CN110386616A - 一种处理fcc废催化剂生产硫酸铝的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及石油化工废弃物的回收利用技术领域，具有公开了一种处理FCC废催化剂、同时生产硫酸铝的方法。该方法包括步骤：向反应釜中加水、FCC废催化剂、硫酸溶液，之后搅拌反应，得到反应混合液，所述反应混合液中含有硫酸铝和硫酸镍；之后向所述反应混合液中加入铁粉，搅拌反应，之后固液分离，得到含硫酸铝的溶液和含镍固体。采用本发明的方法，可以用FCC废催化剂来代替硫酸铝的生产原料铝矾土，具有原料便宜易得的优点，并且处理利用了有害废弃物FCC废催化剂，避免了环境污染，变废为宝。

Description

一种处理FCC废催化剂生产硫酸铝的方法
技术领域
本发明涉及石油化工废弃物的回收利用技术领域，特别是涉及一种处理FCC废催化剂、同时生产硫酸铝的方法。
背景技术
FCC废催化剂是在工业硫化催化裂化过程中产生的、由使用的催化剂在高温高压环境中形成的固体废物。现在我国每年产生FCC废催化剂的量已经超过了20万吨。目前主要还是采用填埋法来处理FCC废催化剂，不仅占用了大量的土地资源，更重要的是会对环境造成严重污染。FCC废催化剂中含有质量分数大于0.1％的镍元素，在700℃的高温下会氧化成一类致癌物氧化镍，因此在2016年8月1日FCC废催化剂被正式列入《国家危险废物名录》HW50类危废。
近几年也有针对FCC废催化剂的处理方法的研究报道，例如有磁分离再生法、催化剂分离法等新的方法，但都存在利用率低、运用领域受限、成本高等问题，无法根治FCC废催化剂产生的污染问题，尤其是FCC废催化剂中镍元素产生的污染问题。
本申请的申请人对FCC废催化剂成分组成进行了研究，针对其成分组成设计了一种绿色资源化利用的方法。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种处理FCC废催化剂生产硫酸铝的方法，可以用FCC废催化剂来代替硫酸铝的生产原料铝矾土，具有原料便宜易得的优点，并且处理利用了有害废弃物FCC废催化剂，避免了环境污染，变废为宝。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种处理FCC废催化剂生产硫酸铝的方法，包括步骤：
S1：向反应釜中加水、FCC废催化剂、硫酸溶液，所述硫酸溶液的质量百分比浓度为60～98％，之后搅拌反应，在反应压力0.15Mpa、温度为115～120℃下反应1.5～2小时，得到反应混合液，所述反应混合液中含有硫酸铝和硫酸镍，固液分离，得到含硫酸铝和硫酸镍的溶液；
S2：向所述含硫酸铝和硫酸镍的溶液中加入过量的铁粉，所述铁粉与所述硫酸镍的摩尔比为：铁粉∶硫酸镍＝20～25，在常温常压下搅拌反应，之后固液分离，得到含硫酸铝的溶液和含镍固体。
优选地，步骤S2中得到的含硫酸铝的溶液经浓缩、结晶得到硫酸铝产品。
作为一种优选的实施方式，步骤S1中，在反应压力1.5pa、温度为115℃下反应1.5小时，得到反应混合液。
经申请人研究发现，FCC废催化剂主要由铝和硅元素组成，其中铝含量达到了41％，完全可以代替硫酸铝的生产原料铝矾土来生产硫酸铝，充分利用了FCC废催化剂；并且经铁置换沉镍，在生产中彻底的分离了重金属镍元素，消除了对环境危害隐患，把FCC废催化剂合理的资源化绿色化回收利用。
本发明提供的处理FCC废催化剂生产硫酸铝的方法，首先硫酸跟FCC废催化剂中的铝和镍反应，生成含硫酸铝和硫酸镍的混合溶液，涉及的化学反应方程式：
2Al(OH)3+3H2SO4＝Al2(SO4)3+6H2O
Ni+H2SO4＝NiSO4+H2↑；
之后含硫酸铝和硫酸镍的溶液再加铁粉，铁粉和其中的硫酸镍产生置换反应，生成亚硫酸铁和镍单质，此步骤需要加入过量的铁粉，因为置换反应过程中置换出来的镍容易覆盖在铁粉的表面影响置换反应的进行，涉及的反应方程式为：
NiSO4+Fe＝FeSO4+Ni；
之后经固液分离，获得合格的硫酸铝液体(其中混有的亚硫酸铁不影响硫酸铝产品的品质)，硫酸铝液体经浓缩结晶制得硫酸铝固体，得到的硫酸铝产品符合国标HG/T2225-2010。
本发明利用FCC废催化剂代替铝矾土生产硫酸铝，生产工艺简单，成本低，生产过程中又有效的把重金属镍置换分离出来，做到了变废为宝，有着很高的社会效益和经济效益，硫酸铝用途广泛适合大规模生产。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明的技术方案进行详细说明，并通过实施例说明本发明能达到的技术效果。
实施例1
本实施例提供了一种处理FCC废催化剂生产硫酸铝的方法，
其中FCC废催化剂的成分分析如下：
成分 铝 硅 镍
质量百分比含量 41％ 58％ 0.8％
具体方法包括以下步骤：
S1：向带搅拌装置的反应釜中加水2250g、FCC废催化剂500g，分批加入硫酸溶液624g，硫酸溶液的质量百分比浓度为93％，之后搅拌反应，反应过程中反应体系自然放热使反应温度达到115℃～120℃，控制反应压力在0.15Mpa下，反应1.5小时，反应完成，得到反应混合液，对得到的反应混合液进行固液分离，即得到含硫酸铝和硫酸镍的溶液；过滤得到的固体是硫酸铝渣，其中硅含量达到99.5％(质量百分比)，用来做白碳黑或者水泥添加剂都是很好的材料；
含硫酸铝和硫酸镍的溶液，其中含Al2O3 6.1％(质量百分比)、Fe 0.01％(质量百分比)、NiSO4 0.119％(质量百分比)，检测此溶液的pH值为3.0。
S2：取含硫酸铝和硫酸镍的溶液500g，向其中加入铁粉5g，在常温常压下搅拌反应，反应4个小时后，之后放置澄清，取上清液，即得到含硫酸铝的溶液，下层固体为含镍固体。
含硫酸铝的溶液经检测含Al2O3 6.1％(质量百分比)、Fe 0.2％(质量百分比)、NiSO4 0.001％(质量百分比)，水溶液pH值为3.05。以上指符合硫酸铝国家标准。
含硫酸铝的溶液经浓缩结晶制得硫酸铝固体，得到的硫酸铝产品符合国标HG/T2225-2010。
国标HG/T2225-2010要求具体如下表所示。

Claims (3)

1.一种处理FCC废催化剂生产硫酸铝的方法，其特征在于，包括步骤：
S1：向反应釜中加水、FCC废催化剂、硫酸溶液，所述硫酸溶液的质量百分比浓度为60～98％，之后搅拌反应，在反应压力0.15Mpa、温度为115～120℃下反应1.5～2小时，得到反应混合液，所述反应混合液中含有硫酸铝和硫酸镍，固液分离，得到含硫酸铝和硫酸镍的溶液；
S2：向所述含硫酸铝和硫酸镍的溶液中加入过量的铁粉，所述铁粉与所述硫酸镍的摩尔比为：铁粉∶硫酸镍＝20～25，在常温常压下搅拌反应，之后固液分离，得到含硫酸铝的溶液和含镍固体。
2.根据权利要求1所述的处理FCC废催化剂生产硫酸铝的方法，其特征在于，步骤S2中得到的含硫酸铝的溶液经浓缩、结晶得到硫酸铝产品。
3.根据权利要求1所述的处理FCC废催化剂生产硫酸铝的方法，其特征在于，步骤S1中，在反应压力1.5pa、温度为115℃下反应1.5小时，得到反应混合液。
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