廢石油化工催化劑中金屬元素的回收

趙檀 孫生波 張國甲

摘 要：在現代工業發展過程中，催化劑作為一種工業原料受到廣泛的應用，但在應用過程中也存在一定問題，其中廢催化劑有價金屬的回收問題制約著石油化工企業的發展。現如今，許多石油化工企業已經意識到廢催化劑有價金屬的回收對于企業長久發展的重要作用，紛紛將該項工作納入到生產管理當中。本文通過收集大量關于廢石油化工催化劑的回收方法并進行詳細的論述，其中重點強調了有價金屬的回收，如銠、鉑、鈀等，希望能夠為后續相關研究提供依據。

關鍵詞：廢石油催化劑;金屬元素;回收

催化劑不僅是化工生產中工業原料的重要組成部分，同時，其廢棄物當中含有一定成分的有色金屬，這些金屬通過再加工仍具有一定的價值，因此，如何將有色金屬從大量的廢催化劑中分離出來，需要借助一定的工藝手段。通過處理后的廢催化劑，一方面能夠降低對環境的污染，另一方面能夠將當中的有色金屬進行回收再利用，實現了資源的合理化利用。由此可見，針對廢催化劑中有價金屬的回收的研究工作，對于我國資源的的可持續發展意義重大。

1 廢石油化工催化劑常規回收方法

（1）濕法

這種回收方式主要經過幾個步驟：①針對廢催化劑應用酸、堿等溶液對其組分進行溶解;②將溶液進行過濾，通過除雜分離來獲得金屬氫氧化物或鹽類硫化物;③通過烘干，最終制成催化劑原料類產品。④對催化劑應用濕法進行處理，可將有色金屬從殘渣中分離。當出現不能分離時，可采用還原殘渣的方式進行處理。在化工企業中，常使用濕法進行分離的廢催化劑包括貴金屬催化劑、鎳系與銅系等。這種方式也存在弊端，極易引發廢液的二次污染。

（2）干法

這種方式使用到的主要工具是加熱爐，通過加熱的方式將廢催化劑、助熔劑及還原劑等進行處理，使金屬從中還原并分離，最后進行統一回收;分離后的殘渣同爐渣一同清除并處理。當廢催化劑中的有價金屬含量低時，常用的方式是將鐵類金屬加入爐內來協助熔煉，便于有價金屬的分離。在現代工藝中，常見的干法工藝有幾種，分別是①氧化焙燒法、②升華法、③氯化揮發法等。

（3）干濕綜合法

這種回收方式在現代回收工藝中應用比較廣泛，其主要原因是由于它能通過干濕結合的方式有效的完成至少兩種以上組分廢催化劑的回收，滿足了現代工業多種廢棄組分的需求。尤其是進行鉑錸廢重整催化劑回收時，主要分三步進行：首先，對廢催化劑進行處理，浸除當中的錸;其次，將處理后的含鉑殘渣進行干燒;最后，應用濕法浸漬將其中所含的鉑浸出，完成回收。

（4）不分離法

這種方式與其他回收方式存在較大的區別，并不需要將活性組分和催化劑活性組分同有色金屬進行分離，而是采用整體廢催化劑回收的方式進行再次利用。這種回收方式的優勢在于成本投入低、回收流程單一、能源消耗少等，因此，是化工企業中最常見的回收方法。最常見的是鐵鉻中溫變換催化劑的回收，不需要其他繁瑣的分離流程，只需將廢棄催化劑加工成新催化劑便可完成回收。

2 有價金屬的回收

（1）廢催化劑中銠的回收

銠金屬化合物是相催化劑，他有幾個特征，也就是具有極高的活性，同時還有選擇性。離子交換和王水溶解等回收工藝是化工公司廣泛應用的，該方式具有操作便捷和成本低的特點，并且能實現97%的銠回收率。以下是具體流程：

①焚燒：其直接解溶的工具是王水，如果采用加入硝酸的辦法，假設硝酸的濃度高于限定值，那么就會有二氧化碳氣體產生，原因是硝酸會和催化劑有機物產生氧化反應，進而導致銠溶解的損耗以及溶液溢出。所以出于削減損耗的目的需要去除其中的有機物，進而需要焚燒催化劑。

②溶解廢渣：在燒杯當中放置焚燒殘留物，加入一定數量的王水，之后開始加熱，直至溶解沸騰。對其進行濃縮，目的是將其中多余的硝酸去除，在加入濃鹽酸之前需要觀察溶液是否呈粘稠狀，等液面上沒有棕色氣體時加入氯化鈉飽和溶液，注：為了讓溶液的pH值維持在2至3上下，該溶液的數量為銠的0.5 倍。

③離子交換：堿金屬的數量在廢液之極低，所以在對銠進行提純之時應當運用723型陽離子樹脂。開始處置之前，在數值層流過的物質應為6mol/L 鹽酸，并且其流速應當符合標準，以此對樹脂當中的鐵離子含量進行檢測;要得到納型就要轉換樹脂，在此之前要等到壓出多余鹽酸之后，同時采用包含氯化鈉溶液進行，之后對pH值進行調整，注：采用的是鹽酸，將該值維持在2至3上下。以含含銠溶液作為介質進行交換，作為相關速率標準的是交換柱容積（樹脂量級）。

④甲酸還原：在銠溶液進行交換之后應該提將其溫度提升，還要運用pH值為7的堿溶液，之后在確保pH 值不改變的情況下采用甲酸進行還原。要獲得銠黑需要沸騰30min，去除其中的鈉離子，還原氫氣，使獲得的銠超過99%的純度。

（2）廢催化劑中鉑的回收

目前，用于鉑金屬的催化劑多為三氧化二鋁。雖然鉑在廢催化劑當中的活性不好，可是它的成分并沒有發生變化，依舊存在極高的價值。以往的處置辦法有兩個：第一、溶解載體法，其重點是運用γ-Al 2 O 3具備的可溶解特性，在溶解時采用鹽酸或者是硫酸，但是在廢棄物之中有鉑的殘留物，只有用鹽酸加上氧化劑或者是王水才能溶解鉑，將廢液轉變為極難溶解的α-Al 2 O 3則需要利用γ-Al 2 O 3進行，最終對鉑進行溶解，但是需要采用王水或者是氧化劑配以鹽酸。這兩個方法均不具備較高的應用性，并且操作過程繁雜，重點是對于鉑沒有較高的回收率。

當前，鉑全溶解和γ-Al 2 O 3等工藝可被廣泛運用，唯有使用離子交換樹脂才能對鉑進行吸附，堿性解液以及氯化鋁液等鉑溶液也由此得到。想獲得純鉑制品則要進行一系列的處理，如同時展開精致和沉淀、酸化和解吸處理。綜合使用率極高且能夠當做凈水劑的是氯化鋁液。鉑和鋁之所以能夠有超過98%以及96%的回收率，主要得益于這種工藝。之所以能夠用于建筑材料（SiO 2和Al 2 O 3）當中，主要是因為除了焙燒以外，所有的環節都是全封閉式的冶金處理方式，其特點是殘渣量不大以及無廢液產生。

參考文獻

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作者簡介：

趙檀：1982年-，男，黑龍江哈爾濱人，碩士，工程師