一种废FCC催化剂资源化利用的方法技术

本发明专利技术涉及一种废FCC催化剂资源化利用的方法。其技术方案是：将20～40wt％的废FCC催化剂、30～50wt％的活性原料和20～40wt％的固体碱激发剂混合，搅拌，得到类地聚合物粉体。按所述类地聚合物粉体∶水的质量比为1∶0.3～0.5，将水加入所述类地聚合物粉体中，搅拌，得到类地聚合物凝胶。将所述类地聚合物凝胶加入模具中，振动，在养护箱内养护，脱模，室温继续养护3～7天，得到类地聚合物材料。本发明专利技术工艺简单、生产成本低、能耗小、环境友好和资源利用充分，用该方法得到的类地聚合物材料抗压强度大、耐高温性强和附加值高，可广泛用作新型建筑装饰材料、耐火材料和早强胶凝材料。

A method of recycling waste FCC catalyst

【技术实现步骤摘要】
一种废FCC催化剂资源化利用的方法
本专利技术属于废FCC催化剂利用
具体涉及一种废FCC催化剂资源化利用的方法。
技术介绍
流化裂化催化(FluidCatalyticCracking，FCC)工艺在石油炼制(简称炼油)行业占有重要地位，而FCC催化剂在该工艺中扮演着重要角色。由于开采的原油中通常含有大量的重金属，在炼油过程中，原油中的重金属会逐渐沉积在FCC催化剂上，导致催化剂活性降低、产物选择性变差和分子筛结构甚至崩塌，催化剂完全失活。由于废FCC催化剂上沉积有重金属元素，2016年废FCC催化剂被列入了新发布的《国家危险废物名录》，，废FCC催化剂的处理给炼油企业带来较大的经济压力，而填埋也会造成一定的资源浪费。因此将废FCC催化剂资源化利用成为一个亟待解决的问题。“一种从废FCC催化剂中熔融氯化挥发回收镍、钒的方法”(CN106498165A)专利技术，该技术向废FCC催化剂中添加氯化剂、还原剂和造渣剂后进行高温熔炼，从烟气中通过洗涤回收废FCC催化剂吸附的镍、钒。该工艺需要消耗大量的能源，对环境造成污染，产生的废气和废渣未能充分利用。“一种废FCC催化剂资源化利用的方法”(CN108993531A)专利技术，该技术将废FCC催化剂与粘土和TiO2混合，烘干，研磨，将研磨料置入圆盘造粒机，向研磨料喷洒占催化剂原料10～15wt％的过渡金属盐水溶液，造球，烘干，烧结，制得臭氧催化剂。所制得的催化剂虽性能稳定和活性高。该工艺复杂、能耗大和用途单一。“一种废FCC催化剂再利用的方法”(CN104479712A)专利技术，该技术将废FCC催化剂进行筛分。其中，粒径大的用做沥青混合料中的细集料或者填料；粒径小的废FCC催化剂用于对沥青进行改性。实现了废FCC催化剂的资源化利用，但废FCC催化剂中的活性硅铝元素没有得到充分利用，且废FCC催化剂用作集料或填料抗压强度差、不具有耐高温性。ErichD.Rodríguez等(ErichD.Rodríguez，SusanA.Bernal.Geopolymersbasedonspentcatalystresiduefromafluidcatalyticcracking(FCC)process，Fuel109(2013)493–502)采用废FCC催化剂制备地聚合物。但制备过程中只针对特定废FCC催化剂进行利用研究，对原料的选择不具有普适性。综上所述，现有技术存在工艺复杂、能耗大、污染环境和废FCC没有得到充分利用，所得到的产品成本高、抗压强度差、耐高温性差和用途单一。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种工艺简单、生产成本低、能耗小、环境友好和资源利用充分的废FCC催化剂资源化利用的方法；用该方法得到的类地聚合物材料抗压强度高、耐高温性强和用途广泛。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：(1)将20～40wt％的废FCC催化剂、30～50wt％的活性原料和20～40wt％的固体碱激发剂混合，搅拌5～10分钟，得到类地聚合物粉体。(2)按所述类地聚合物粉体∶水的质量比为1∶0.3～0.5，将所述水加入所述类地聚合物粉体中，在70～90℃条件下搅拌5～10分钟，得到类地聚合物凝胶。(3)将所述类地聚合物凝胶加入模具中，再将所述模具中的类地聚合物凝胶用振动棒振动1～3min或将所述模具置于振动台上振动3～5min，然后在养护箱内养护4～24小时，脱模，室温条件下继续养护3～7天，得到类地聚合物材料。所述废FCC催化剂为石油流化裂化催化失活催化剂，废FCC催化剂中：SiO2为40～55wt％，Al2O3为40～55wt％；废FCC催化剂的粒径小于0.090mm。所述活性原料为偏高岭土和粉煤灰中的一种以上；活性原料中的Si∶Al的摩尔比为1.5～3.0∶1。所述固体碱激发剂为硅酸钠和氢氧化钙的混合物；其中：硅酸钠为20～40wt％，氢氧化钙为60～80wt％。所述粉煤灰中：SiO2为45～65wt％，Al2O3为20～40wt％；粉煤灰的粒径小于0.053mm。所述偏高岭土是将高岭土在600～800℃条件下焙烧4～8h，即得偏高岭土；所述偏高岭土；SiO2为40～70wt％，Al2O3为30～50wt％。所述养护箱的温度为40～85℃，养护箱的相对湿度大于90％。采用上述技术方案，本专利技术与现有技术相比具有以下积极效果：本专利技术通过加热搅拌使废FCC催化剂中的Al充分释放，与体系中的碱和Si发生反应生成耐久性强和结构稳定的N-A-S-H凝胶，固化后使类地聚合物材料具有更高的抗压强度、耐高温性和耐久性。本专利技术得到的类地聚合物材料能广泛用作新型建筑装饰材料、耐火材料和早强胶凝材料。本专利技术采用氢氧化钙与硅酸钠复合制得固体碱激发剂，能使体系中火山灰反应以及地聚合反应同时发生，生成多种凝胶，使废FCC催化剂的Si、Al元素得到充分利用，从而使类地聚合物材料具有更高的抗压强度。本专利技术只需向得到的类地聚合物粉体加入水搅拌，便可得到类地聚合物凝胶，经振动和养护便可得到类地聚合物材料。故工艺简单、生产成本低、操作简便、易于大规模生产、便于储存和长途运输，附加值高。因此，本专利技术具有工艺简单、生产成本低、能耗小、环境友好和资源利用充分的特点，用该方法得到的类地聚合物材料抗压强度大、耐高温性强和附加值高，可广泛用作新型建筑装饰材料、耐火材料和早强胶凝材料。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的描述，而并非对其保护范围的限制。为避免重复，将本具体实施方式所涉及的物料统一描述如下，实施例中不再赘述：所述废FCC催化剂为石油流化裂化催化失活催化剂，废FCC催化剂中：SiO2为40～55wt％，Al2O3为40～55wt％；废FCC催化剂的粒径小于0.090mm。所述活性原料中的Si∶Al的摩尔比为1.5～3.0∶1。所述固体碱激发剂为硅酸钠和氢氧化钙的混合物；其中：硅酸钠为20～40wt％，氢氧化钙为60～80wt％。所述粉煤灰中：SiO2为45～65wt％，Al2O3为20～40wt％；粉煤灰的粒径小于0.053mm。所述偏高岭土是将高岭土在600～800℃条件下焙烧4～8h，即得偏高岭土；所述偏高岭土；SiO2为40～70wt％，Al2O3为30～50wt％。所述养护箱的温度为40～85℃，养护箱的相对湿度大于90％。实施例1一种废FCC催化剂资源化利用的方法。本实施例所述方法是：(1)将20～30wt％的废FCC催化剂、40～50wt％的活性原料和30～40wt％的固体碱激发剂混合，搅拌5～10分钟，得到类地聚合物粉体。(2)按所述类地聚合物粉体∶水的质量比为1∶0.3～0.4，将所述水加入所述类地聚合物粉体中，在70～80℃条件下搅拌5～10分钟，得到类地聚合物凝胶。(3)将所述类地聚合物凝胶加入模具中，再将所述模具中的类地聚合物凝胶用振动棒振动1～3min或将所述模具置于振动台上振动3～5min，然后在养护箱内养护4～10小时，脱模，室温条件下继续养护3～5天，得到类地聚合物材料。所述活性原料为偏高岭土。实施例2一种废FCC催化剂资源化利用的方法。本实施例所述方法是：(1)将25～35wt％的废FCC催化剂、35～45wt％的活性原料和25～35wt本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种废FCC催化剂资源化利用的方法，其特征在于所述方法是：(1)将20～40wt％的废FCC催化剂、30～50wt％的活性原料和20～40wt％的固体碱激发剂混合，搅拌5～10分钟，得到类地聚合物粉体；(2)按所述类地聚合物粉体∶水的质量比为1∶0.3～0.5，将所述水加入所述类地聚合物粉体中，在70～90℃条件下搅拌5～10分钟，得到类地聚合物凝胶；(3)将所述类地聚合物凝胶加入模具中，再将所述模具中的类地聚合物凝胶用振动棒振动1～3min或将所述模具置于振动台上振动3～5min，然后在养护箱内养护4～24小时，脱模，室温条件下继续养护3～7天，得到类地聚合物材料。

【技术特征摘要】
1.一种废FCC催化剂资源化利用的方法，其特征在于所述方法是：(1)将20～40wt％的废FCC催化剂、30～50wt％的活性原料和20～40wt％的固体碱激发剂混合，搅拌5～10分钟，得到类地聚合物粉体；(2)按所述类地聚合物粉体∶水的质量比为1∶0.3～0.5，将所述水加入所述类地聚合物粉体中，在70～90℃条件下搅拌5～10分钟，得到类地聚合物凝胶；(3)将所述类地聚合物凝胶加入模具中，再将所述模具中的类地聚合物凝胶用振动棒振动1～3min或将所述模具置于振动台上振动3～5min，然后在养护箱内养护4～24小时，脱模，室温条件下继续养护3～7天，得到类地聚合物材料。2.根据权利要求1所述的废FCC催化剂资源化利用的方法，其特征在于所述废FCC催化剂为石油流化裂化催化失活催化剂，废FCC催化剂中：SiO2为40～55wt％，Al2O3为40～55wt％；废FCC催化剂的粒径小于0.090mm。3.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：张一敏，张若冰，蔡震雷，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42