KR102539557B1 - Recovery method of valuable metal from waste of desulfurization catalyst - Google Patents

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Abstract

본 발명의 탈황 폐촉매의 유가 금속 회수 방법은 탈황 폐촉매를 탄화수소계 용제로 세정한다. 세정된 탈황 폐촉매를 산화성 분위기에서 배소한다. 배소된 탈황 폐촉매로부터 유가 금속을 침출시킨다. 고순도의 유가 금속을 고효율로 회수할 수 있다.In the method for recovering valuable metals from the spent desulfurization catalyst of the present invention, the spent desulfurization catalyst is washed with a hydrocarbon-based solvent. The cleaned spent desulfurization catalyst is roasted in an oxidizing atmosphere. Valuable metals are leached from the roasted spent desulfurization catalyst. High-purity valuable metals can be recovered with high efficiency.

Description

탈황 폐촉매의 유가 금속 회수 방법{RECOVERY METHOD OF VALUABLE METAL FROM WASTE OF DESULFURIZATION CATALYST}Valuable metal recovery method of waste desulfurization catalyst {RECOVERY METHOD OF VALUABLE METAL FROM WASTE OF DESULFURIZATION CATALYST}

본 발명은 탈황 폐촉매의 유가 금속 회수 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 침출법을 활용한 탈황 폐촉매의 유가 금속 회수 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for recovering valuable metals from spent desulfurization catalysts. More specifically, it relates to a method for recovering valuable metals from spent desulfurization catalysts using a leaching method.

황 성분을 함유하는 석유계 연료는 연소 시 SOx를 발생시킨다. 발생된 SOx는 배출되어 대기 오염의 주된 원인으로 제공된다.Petroleum-based fuels containing sulfur components generate SO x upon combustion. The generated SO x is discharged and serves as a major cause of air pollution.

또한, 황 성분은 금속의 부식을 촉진시키므로 황 성분이 함유된 연료는 금속제 연료 탱크, 연료관, 내연 기관 등의 수명을 단축시킨다.In addition, since sulfur component accelerates metal corrosion, fuel containing sulfur component shortens the lifespan of metal fuel tanks, fuel pipes, internal combustion engines, and the like.

따라서, 정유 공정에서 원유 중의 황이 제거될 필요가 있다. 탈황 공정을 통해 생산된 성규 제품들 속에 함유된 황, 질소, 금속 화합물 등이 제거된다. 탈황 공정에는 탈황 촉매가 사용되며, 탈황 촉매의 성능은 탈황 공정의 진행 과정에서 점차 감소한다.Therefore, it is necessary to remove sulfur in crude oil in an oil refining process. Through the desulfurization process, sulfur, nitrogen, and metal compounds contained in Sungkyu products are removed. A desulfurization catalyst is used in the desulfurization process, and the performance of the desulfurization catalyst gradually decreases during the course of the desulfurization process.

성능이 감소한 탈황 촉매는 재생 처리를 통해 재사용 가능하도록 성능이 회복될 수 있으나, 수 회의 재생 처리 이후에는 촉매의 기능이 실질적으로 영구히 상실될 수 있다. 기능이 영구적으로 상실된 촉매는 통상적으로 폐기 처리될 수 있다.The performance of the desulfurization catalyst with reduced performance may be restored through regeneration treatment so that it can be reused, but the function of the catalyst may be substantially permanently lost after several regeneration treatments. Catalysts that have permanently lost their function can usually be disposed of.

폐촉매는 각종 귀금속류를 함유하는 바, 폐촉매에서 귀금속을 분리할 경우, 이를 통해 탈황 촉매를 재생산할 수 있으므로, 경제성이 크게 증가한다. 또한, 폐촉매의 재활용은 자원의 사용 효율을 향상시킬 수 있으며, 환경적으로도 바람직하다.Since the waste catalyst contains various precious metals, when the precious metal is separated from the waste catalyst, the desulfurization catalyst can be reproduced through this, and thus the economic feasibility is greatly increased. In addition, recycling of spent catalysts can improve the efficiency of resource use and is also environmentally desirable.

예를 들면, 한국등록특허공보 제10-0700348호에는 탈황 폐촉매를 가열, 승화 및 냉각시켜 산화몰리브덴을 회수하는 방법이 개시되어 있으나, 유가 금속의 순도, 회수율 및 공정의 에너지 효율 등에 대한 개선이 추가적으로 요구되고 있다.For example, Korean Patent Registration No. 10-0700348 discloses a method for recovering molybdenum oxide by heating, sublimating, and cooling a spent desulfurization catalyst, but improvements in the purity, recovery rate, and energy efficiency of the process of valuable metals are disclosed. additionally required.

한국등록특허공보 제10-0700348호Korean Registered Patent Publication No. 10-0700348

본 발명의 일 과제는 우수한 회수율 및 효율을 갖는 탈황 폐촉매의 유가 금속 회수 방법을 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide a method for recovering valuable metals from a spent desulfurization catalyst having excellent recovery rate and efficiency.

1. 중질유탈황, 경유탈황, 납사탈황, 접촉분해, 중유접촉분해, 또는 감압잔사유탈황 공정의 폐기물 중 적어도 하나를 포함하는 탈황 공정으로부터 얻어진 탈황 폐촉매를 탄화수소계 용제로 세정하는 단계; 세정된 탈황 폐촉매를 산화성 분위기에서 배소하는 단계; 및 배소된 탈황 폐촉매로부터 유가 금속을 침출시키는 단계를 포함하는, 탈황 폐촉매의 유가 금속 회수 방법.1. Washing spent desulfurization catalyst obtained from a desulfurization process including at least one of heavy oil desulfurization, light oil desulfurization, naphtha desulfurization, catalytic cracking, heavy oil catalytic cracking, or vacuum residue desulfurization waste with a hydrocarbon-based solvent; Roasting the cleaned spent desulfurization catalyst in an oxidizing atmosphere; and leaching valuable metals from the roasted spent desulfurization catalyst.

2. 위 1에 있어서, 상기 탄화수소계 용제는 등유를 포함하는, 탈황 폐촉매의 유가 금속 회수 방법.2. The method for recovering valuable metals from a spent desulfurization catalyst according to 1 above, wherein the hydrocarbon-based solvent includes kerosene.

3. 위 1에 있어서, 상기 배소 전 세정된 탈황 폐촉매를 건조하는 단계를 더 포함하는, 탈황 폐촉매의 유가 금속 회수 방법.3. The method for recovering valuable metals from the spent desulfurization catalyst according to 1 above, further comprising drying the spent desulfurization catalyst washed before roasting.

4. 위 3에 있어서, 상기 건조는 60 내지 100℃에서 수행되는, 탈황 폐촉매의 유가 금속 회수 방법.4. The method for recovering valuable metals from a spent desulfurization catalyst according to 3 above, wherein the drying is performed at 60 to 100 ° C.

5. 위 1에 있어서, 상기 배소는 300 내지 550℃에서 수행되는, 탈황 폐촉매의 유가 금속 회수 방법.5. The method for recovering valuable metals from a spent desulfurization catalyst according to 1 above, wherein the roasting is performed at 300 to 550 ° C.

6. 위 1에 있어서, 상기 산화성 분위기는 산소 및 질소를 포함하는 산화성 기체를 포함하는, 탈황 폐촉매의 유가 금속 회수 방법.6. The method for recovering valuable metals from a spent desulfurization catalyst according to 1 above, wherein the oxidizing atmosphere includes an oxidizing gas including oxygen and nitrogen.

7. 위 6에 있어서, 상기 산화성 기체 중 산소 및 질소의 부피비는 3:7 내지 5:5인, 탈황 폐촉매의 유가 금속 회수 방법.7. The method for recovering valuable metals from a spent desulfurization catalyst according to 6 above, wherein the volume ratio of oxygen and nitrogen in the oxidizing gas is 3:7 to 5:5.

8. 위 6에 있어서, 상기 배소는 상기 산화성 기체를 연속적으로 공급하면서 수행되는, 탈황 폐촉매의 유가 금속 회수 방법.8. The method for recovering valuable metals from a spent desulfurization catalyst according to 6 above, wherein the roasting is performed while continuously supplying the oxidizing gas.

9. 위 8에 있어서, 상기 산화성 기체의 유량은 25 내지 50L/분인, 탈황 폐촉매의 유가 금속 회수 방법.9. The method for recovering valuable metals from a spent desulfurization catalyst according to 8 above, wherein the flow rate of the oxidizing gas is 25 to 50 L/min.

10. 위 1에 있어서, 상기 탈황 폐촉매의 탄소 함량 대비 1중량% 이하의 탄소가 침출되는, 탈황 폐촉매의 유가 금속 회수 방법.10. The method for recovering valuable metals from the spent desulfurization catalyst according to 1 above, wherein less than 1% by weight of carbon relative to the carbon content of the spent desulfurization catalyst is leached out.

11. 위 1에 있어서, 침출된 유가 금속을 회수하는 단계를 더 포함하는, 탈황 폐촉매의 유가 금속 회수 방법.11. The method for recovering valuable metals from a spent desulfurization catalyst according to 1 above, further comprising recovering the leached valuable metals.

12. 위 12에 있어서, 상기 침출된 유가 금속을 회수하는 단계에서는 암모늄계 화합물 또는 이온성 액체(ionic liquid) 중 적어도 하나가 포함된 추출용액이 사용되는, 탈황 폐촉매의 유가 금속 회수 방법.12. The method for recovering valuable metals from a spent desulfurization catalyst according to 12 above, wherein in the step of recovering the leached valuable metals, an extraction solution containing at least one of an ammonium-based compound and an ionic liquid is used.

13. 위 12에 있어서, 상기 추출용액에 포함된 바나듐 및 몰리브데늄은 각각 V2O5 및 CaMoO4의 형태로 회수되는, 탈황 폐촉매의 유가 금속 회수 방법.13. The method for recovering valuable metals from a spent desulfurization catalyst according to 12 above, wherein vanadium and molybdenum contained in the extraction solution are recovered in the form of V 2 O 5 and CaMoO 4 , respectively.

예시적인 실시예들에 따르며 탈황 폐촉매를 탄화수소계 용제로 세정하고 산화성 분위기에서 배소한 후 침출법을 이용하여 니켈, 몰리브데늄, 바나듐 등의 유가 금속을 고순도 및 고효율로 회수할 수 있다.According to exemplary embodiments, valuable metals such as nickel, molybdenum, and vanadium can be recovered with high purity and efficiency by using a leaching method after washing the spent desulfurization catalyst with a hydrocarbon-based solvent and roasting it in an oxidizing atmosphere.

예를 들면, 등유 세정에 의해 탈황 폐촉매 중의 탄화수소 불순물들이 효과적으로 제거될 수 있으며, 세정에 사용된 등유는 재사용될 수 있다.For example, hydrocarbon impurities in the spent desulfurization catalyst can be effectively removed by kerosene cleaning, and kerosene used for cleaning can be reused.

또한, 산화성 배소에 의해 탄소, 수소, 질소 및 황 함유 유기 불순물들의 함량이 효과적으로 감소될 수 있다.In addition, the content of organic impurities containing carbon, hydrogen, nitrogen and sulfur can be effectively reduced by oxidative roasting.

산화성 배소가 550℃ 이하의 온도에서 수행되어 SOx 발생이 억제될 수 있다.Oxidative roasting may be performed at a temperature of 550° C. or less to suppress generation of SOx.

도 1 및 도 2는 예시적인 실시예들에 따른 탈황 폐촉매의 유가 금속 회수 방법을 나타내는 개략적인 흐름도이다.
도 3은 세정 전 탈황 폐촉매의 IR 스펙트럼이다.
도 4는 세정 후 배소 전 탈황 폐촉매의 IR 스펙트럼이다.
도 5는 배소 후 탈황 폐촉매의 IR 스펙트럼이다.
도 6은 세정 전 탈황 폐촉매의 사진이다.
도 7 내지 도 10은 세정 및 배소 후 탈황 폐촉매의 사진이다.
1 and 2 are schematic flowcharts illustrating a method for recovering valuable metals from a spent desulfurization catalyst according to exemplary embodiments.
3 is an IR spectrum of the spent desulfurization catalyst before cleaning.
4 is an IR spectrum of the spent desulfurization catalyst before roasting after washing.
5 is an IR spectrum of a spent desulfurization catalyst after roasting.
6 is a photograph of a spent desulfurization catalyst before cleaning.
7 to 10 are photographs of spent desulfurization catalysts after washing and roasting.

본 발명의 예시적인 실시예들은 중질유탈황, 경유탈황, 납사탈황, 접촉분해, 중유접촉분해, 또는 감압잔사유탈황 공정의 폐기물 중 적어도 하나를 포함하는 탈황 폐촉매를 탄화수소계 용제로 세정하고 세정된 탈황 폐촉매를 산화성 분위기에서 배소한 후 배소된 탈황 폐촉매로부터 유가 금속을 침출시키는 탈황 폐촉매의 유가 금속 회수 방법을 제공한다. 고순도의 유가 금속을 고효율로 회수할 수 있다.In exemplary embodiments of the present invention, waste desulfurization catalysts including at least one of heavy oil desulfurization, light oil desulfurization, naphtha desulfurization, catalytic cracking, heavy oil catalytic cracking, or vacuum residue desulfurization wastes are washed with a hydrocarbon-based solvent and cleaned. Provided is a method for recovering valuable metals from a spent desulfurization catalyst in which the spent desulfurization catalyst is roasted in an oxidizing atmosphere and then valuable metals are leached from the roasted spent desulfurization catalyst. High-purity valuable metals can be recovered with high efficiency.

이하 도면을 참고하여, 본 발명의 실시예를 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 다만, 본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.Referring to the following drawings, the embodiment of the present invention will be described in more detail. However, the following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention together with the contents of the above-described invention, so the present invention is described in such drawings should not be construed as limited to

도 1은 예시적인 실시예들에 따른 탈황 폐촉매의 유가 금속 회수 방법을 나타내는 개략적인 흐름도이다.1 is a schematic flowchart illustrating a method for recovering valuable metals from a spent desulfurization catalyst according to exemplary embodiments.

도 1을 참조하면, 탈황 폐촉매를 탄화수소계 용제로 세정할 수 있다(예를 들면, 단계 S10).Referring to FIG. 1, the spent desulfurization catalyst may be washed with a hydrocarbon-based solvent (eg, step S10).

본 명세서에 사용되는 용어 '탈황 폐촉매'는 원유의 정제 과정 중 탈황 공정에 사용되어 촉매 활성이 저하된 촉매를 의미할 수 있다. 상기 탈황 공정은 예를 들면, 중질유탈황(Residual Hydro Desulfurization: RHDS), 경유탈황(Diesel desulfurization), 납사탈황(Naphtha desulfurization), 접촉분해(Catalytic cracking), 중유접촉분해(heavy oil catalytic cracking) 또는 감압잔사유탈황(Vacuum Residue Desulfurization: VRDS) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.As used herein, the term 'spent desulfurization catalyst' may refer to a catalyst whose catalytic activity is reduced because it is used in a desulfurization process during a crude oil refining process. The desulfurization process is, for example, heavy oil desulfurization (RHDS), diesel desulfurization, naphtha desulfurization, catalytic cracking, heavy oil catalytic cracking or reduced pressure It may include at least one of residual oil desulfurization (Vacuum Residue Desulfurization: VRDS).

예를 들면, 상기 탈황 폐촉매는 알루미늄 담체에 니켈(Ni), 몰리브데늄(Mo), 바나듐(V) 등의 유가 금속이 담지된 것일 수 있다. 상기 탈황 폐촉매는 상기 탈황 공정 중 상기 탈황 폐촉매에 흡착 또는 응집된 유기 불순물을 더 포함할 수 있다. 상기 유기 불순물은 예를 들면 상기 탈황 폐촉매에 결합된 탄소, 수소, 질소, 황 등의 원소를 포함하는 화합물을 의미할 수 있다.For example, the spent desulfurization catalyst may be one in which valuable metals such as nickel (Ni), molybdenum (Mo), and vanadium (V) are supported on an aluminum carrier. The spent desulfurization catalyst may further include organic impurities adsorbed or aggregated to the spent desulfurization catalyst during the desulfurization process. The organic impurities may mean, for example, compounds containing elements such as carbon, hydrogen, nitrogen, and sulfur bound to the spent desulfurization catalyst.

예시적인 실시예들에 따르면, 상기 탈황 폐촉매로부터 상기 유기 불순물을 제거하고 상기 유가 금속을 효과적으로 회수할 수 있다.According to exemplary embodiments, the organic impurities may be removed from the spent desulfurization catalyst and the valuable metal may be effectively recovered.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 탄화수소계 용제는 탄소 및 수소로 구성된 화합물 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 탄화수소계 용제는 실질적으로 탄소 및 수소만으로 구성된 화합물들을 포함할 수 있다.In example embodiments, the hydrocarbon-based solvent may include a compound composed of carbon and hydrogen and a mixture thereof. In some embodiments, the hydrocarbon-based solvent may include compounds consisting essentially of only carbon and hydrogen.

상기 탄화수소계 용제는 탈황 폐촉매에 함유된 탄화수소 불순물을 효과적으로 제거할 수 있다.The hydrocarbon-based solvent can effectively remove hydrocarbon impurities contained in the spent desulfurization catalyst.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 탄화수소계 용제는 등유를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 탄화수소 불순물의 세정력이 현저히 향상될 수 있다. 또한, 등유는 상기 세정 공정에서 반복적으로 재사용되거나, 상기 세정 공정 후 예를 들면, 연료 등으로 재활용될 수 있다. In example embodiments, the hydrocarbon-based solvent may include kerosene. In this case, the cleaning power of the hydrocarbon impurities can be remarkably improved. In addition, kerosene can be repeatedly reused in the cleaning process, or recycled as fuel, for example, after the cleaning process.

예를 들면, 상기 세정 시 상기 탄화수소계 용제는 상기 탈황 폐촉매에 대하여 1:1 내지 5:1의 중량비로 사용될 수 있다. 상기 탄화수소계 용제의 사용량이 상술한 범위 미만일 경우, 상기 폐촉매로부터 상기 탄화수소계 불순물이 충분히 제거되지 않을 수 있다. 상기 탄화수소계 용제의 사용량이 상술한 범위 초과일 경우, 상기 탄화수소계 불순물에 대한 세정력이 실질적으로 포화되므로 공정의 경제성이 감소할 수 있다. 바람직하게는, 상기 탄화수소계 용제는 상기 탈황 폐촉매에 대하여 1.5:1 내지 3:1의 중량비로 사용될 수 있다.For example, during the cleaning, the hydrocarbon-based solvent may be used in a weight ratio of 1:1 to 5:1 with respect to the spent desulfurization catalyst. When the amount of the hydrocarbon-based solvent used is less than the aforementioned range, the hydrocarbon-based impurities may not be sufficiently removed from the spent catalyst. When the amount of the hydrocarbon-based solvent exceeds the above-described range, the cleaning power for the hydrocarbon-based impurities is substantially saturated, and thus the economic efficiency of the process may be reduced. Preferably, the hydrocarbon-based solvent may be used in a weight ratio of 1.5:1 to 3:1 with respect to the spent desulfurization catalyst.

일부 실시예들에 있어서, 상기 탈황 폐촉매는 상기 세정 및 배소 전 분쇄되지 않을 수 있다. 탈황 폐촉매의 분쇄가 배소 전에 선행되지 않음으로써, 탈황 폐촉매의 추가적인 변형 및 활용성이 개선될 수 있다. 예를 들면, 상기 탈황 폐촉매의 입자 크기는 1 내지 5mm일 수 있다. In some embodiments, the spent desulfurization catalyst may not be pulverized before washing and roasting. By not pulverizing the spent desulfurization catalyst before roasting, further transformation and utilization of the spent desulfurization catalyst can be improved. For example, the particle size of the spent desulfurization catalyst may be 1 to 5 mm.

세정된 탈황 폐촉매를 산화성 분위기에서 배소할 수 있다(예를 들면, 단계 S20).The washed spent desulfurization catalyst may be roasted in an oxidizing atmosphere (eg, step S20).

상기 산화성 분위기는 산소에 노출되는 조건을 포함할 수 있다. 상기 산화성 분위기는 대기 또는 산소를 포함하는 산화성 기체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 반응 챔버의 내부 기체를 대기 또는 상기 산화성 기체로 치환하여 상기 산화성 분위기를 형성할 수 있다. 상기 산화성 기체는 질소를 더 포함할 수 있다.The oxidizing atmosphere may include conditions exposed to oxygen. The oxidizing atmosphere may include air or an oxidizing gas including oxygen. For example, the oxidizing atmosphere may be formed by replacing the internal gas of the reaction chamber with air or the oxidizing gas. The oxidizing gas may further include nitrogen.

상기 배소에 의해 상기 탈황 폐촉매에 함유된 유가 금속이 산화되어 금속 산화물로 전환될 수 있다. 예를 들면, 상기 배소에 의해 산화니켈(nickel oxide), 산화몰리브데늄, 산화바나듐 등이 형성될 수 있다.Valuable metals contained in the spent desulfurization catalyst may be oxidized and converted into metal oxides by the roasting. For example, nickel oxide, molybdenum oxide, vanadium oxide, and the like may be formed by the roasting.

일부 실시예들에 있어서, 상기 배소에 의해 유가 금속의 단일 산화물이 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 단일 금속 산화물은 상기 유가 금속을 1종만 포함할 수 있다. 상기 단일 금속 산화물은 침출 공정을 통해 고순도, 고효율로 상기 유가 금속으로 회수될 수 있다.In some embodiments, a single oxide of a valuable metal may be formed by the roasting. For example, the single metal oxide may include only one kind of the valuable metal. The single metal oxide can be recovered as the valuable metal with high purity and high efficiency through a leaching process.

또한, 상기 배소에 의해 상기 탈황 폐촉매로부터 상기 유기 불순물들이 제거될 수 있다.In addition, the organic impurities may be removed from the spent desulfurization catalyst by the roasting.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 배소는 300 내지 550℃ 온도에서 수행될 수 있다. 배소 온도가 300℃ 미만일 경우, 상기 유가 금속이 상기 금속 산화물 형태로 전환되지 않거나 상기 유기 불순물이 불충분하게 제거될 수 있다. 상기 배소 온도가 550℃ 초과일 경우, 2종 이상의 유가 금속 또는 1종의 유가 금속과 추가 금속을 더 포함하는 복합 금속 산화물 또는 금속 산화물 복합체가 형성될 수 있다. 상기 복합 금속 산화물 또는 상기 금속 산화물 복합체는 침출 공정에 의한 유가 금속 회수율이 낮을 수 있다. 또한, 고온 배소 시, 황 또는 질소로부터 SOx 및 NOx 가 형성되어 환경을 오염시킬 수 있다.In exemplary embodiments, the roasting may be performed at a temperature of 300 to 550°C. When the roasting temperature is lower than 300° C., the valuable metal may not be converted into the metal oxide form or the organic impurities may be insufficiently removed. When the roasting temperature is higher than 550° C., a composite metal oxide or metal oxide composite further including two or more types of valuable metals or one type of valuable metal and an additional metal may be formed. The composite metal oxide or the metal oxide composite may have a low recovery rate of valuable metals through a leaching process. In addition, during high-temperature roasting, SOx and NOx are formed from sulfur or nitrogen, which can pollute the environment.

바람직하게는, 상기 배소 온도는 350 내지 450℃일 수 있다. 450℃에서 상기 단일 금속 산화물로의 전환이 실질적으로 완료될 수 있으므로, 공정의 에너지 효율을 증가시킬 수 있다.Preferably, the roasting temperature may be 350 to 450 °C. At 450° C., the conversion to the single metal oxide can be substantially completed, thereby increasing the energy efficiency of the process.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 산화성 기체 중 산소 및 질소의 부피비는 3:7 내지 5:5일 수 있다. In example embodiments, the volume ratio of oxygen and nitrogen in the oxidizing gas may be 3:7 to 5:5.

산소의 비율이 상기 범위 미만일 경우, 상기 유기 불순물의 제거 및 상기 단일 금속 산화물로의 전환이 불충분하게 일어날 수 있다. 따라서, 침출 공정에서 상기 유가 금속의 침출율이 저하될 수 있다. When the ratio of oxygen is less than the above range, removal of the organic impurities and conversion into the single metal oxide may be insufficiently performed. Therefore, the leaching rate of the valuable metal may decrease in the leaching process.

반대로, 산소의 비율이 상기 범위 초과일 경우, 상기 배소 반응이 격렬하게 일어남에 따라 반응 온도 및 생성물의 제거가 여려워질 수 있다. 예를 들면, 반응 온도가 과도하게 증가함에 따라 상기 단일 금속 산화물이 아닌 상기 복합 금속 산화물 또는 금속 산화물 복합체가 형성될 수 있다. 또한, 활성 산소 라디칼과 금속 및 잔류 유기용제의 부반응이 과도하게 초래될 수 있고, Ni, V, Mo, Al, Si, SOx, 또는 NOx이 포함된 유해가스가 과도하게 배출될 수 있다.Conversely, when the ratio of oxygen exceeds the above range, the reaction temperature and removal of the product may become difficult as the roasting reaction occurs vigorously. For example, as the reaction temperature excessively increases, the composite metal oxide or metal oxide composite may be formed instead of the single metal oxide. In addition, excessive side reactions of active oxygen radicals with metals and residual organic solvents may occur, and harmful gases containing Ni, V, Mo, Al, Si, SOx, or NOx may be excessively discharged.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 배소는 반응 챔버를 상기 산화성 기체로 치환한 상태로 진행될 수 있다. 또한, 상기 배소 과정 중 상기 산화성 기체가 상기 반응 챔버에 연속적으로 공급될 수 있다. 이 경우, 상기 유기 불순물의 제거 및 상기 단일 금속 산화물로의 전환에 필요한 산소가 지속적으로 공급될 수 있다. 따라서, 유기 불순물의 제거율 및 단일 금속 산화물로의 전환율이 증가할 수 있다.In exemplary embodiments, the roasting may be performed in a state in which the reaction chamber is substituted with the oxidizing gas. In addition, the oxidizing gas may be continuously supplied to the reaction chamber during the roasting process. In this case, oxygen necessary for removing the organic impurities and converting them into the single metal oxide may be continuously supplied. Accordingly, the removal rate of organic impurities and the conversion rate to a single metal oxide can be increased.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 산화성 기체의 공급 유량은 25 내지 50L/분일 수 있다. 상기 유량이 25L/분 미만일 경우, 상기 단일 금속 산화물로의 전환율 및 상기 유가 금속의 침출율이 감소할 수 있다. 또한, 상기 유기 불순물의 제거율이 감소할 수 있다. 상기 유량이 50L/분을 초과할 경우, 공정 설계에 의하여 단일 금속 산화물의 전환을 조절하는 것이 어렵고, 과도한 산소가 공급되어 금속 및 유기용제의 과도한 연소반응이 초래되며, 금속의 순도에 악영향을 미치고 그 구조가 파괴될 수 있다.In exemplary embodiments, the supply flow rate of the oxidizing gas may be 25 to 50 L/min. When the flow rate is less than 25 L/min, the conversion rate to the single metal oxide and the leaching rate of the valuable metal may decrease. Also, the removal rate of the organic impurities may decrease. When the flow rate exceeds 50 L/min, it is difficult to control the conversion of a single metal oxide by process design, excessive oxygen is supplied, resulting in excessive combustion of metals and organic solvents, adversely affecting the purity of metals, The structure may be destroyed.

배소된 탈황 폐촉매로부터 상기 유가 금속을 침출시킬 수 있다(예를 들면, 단계 S30). 예를 들면, 상기 배소 과정에서 산화물의 형태로 전환된 유가 금속들이 상기 침출 과정에서 용액 내로 추출될 수 있다.The valuable metal may be leached from the roasted spent desulfurization catalyst (eg, step S30). For example, valuable metals converted into oxides in the roasting process may be extracted into a solution in the leaching process.

상기 침출은 황산, 염산, 질산 및 이들이 혼합된 산성 용액을 이용한 산성 침출 공정에 의해 수행될 수 있다. 또한, 상기 침출은 염기성 용액을 이용한 염기성 춤출 공정에 수행될 수 있다. 상기 염기성 용액은 수산화나트륨, 수산화암모늄 등의 수용액을 포함할 수 있다.The leaching may be performed by an acidic leaching process using sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, and an acidic solution in which these are mixed. In addition, the leaching may be performed in a basic dance process using a basic solution. The basic solution may include an aqueous solution such as sodium hydroxide or ammonium hydroxide.

상기 침출 공정에서 예를 들면, 산소, 망간 산화물, 과산화 염소산 등의 추가 산화제 또는 산화 보조제가 사용될 수 있다. 상기 추가 산화제 및 산화 보조제는 상기 탈황 폐촉매의 유가 금속들을 추가적으로 상기 단일 금속 산화물 형태로 전환시킬 수 있다. 상기 단일 금속 산화물은 상기 침출 공정에 의해 효과적으로 침출될 수 있다.In the leaching process, additional oxidizing agents or oxidizing aids such as, for example, oxygen, manganese oxide, perchloric acid, etc. may be used. The additional oxidizing agent and the oxidizing auxiliary may additionally convert the valuable metals of the spent desulfurization catalyst into the single metal oxide form. The single metal oxide can be effectively leached by the leaching process.

도 2는 예시적인 실시예들에 따른 탈황 폐촉매의 유가 금속 회수 방법을 나타내는 개략적인 흐름도이다.2 is a schematic flowchart illustrating a method for recovering valuable metals from a spent desulfurization catalyst according to exemplary embodiments.

도 2를 참조하면, 상기 배소 전에 세정된 탈황 폐촉매를 건조할 수 있다(예를 들면, 단계 S15).Referring to FIG. 2 , the spent desulfurization catalyst cleaned before roasting may be dried (eg, step S15).

상기 건조에 의해 상기 세정 공정에서 상기 탈황 폐촉매에 흡착된 상기 탄화수소계 용제가 적어도 부분적으로 제거될 수 있다. 이 경우, 상기 배소 과정에서 상기 탈황 폐촉매에 함유된 유가 금속들이 상기 단일 금속 산화물로 효과적으로 전환될 수 있다.The hydrocarbon-based solvent adsorbed to the spent desulfurization catalyst in the washing process may be at least partially removed by the drying. In this case, the valuable metals contained in the spent desulfurization catalyst may be effectively converted into the single metal oxide during the roasting process.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 건조는 60 내지 100℃ 온도에서 수행될 수 있다. 상기 온도 범위에서 부반응 없이 상기 탄화수소계 용제와 상기 탄화수소계 용제에 용해된 탄화수소 불순물을 효과적으로 제거할 수 있다. 제거 효율 및 속도 측면에서, 상기 건조는 70 내지 90℃ 온도에서 수행되는 것이 바람직하다.In exemplary embodiments, the drying may be performed at a temperature of 60 to 100 °C. Within the above temperature range, it is possible to effectively remove the hydrocarbon-based solvent and hydrocarbon impurities dissolved in the hydrocarbon-based solvent without side reactions. In terms of removal efficiency and speed, the drying is preferably performed at a temperature of 70 to 90 ° C.

예시적인 실시예들에 있어서, 침출된 유가 금속을 회수할 수 있다(예를 들면, 단계 S40).In example embodiments, the leached valuable metal may be recovered (eg, step S40).

예시적인 일부 실시예들에 있어서, 상기 침출된 유가 금속을 회수하는 단계에서는 암모늄계 화합물 또는 이온성 액체가 포함된 추출용액이 사용될 수 있다. 또한, 추출용액의 pH는 약 5로 유지될 수 있다. 추출용액의 pH를 조정하기 위하여 아스코르브산과 같은 유기산 및/또는 염산과 같은 무기산이 사용될 수 있다.In some exemplary embodiments, in the step of recovering the leached valuable metal, an extraction solution containing an ammonium-based compound or an ionic liquid may be used. In addition, the pH of the extraction solution may be maintained at about 5. Organic acids such as ascorbic acid and/or inorganic acids such as hydrochloric acid may be used to adjust the pH of the extraction solution.

또한, 추출용액에 포함된 암모늄계 화합물에 의하여 바나듐 및 몰리브데늄의 추출이 유도된다. 바나듐 및 몰리브데늄의 추출을 촉진할 수 있다는 관점에서, 상기 암모늄계 화합물은 4급 암모늄 염일 수 있다. In addition, extraction of vanadium and molybdenum is induced by the ammonium-based compound included in the extraction solution. From the standpoint of being able to promote the extraction of vanadium and molybdenum, the ammonium-based compound may be a quaternary ammonium salt.

또한, 예시적인 일부 실시예들에 있어서, 추출용액에 포함된 4급 암모늄 염의 바람직한 예시로서, 테트라메틸암모늄 클로라이드, 테트라메틸암모늄 브로마이드, 벤질트리에틸암모늄 클로라이드, 메틸트리옥틸암모늄 클로라이드(제품명 Aliquat-336 또는 Adogen-464), 테트라-n-부틸암모늄 클로라이드, 테트라-n-부틸암모늄 브로마이드 또는 이들의 혼합물이 고려될 수 있다.In addition, in some exemplary embodiments, as a preferred example of the quaternary ammonium salt contained in the extraction solution, tetramethylammonium chloride, tetramethylammonium bromide, benzyltriethylammonium chloride, methyltrioctylammonium chloride (product name Aliquat-336 or Adogen-464), tetra-n-butylammonium chloride, tetra-n-butylammonium bromide or mixtures thereof may be considered.

또한, 예시적인 일부 실시예들에 있어서, 이온성 액체는 알킬기가 도입된 이미다졸륨, 피리디늄, 피라졸륨, 또는 피롤리디늄 중 적어도 하나 이상의 양이온을 포함할 수 있고, SbF6 - (헥사플루오로안티모네이트), PF6 - (헥사플루오로포스페이트), BF4 - (테트라플루오로보레이트), Cl- (클로라이드), 또는 TFSI- (비스트리플루오로메틸설포닐이미드) 중 적어도 하나 이상의 음이온을 포함할 수 있다.In addition, in some exemplary embodiments, the ionic liquid may include at least one cation of imidazolium, pyridinium, pyrazolium, or pyrrolidinium into which an alkyl group is introduced, and SbF6 - (hexafluoro antimonate), PF6 - (hexafluorophosphate), BF4 - (tetrafluoroborate), Cl- (chloride), or TFSI- (bistrifluoromethylsulfonylimide) containing at least one anion can do.

예시적인 일부 실시예들에 있어서, 추출된 바나듐은 세정 및 소성될 수 있다. 바나듐의 세정에는 유기산 및 염산이 첨가된 세정용액이 사용될 수 있다. 또한, 세정된 바나듐은 추가적으로 소성(제1 소성)될 수 있다. 추가적인 소성에 의하여, 바나듐은 V2O-3의 형태로 침전될 수 있다. 제1 소성은 약 250℃ 내지 300℃에서 수행될 수 있다.In some exemplary embodiments, the extracted vanadium may be cleaned and calcined. A cleaning solution containing an organic acid and hydrochloric acid may be used for cleaning vanadium. Also, the cleaned vanadium may be additionally calcined (first calcined). By further firing, vanadium can be precipitated in the form of V 2 O- 3 . The first firing may be performed at about 250 °C to 300 °C.

또한, 침전된 V-2O3를 더욱 소성(제2 소성)하여 V2O5 형태로 바나듐을 회수할 수 있다. V2O5의 균일성 및 순도를 개선할 수 있다는 관점에서 제2 소성은 400℃ 내지 600℃에서 수행될 수 있고, 450℃ 내지 550℃에서 수행되는 것이 바람직하다.In addition, the precipitated V- 2 O 3 may be further calcined (second calcining) to recover vanadium in the form of V 2 O 5 . From the viewpoint of improving the uniformity and purity of V 2 O 5 , the second firing may be performed at 400°C to 600°C, preferably at 450°C to 550°C.

또한, 바나듐이 회수된 추출용액으로부터 몰리브데늄이 탈거될 수 있다. 예시적인 일부 실시예들에 있어서, 몰리브데늄의 탈거를 위하여 암모니아수 및 염화 암모늄의 혼합 용액이 사용될 수 있다.In addition, molybdenum may be removed from the extraction solution in which vanadium is recovered. In some exemplary embodiments, a mixed solution of ammonia water and ammonium chloride may be used to remove molybdenum.

또한, 혼합 용액이 첨가된 추출 용액에는 CaCl2가 더욱 첨가될 수 있다. CaCl2의 첨가에 의하여 몰리브데늄은 CaMoO4의 형태로 회수될 수 있다.In addition, CaCl 2 may be further added to the extraction solution to which the mixed solution is added. By addition of CaCl 2 molybdenum can be recovered in the form of CaMoO 4 .

상기 회수 공정을 통해 상기 유가 금속을 고체로 수득할 수 있다. 예를 들면, 상기 단일 금속 산화물을 결정화하여 고체를 수득하고, 상기 고체를 여과하여 단일 상의 유가 금속 화합물을 수득할 수 있다.Through the recovery process, the valuable metal may be obtained as a solid. For example, the single metal oxide may be crystallized to obtain a solid, and the solid may be filtered to obtain a single-phase valuable metal compound.

상기 회수 과정은 예를 들면, 상기 침출 공정에서 사용된 침출 용액을 중성화하여 수행될 수 있다.The recovery process may be performed, for example, by neutralizing the leaching solution used in the leaching process.

예시적인 실시예들에 따르면, 상기 침출 시 몰리브데늄의 침출율은 상기 탈황 폐촉매의 몰리브데늄 함량 기준 약 97% 이상일 수 있다. 또한, 상기 침출 시 바나듐의 침출율은 상기 탈황 폐촉매의 바나듐 함량 기준 약 90% 이상일 수 있다.According to exemplary embodiments, the leaching rate of molybdenum during the leaching may be about 97% or more based on the molybdenum content of the spent desulfurization catalyst. In addition, the leaching rate of vanadium during the leaching may be about 90% or more based on the vanadium content of the spent desulfurization catalyst.

예시적인 실시예들에 따르면, 상기 침출액 중 탄소의 함량은 상기 탈황 폐촉매의 탄소 함량 대비 1중량% 이하일 수 있다. 이 경우, 상기 침출 및 회수 공정에서 각 유가 금속들을 단일 상으로 분리할 때, 순도가 향상될 수 있다.According to exemplary embodiments, the carbon content in the leachate may be 1% by weight or less relative to the carbon content of the spent desulfurization catalyst. In this case, purity can be improved when each valuable metal is separated into a single phase in the leaching and recovery process.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.Hereinafter, preferred embodiments are presented to aid understanding of the present invention, but these embodiments are only illustrative of the present invention and do not limit the scope of the appended claims, and embodiments within the scope and spirit of the present invention It is obvious to those skilled in the art that various changes and modifications to the are possible, and it is natural that these variations and modifications fall within the scope of the appended claims.

실험예 1: 탈황 폐촉매 중 유가 금속의 함량 측정Experimental Example 1: Measurement of Valuable Metal Content in Waste Desulfurization Catalyst

중질유탈황 공정에서 사용된 탈황 폐촉매 시료를 ICP(Inductively Coupled Plasma) 분석 장치를 통해 분석하여 Ni, Mo, V 및 Al함량(wt%)을 하기 표 1에 나타내었다.Samples of spent desulfurization catalyst used in the heavy oil desulfurization process were analyzed using an Inductively Coupled Plasma (ICP) analyzer, and Ni, Mo, V, and Al contents (wt%) are shown in Table 1 below.

구분division NiNi MoMo VV AlAl 함량(wt%)Content (wt%) 4.164.16 4.834.83 10.210.2 26.726.7

실험예 2: 탈황 폐촉매의 세정Experimental Example 2: Cleaning of spent desulfurization catalyst

실험예 1의 탈황 폐촉매 시료를 등유에 각각 1, 2, 4, 24 및 48시간 침지하여 세정하였다.The spent desulfurization catalyst sample of Experimental Example 1 was immersed in kerosene for 1, 2, 4, 24 and 48 hours, respectively, and washed.

상기 세정 시 등유는 상기 탈황 폐촉매의 중량의 약 2배로 사용되었다.During the washing, kerosene was used in an amount of about twice the weight of the spent desulfurization catalyst.

세정 후 상기 탈황 폐촉매를 약 85℃에서 약 1시간 건조하였다.After washing, the spent desulfurization catalyst was dried at about 85° C. for about 1 hour.

세정 전 후의 탈황 폐촉매를 CHNS 분석하여 그 함량(wt%)을 아래 표 2에 나타내었다.CHNS analysis of spent desulfurization catalysts before and after cleaning shows the contents (wt%) in Table 2 below.

세정 시간(hr)Cleaning time (hr) CC HH NN SS 0(원 시료)0 (raw sample) 25.625.6 3.23.2 0.20.2 12.312.3 1One 13.213.2 1.41.4 0.20.2 13.313.3 22 12.912.9 1.41.4 0.20.2 12.812.8 44 14.114.1 1.51.5 0.20.2 12.512.5 2424 15.015.0 1.41.4 0.20.2 12.612.6 4848 14.214.2 1.51.5 0.20.2 12.612.6

표 2를 참조하면, 등유로 1시간 세정 시 탄화수소 불순물(C, H 성분)의 양이 현저히 감소된 것이 확인되었다.Referring to Table 2, it was confirmed that the amount of hydrocarbon impurities (components C and H) was significantly reduced when washing with kerosene for 1 hour.

실험예 3: 세정된 탈황 폐촉매의 배소Experimental Example 3: Roasting of Washed Desulfurization Waste Catalyst

표 2의 1시간 세정된 탈황 폐촉매를 반응 챔버에 넣고 산소 및 질소의 혼합 기체(부피비 약 1:9)를 약 25L/분으로 유입시키면서 하기 표 3에 기재된 온도로 배소하였다.The spent desulfurization catalyst cleaned for 1 hour in Table 2 was put into the reaction chamber and roasted at the temperature shown in Table 3 while introducing a mixed gas of oxygen and nitrogen (volume ratio of about 1:9) at about 25 L/min.

배소된 탈황 폐촉매를 CHNS 분석하여 하기 표 3에 나타내었다.CHNS analysis of the roasted spent desulfurization catalyst is shown in Table 3 below.

배소 온도(℃)Roasting temperature (℃) 배소 시간(hr)Roasting time (hr) CC HH NN SS 300300 22 1One 0.30.3 0.20.2 3.93.9 310310 22 0.70.7 0.20.2 0.20.2 4.54.5 330330 44 0.50.5 0.30.3 0.20.2 5.25.2 400400 44 0.20.2 0.20.2 0.20.2 4.84.8

표 3을 참조하면, 300℃ 이상의 온도에서 배소 시 유기 불순물이 현저히 제거된 것이 확인되었다.Referring to Table 3, it was confirmed that organic impurities were significantly removed during roasting at a temperature of 300° C. or higher.

실험예 4: 탈황 폐촉매의 IR 분석Experimental Example 4: IR analysis of spent desulfurization catalyst

실험예 1의 탈황 폐촉매 시료, 표 2의 1시간 세척된 탈황 폐촉매 및 표 3의 400℃에서 배소된 탈황 폐촉매 각각을 IR 분광기로 분석하여 도 3 내지 도 5의 IR 스펙트럼을 획득하였다.The spent desulfurization catalyst sample of Experimental Example 1, the spent desulfurization catalyst washed for 1 hour in Table 2, and the spent desulfurization catalyst roasted at 400° C. in Table 3 were each analyzed with an IR spectrometer to obtain IR spectra of FIGS. 3 to 5.

도 3 및 도 4를 대조하면, 세정에 의해 탄화수소 불순불이 현저히 제거된 것이 확인되었다.Comparing Figs. 3 and 4, it was confirmed that hydrocarbon impurities were significantly removed by washing.

도 4 및 도 5를 대조하면, 배소 시 미량의 탄화수소 불순물까지도 실질적으로 제거된 것이 확인되었다.Comparing FIGS. 4 and 5, it was confirmed that even a small amount of hydrocarbon impurities were substantially removed during roasting.

실시예 1Example 1

표 3의 400℃에서 배소된 탈황 폐촉매로부터 몰리브데늄 및 바나듐을 침출시켰다. 몰리브데늄 및 바나늄은 Aliquat-336(tri-n-octylmethylammonium chloride, Sigma-Aldrich 제)이 첨가된 추출용액을 사용하여 동시에 추출하였다. 추출 용액의 pH는 5였다. Molybdenum and vanadium were leached from the spent desulfurization catalyst roasted at 400° C. in Table 3. Molybdenum and vananium were simultaneously extracted using an extraction solution to which Aliquat-336 (tri-n-octylmethylammonium chloride, manufactured by Sigma-Aldrich) was added. The pH of the extraction solution was 5.

Aliquat-336에 의하여 추출된 바나듐을 270℃에서 2시간 동안 가열하여 V2O3-로 침전시켰으며, V2O3를 500℃로 소성하여 고순도의 V2O5를 얻을 수 있었다.Vanadium extracted by Aliquat-336 was heated at 270 °C for 2 hours to precipitate as V 2 O 3- , and high purity V 2 O 5 was obtained by calcining V 2 O 3 at 500 °C.

그 후, 암모니아수 및 염화 암모늄이 혼합된 혼합용액을 추출용액에 첨가하여, 추출용액으로부터 몰리브데늄을 탈거하였다. 탈거된 몰리브데늄에 CaCl2를 공급하여 CaMoO4 형태로 몰리브데늄을 회수할 수 있었다.Thereafter, a mixed solution of ammonia water and ammonium chloride was added to the extraction solution to remove molybdenum from the extraction solution. Molybdenum could be recovered in the form of CaMoO 4 by supplying CaCl 2 to the stripped molybdenum.

실시예 2 내지 4Examples 2 to 4

실시예 1에 있어서, 배소 시 산소와 질소의 혼합 기체의 부피비를 하기 표 4에 따라 변경한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 몰리브데늄 및 바나듐을 침출시켰다.In Example 1, molybdenum and vanadium were leached in the same manner as in Example 1, except that the volume ratio of the mixed gas of oxygen and nitrogen during roasting was changed according to Table 4 below.

실험예 5: 몰리브데늄 및 바나듐의 침출양Experimental Example 5: Leaching amount of molybdenum and vanadium

실시예 1 내지 4에서 침출된 몰리브데늄 및 바나듐의 양을 실험예 1의 탈황 폐촉매 시료 중의 몰리브데늄 및 바나듐의 함량(중량) 기준 백분율로 계산하여 하기 표 4에 나타내었다.The amounts of molybdenum and vanadium leached in Examples 1 to 4 were calculated as percentages based on the content (weight) of molybdenum and vanadium in the spent desulfurization catalyst sample of Experimental Example 1 and are shown in Table 4 below.

실시예 1 내지 4에 있어서, 배소된 탈황 폐촉매의 사진을 하기 표 4에 함께 나타내었다.In Examples 1 to 4, photos of the roasted spent desulfurization catalyst are shown in Table 4 below.

탈황 폐촉매 시료Desulfurization spent catalyst sample 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 사진picture 도 6Fig. 6 도 7Fig. 7 도 8Fig. 8 도 9Fig. 9 도 10Fig. 10 산소:질소 부피비Oxygen:nitrogen volume ratio -- 1:91:9 2:82:8 3:73:7 4:64:6 Mo 침출양(%)Mo leach amount (%) -- 6767 7272 8989 ≥99≥99 V 침출양(%)V Leaching amount (%) -- 6565 7070 8484 ≥95≥95

표 4를 참조하면, 산소:질소의 부피비가 3:7 이상인 실시예 3 및 4에서 Mo 및 V의 침출율이 현저히 향상된 것이 확인되었다.Referring to Table 4, it was confirmed that the leaching rates of Mo and V were significantly improved in Examples 3 and 4 in which the volume ratio of oxygen:nitrogen was 3:7 or more.

도 6 내지 도 10을 참조하면, 산화성 기체 중 산소 함량이 증가할 경우 탈황 폐촉매의 변화 정도가 증가한 것이 육안으로도 확인되었다. 예를 들면, 탈황 폐촉매 중의 유가 금속이 단일 금속 산화물 형태로 용이하게 전환됨에 따라 Mo 및 V의 침출율이 증가된 것으로 볼 수 있다.Referring to FIGS. 6 to 10 , it was visually confirmed that the degree of change in the spent desulfurization catalyst increased when the oxygen content in the oxidizing gas increased. For example, it can be seen that the leaching rate of Mo and V is increased as valuable metals in the spent desulfurization catalyst are easily converted into a single metal oxide form.

실험예 6: 산화성 기체의 유량에 따른 침출율 평가Experimental Example 6: Evaluation of leaching rate according to the flow rate of oxidizing gas

실시예 3에 있어서, 산화성 기체의 유량을 하기 표 5와 같이 변경하면서 Mo 및 V의 침출율 및 금속과 결착된 잔류 탄소의 함량을 분석하였다. 탄소의 함량을 측정하기 위하여 ICP-AES (Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometer), XAS (X-ray absorption spectroscopy) 및 XRD (X-ray Diffraction) 장치가 사용되었으며, 소수점 셋째자리 이하의 수치는 생략하였다.In Example 3, while changing the flow rate of the oxidizing gas as shown in Table 5 below, the leaching rate of Mo and V and the content of residual carbon bound to the metal were analyzed. In order to measure the carbon content, ICP-AES (Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometer), XAS (X-ray absorption spectroscopy) and XRD (X-ray Diffraction) devices were used, and numbers below the third decimal place were omitted. .

에어 유량
(L/min)
air flow
(L/min)
승온 속도
(℃/min)
heating rate
(℃/min)
퍼니스 온도
(℃)
furnace temperature
(℃)
유지 시간
(hr)
hold time
(hr)
촉매층 온도
(℃)
catalyst bed temperature
(℃)
Mo 침출양
(%)
Mo Leachate
(%)
V 침출양
(%)
V Leachate
(%)
C 함량
(wt%)
C content
(wt%)
2525 22 450450 44 410410 ≥99≥99 ≥95≥95 0.090.09 66 410410 ≥99≥99 ≥95≥95 0.060.06 550550 44 520520 ≥99≥99 ≥95≥95 0.050.05 66 520520 ≥99≥99 ≥95≥95 0.020.02 55 450450 44 400400 ≥99≥99 ≥95≥95 0.640.64 66 410410 ≥99≥99 ≥95≥95 0.110.11 550550 44 510510 ≥99≥99 ≥95≥95 0.010.01 66 520520 ≥99≥99 ≥95≥95 0.010.01 5050 22 450450 44 380380 ≥99≥99 ≥95≥95 0.310.31 66 380380 ≥99≥99 ≥95≥95 0.090.09 550550 44 510510 ≥99≥99 ≥95≥95 0.210.21 66 500500 ≥99≥99 ≥95≥95 00 55 450450 44 370370 ≥99≥99 ≥95≥95 0.250.25 66 370370 ≥99≥99 ≥95≥95 0.80.8 550550 44 490490 ≥99≥99 ≥95≥95 0.150.15 66 500500 ≥99≥99 ≥95≥95 00 55 22 450450 44 415415 ≥75≥75 ≥70≥70 1.541.54 66 414414 ≥75≥75 ≥70≥70 1.481.48 550550 44 525525 ≥75≥75 ≥70≥70 1.391.39 66 525525 ≥75≥75 ≥70≥70 1.311.31 55 450450 44 405405 ≥75≥75 ≥70≥70 1.791.79 66 414414 ≥75≥75 ≥70≥70 1.651.65 550550 44 513513 ≥75≥75 ≥70≥70 1.101.10 66 524524 ≥75≥75 ≥70≥70 1.021.02 1010 22 450450 44 389389 ≥75≥75 ≥70≥70 1.131.13 66 383383 ≥75≥75 ≥70≥70 0.970.97 550550 44 511511 ≥75≥75 ≥70≥70 1.041.04 66 506506 ≥75≥75 ≥70≥70 0.910.91 55 450450 44 372372 ≥75≥75 ≥70≥70 1.291.29 66 376376 ≥75≥75 ≥70≥70 1.171.17 550550 44 499499 ≥75≥75 ≥70≥70 1.311.31 66 505505 ≥75≥75 ≥70≥70 1.181.18

표 5를 참조하면, 에어 유량이 25 내지 50L/min인 경우 탈황 폐촉매 중의 유가 금속이 침출에 용이한 형태로 효과적으로 전환됨에 따라 Mo 및 V의 침출율이 현저히 향상된 것이 확인되었다. 또한, 탈황 폐촉매 중의 탄화수소 불순물이 효과적으로 제거됨에 따라 침출액 중 탄소 ?t량이 현저히 감소된 것이 확인되었다.Referring to Table 5, it was confirmed that when the air flow rate was 25 to 50 L/min, the leaching rate of Mo and V was significantly improved as the valuable metals in the spent desulfurization catalyst were effectively converted into a form that was easy to leach. In addition, as the hydrocarbon impurities in the spent desulfurization catalyst were effectively removed, it was confirmed that the amount of carbon in the leachate was significantly reduced.

Claims (13)

중질유탈황, 경유탈황, 납사탈황, 접촉분해, 중유접촉분해, 또는 감압잔사유탈황 공정의 폐기물 중 적어도 하나를 포함하는 탈황 폐촉매를 탄화수소계 용제로 세정하는 단계;
세정된 탈황 폐촉매를 건조하는 단계;
건조된 탈황 폐촉매를 산화성 분위기에서 배소하는 단계; 및
배소된 탈황 폐촉매로부터 유가 금속을 침출시키는 단계를 포함하고,
상기 산화성 분위기는 산소 및 질소를 포함하는 산화성 기체를 포함하고, 상기 산화성 기체 중 산소 및 질소의 부피비는 3:7 내지 5:5인, 탈황 폐촉매의 유가 금속 회수 방법.
Washing a waste desulfurization catalyst containing at least one of heavy oil desulfurization, light oil desulfurization, naphtha desulfurization, catalytic cracking, heavy oil catalytic cracking, or vacuum residue desulfurization waste with a hydrocarbon-based solvent;
drying the washed spent desulfurization catalyst;
Roasting the dried waste desulfurization catalyst in an oxidizing atmosphere; and
Leaching valuable metals from the roasted spent desulfurization catalyst;
The oxidizing atmosphere includes an oxidizing gas containing oxygen and nitrogen, and the volume ratio of oxygen and nitrogen in the oxidizing gas is 3:7 to 5:5.
청구항 1에 있어서, 상기 탄화수소계 용제는 등유를 포함하는, 탈황 폐촉매의 유가 금속 회수 방법.The method for recovering valuable metals from a spent desulfurization catalyst according to claim 1, wherein the hydrocarbon-based solvent includes kerosene. 삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 건조는 60 내지 100℃에서 수행되는, 탈황 폐촉매의 유가 금속 회수 방법.The method for recovering valuable metals from spent desulfurization catalysts according to claim 1, wherein the drying is performed at 60 to 100°C. 청구항 1에 있어서, 상기 배소는 300 내지 550℃에서 수행되는, 탈황 폐촉매의 유가 금속 회수 방법.The method for recovering valuable metals from spent desulfurization catalysts according to claim 1, wherein the roasting is performed at 300 to 550°C. 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 배소는 상기 산화성 기체를 연속적으로 공급하면서 수행되는, 탈황 폐촉매의 유가 금속 회수 방법.The method for recovering valuable metals from a spent desulfurization catalyst according to claim 1, wherein the roasting is performed while continuously supplying the oxidizing gas. 청구항 8에 있어서, 상기 산화성 기체의 유량은 25 내지 50L/분인, 탈황 폐촉매의 유가 금속 회수 방법.The method for recovering valuable metals from a spent desulfurization catalyst according to claim 8, wherein the flow rate of the oxidizing gas is 25 to 50 L/min. 청구항 1에 있어서, 상기 탈황 폐촉매의 탄소 함량 대비 1중량% 이하의 탄소가 침출되는, 탈황 폐촉매의 유가 금속 회수 방법.The method for recovering valuable metals from the spent desulfurization catalyst according to claim 1, wherein less than 1% by weight of carbon relative to the carbon content of the spent desulfurization catalyst is leached out. 청구항 1에 있어서, 침출된 유가 금속을 회수하는 단계를 더 포함하는, 탈황 폐촉매의 유가 금속 회수 방법.The method for recovering valuable metals from a spent desulfurization catalyst according to claim 1, further comprising recovering the leached valuable metals. 청구항 11에 있어서, 상기 침출된 유가 금속을 회수하는 단계에서는 암모늄계 화합물 또는 이온성 액체 중 적어도 하나가 포함된 추출용액이 사용되는, 탈황 폐촉매의 유가 금속 회수 방법.The method for recovering valuable metals from a spent desulfurization catalyst according to claim 11, wherein in the step of recovering the leached valuable metals, an extraction solution containing at least one of an ammonium-based compound and an ionic liquid is used. 청구항 12에 있어서, 상기 추출용액에 포함된 바나듐 및 몰리브데늄은 각각 V2O5 및 CaMoO4의 형태로 회수되는, 탈황 폐촉매의 유가 금속 회수 방법.The method for recovering valuable metals from a spent desulfurization catalyst according to claim 12, wherein vanadium and molybdenum contained in the extraction solution are recovered in the form of V 2 O 5 and CaMoO 4 , respectively.
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