～26.9MPa。
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