一种从废催化剂中分离提取钒镍的方法技术

本发明专利技术公开了一种从废催化剂中分离提取钒镍的方法，将向含钒、镍的废催化剂与碳质还原剂、氯化钙、钒镍捕收剂和水混合造球，制得球团，随后进行一段焙烧和二段焙烧，焙烧后磁选分离获得富镍钒海绵铁合金；随后将富镍钒海绵铁合金经二段焙烧、水浸处理，分离得到钒浸出液和镍渣；将镍渣和硫酸混合，进行二段烧结、水浸得到镍浸出液和浸出渣；浸出渣循环套用。本发明专利技术具有工艺简单，成本低，镍钒提取率高，铁元素循环利用，适用于工业化应用等优点。

A method for the separation and extraction of vanadium and nickel from waste catalyst

【技术实现步骤摘要】
一种从废催化剂中分离提取钒镍的方法
本专利技术属于固废资源有价金属分离提取领域，具体涉及一种从废催化剂中分离提取钒镍的方法。
技术介绍
流化催化裂化(FCC)是现代炼制石油生产工艺的重要组成部分，通常采用FCC催化剂来促进反应的进行。根据组成和结构，FCC催化剂可以分为稀土Y型、稀土氢Y型和超稳Y型。在石油精炼过程，随着处理时间的延长，FCC催化剂的物理化学性质会发生变化，进而导致催化剂失活，形成废催化剂。稀土Y型和稀土氢Y型因为含有含量高提取价值大的稀土元素已有多种利用技术进行综合回收处理。而超稳Y型废催化剂其主要组成为40-55％SiO2、40-55％Al2O3、0.1-0.6％Fe，0.2-5％Ni，0.1-1.5％V，其中有价元素含量相对偏低，但是因为镍和钒的存在，该类废催化剂属于危险固体废弃物，如果不进行综合回收利用不但会造成环境污染还会导致资源浪费特别是镍钒资源的浪费。专利CN106480318A公开了一种从废FCC催化剂中还原熔炼回收镍、钒的方法，该方法利用熔池高温还原熔炼机制获得有价元素的熔体。该方法虽然镍的回收率较好，但处理温度高达1500-1700℃，能耗高，成本高，且钒的回收率仅能达到80-84％，钒的回收率偏低。专利CN106498165A公开了一种从废催化剂中熔融氯化挥发回收镍、钒的方法，具体过程为：向废催化剂中添加氯化剂、还原剂和造渣剂，然后在1250-1700℃下熔融氯化30-300min，从而得到含有镍、钒氯化物的烟气；该方法也属于熔池熔炼、熔炼温度高，镍的回收率大于92％，但钒的回收率只有72-78.3％。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术之不足而提供一种从废催化剂中分离提取钒镍的方法，具有工艺过程温度低、成本低、产品质量好、回收率高等优点。一种从废催化剂中分离提取钒镍的方法，包括以下步骤：步骤(1)：向含钒、镍的废催化剂与碳质还原剂、氯化钙、钒镍捕收剂和水混合造球，制得球团，随后进行一段焙烧和二段焙烧，焙烧后磁选分离获得富镍钒海绵铁合金；其中，一段焙烧的温度为950-1050℃；二段焙烧的温度为1200-1250℃；所述的钒镍捕收剂包含铁和铁的氧化物；步骤(2)：将富镍钒海绵铁合金在400-500℃下氧化焙烧，然后向冷却的氧化焙烧物料中加入钠源球磨混合后再在550-700℃下焙烧，焙烧后物料经水浸处理，固液分离获得含钒浸出液和含镍浸出渣；步骤(3)：将含镍浸出渣与硫酸混合并在150-200℃下焙烧，然后再在650-700℃下焙烧，焙烧物料经水浸处理，固液分离获得含镍浸出液和浸出渣。本专利技术技术方案，通过所述的物质成分、多阶段分段焙烧工艺以及焙烧条件的联合控制，能够有效改善废催化剂中镍、钒的分离选择性，能够有效改善分离得到的镍和钒的纯度和收率，不仅如此，处理过程的条件温度低，利于工业应用。本专利技术中，创新地将废催化剂与碳质还原剂、氯化钙、钒镍捕收剂和水形成球团，并创新地利用所述的二段烧结工艺、结合二段烧结的温度精准控制，能够显著改善钒和镍的回收率。本专利技术二段烧结过程的反应机制为：CaCl2+H2O+SiO2＝CaSiO3+2HClNiO+2HCl＝NiCl2+H2OC+H2O＝CO+H2NiCl2+H2＝Ni(s)+2HClNiCl2+C+H2O＝Ni(s)+2HCl+COFe+Fe2O3＝3FeOFe+Fe3O4＝4FeO2Fe+O2＝2FeOFeO+2HCl＝FeCl2+H2OFeCl2+H2＝Fe(s)+2HClNi(s)+Fe(s)＝Fe(Ni)海绵铁合金V2Oy+yC＝2V(s)+yCOy＝3,4,5V(s)+Fe(s)＝Fe(V)海绵铁合金V(s)+Fe(Ni)＝Fe(Ni,V)海绵铁合金本专利技术技术方案，适用于现有镍、钒废料中镍和钒的回收。作为优选，所述废催化剂为FCC废催化剂；优选为超稳Y型FCC废催化剂。本专利技术特别适用于现有方法难于有效处理的低镍和钒含量的超稳Y型FCC废催化剂中镍和钒回收。本专利技术所述的超稳Y型废催化剂的Ni含量例如为0.2-5％，V含量例如为0.1-1.5％。本专利技术所述碳质还原剂指的是焦炭、炭黑、煤、石墨、石油焦中的至少一种。所述钒镍捕收剂中，铁的氧化物为三氧化二铁或四氧化三铁中的至少一种；优选地，铁与铁的氧化物的摩尔比为1.5～1：1。作为优选，步骤(1)中，废催化剂、碳质还原剂、氯化钙、钒镍捕收剂、水的质量比为1：0.1～0.4：0.05-0.30：0.10-0.20：0.1～0.15。本专利技术可采用现有工艺进行造球，且球团的大小可根据需要调整，例如球团的直径为1～3mm。本专利技术中，可选择性向一段焙烧、二段焙烧阶段通入保护性气氛，所述的保护性气氛例如为氮气、惰性气体等。作为优选，步骤(1)中，一段焙烧的时间为60-120min。作为优选，步骤(1)中，二段焙烧的时间为30-90min。本专利技术中，将富镍钒海绵铁合金经过所述的二段烧结工艺，能够显著改善镍和钒的选择性，有效改善分离得到的钒的收率和纯度，且避免镍杂质的同步浸出。本专利技术步骤(2)的反应机制为：2Fe+3O2＝2F2O32Ni+O2＝2NiO4V+xO2＝2V2Oxx＝3,4,5V2Ox+Na2CO3+O2→NaVO3+CO2本专利技术中，氧化焙烧过程在含氧气氛下进行；例如为氧气、氧气-保护气的混合气、或者空气。作为优选，氧化焙烧的时间为40-120min。本专利技术中，将氧化焙烧的物料和钠源球磨混合后进行后续的第二段焙烧。作为优选，所述的钠源为碳酸钠、碳酸氢钠、有机酸钠盐中的至少一种。优选地，钠源的用量大于或等于将富镍钒海绵铁合金中钒完全转化成偏钒酸钠的理论量；进一步优选为理论量的1-2倍。优选地，氧化焙烧物料和钠源球磨混合的时间为30-50min。优选地，步骤(2)中，在550-700℃下焙烧的时间为60-90min。本专利技术中，通过步骤(2)所述的二段处理条件下，能够有效改善镍钒的选择性，可通过后续简单的水浸处理，即可高收率、高纯度的得到钒。优选地，步骤(2)中，将焙烧后物料磨细后按照固液比1:1.5-4g/ml加入水，进行水浸处理；优选地，步骤(2)中，水浸处理过程的温度为室温-100℃；优选地，步骤(2)中，水浸处理的时间优选为30-120min。本专利技术中，可采用现有方法，从得到的含钒浸出液中分离得到高质量的钒产品。作为优选，步骤(2)中，含钒浸出液采用铵盐沉钒法进行纯钒化合物的制备。本专利技术中，将步骤(2)获得的含镍浸出渣经所述的分段式处理，配合条件的控制，可以有效实现镍的选择性回收，且可以避免铁的同步浸出，改善镍的收率和纯度，不仅如此，还能够实现铁的循环再生利用。本专利技术步骤(3)的反应机制为：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从废催化剂中分离提取钒镍的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤(1)：向含钒、镍的废催化剂与碳质还原剂、氯化钙、钒镍捕收剂和水混合造球，制得球团，随后进行一段焙烧和二段焙烧，焙烧后磁选分离获得富镍钒海绵铁合金；其中，一段焙烧的温度为950-1050℃；二段焙烧的温度为1200-1250℃；所述的钒镍捕收剂包含铁和铁的氧化物；/n步骤(2)：将富镍钒海绵铁合金在400-500℃下氧化焙烧，然后向冷却的氧化焙烧物料中加入钠源球磨混合后再在550-700℃下焙烧，焙烧后物料经水浸处理，固液分离获得含钒浸出液和含镍浸出渣；/n步骤(3)：将含镍浸出渣与硫酸混合并在150-200℃下焙烧，然后再在650-700℃下焙烧，焙烧物料经水浸处理，固液分离获得含镍浸出液和浸出渣。/n

【技术特征摘要】
1.一种从废催化剂中分离提取钒镍的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)：向含钒、镍的废催化剂与碳质还原剂、氯化钙、钒镍捕收剂和水混合造球，制得球团，随后进行一段焙烧和二段焙烧，焙烧后磁选分离获得富镍钒海绵铁合金；其中，一段焙烧的温度为950-1050℃；二段焙烧的温度为1200-1250℃；所述的钒镍捕收剂包含铁和铁的氧化物；
步骤(2)：将富镍钒海绵铁合金在400-500℃下氧化焙烧，然后向冷却的氧化焙烧物料中加入钠源球磨混合后再在550-700℃下焙烧，焙烧后物料经水浸处理，固液分离获得含钒浸出液和含镍浸出渣；
步骤(3)：将含镍浸出渣与硫酸混合并在150-200℃下焙烧，然后再在650-700℃下焙烧，焙烧物料经水浸处理，固液分离获得含镍浸出液和浸出渣。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述废催化剂为FCC废催化剂；优选为超稳Y型FCC废催化剂；
优选地，所述碳质还原剂指的是焦炭、炭黑、煤、石墨、石油焦中的至少一种。


3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钒镍捕收剂中，铁的氧化物为三氧化二铁或四氧化三铁中的至少一种；优选地，铁与铁的氧化物的摩尔比为1.5～1：1。


4.如权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，废催化剂、碳质还原剂、氯化钙、钒镍捕收剂、水的质量比为1：0.1～0.4：0.05-0.30：0.10-0.20：0.1～0.15。


5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，一段焙烧的时间为60-120min；二段焙烧的时间为30-90min。


6.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明玉，张长达，胡斌，廖志琴，赵士杰，王学文，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43