废催化剂资源化利用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及氧化焙烧、溶剂萃取、离子交换、浓缩结晶、化学沉淀等冶金技术，对废催化剂进行资源化利用，各组分生产相对应的化工产品，属于环境保护和资源综合利用领域。
【背景技术】
[0002]原油的二次加工能力逐渐提高，使炼油催化剂的报废量逐年增加。炼油催化剂在使用的过程中活性会随时间慢慢下降，最后导致催化剂报废。催化剂失活的主要原因:一是积碳失活，催化剂表面上的含碳沉积物称为结焦，由于含碳物质和其它物质在催化剂孔中沉积，造成孔径减小(或孔口缩小)，使反应物分子不能扩散进入孔中，而导致催化剂失活；二是中毒失活，催化剂所接触的流体中的重金属等杂质吸附在催化剂的活性位上，使催化剂的活性显著下降或消失，称之为中毒失活；三是热失活和烧结失活，催化剂的热失活和烧结失活是指由高温引起的催化剂结构和性能的变化。
[0003]废催化剂中含有大量的有用物质，如导致催化剂失活的积碳、表面沾染的矿物油、钼、钒、镍重金属等，有巨大的回收潜力，均可将其作为二次资源加以利用。如果将废催化剂中积碳、油、硫和重金属等可利用资源回收或直接作为合成其它高附加值产品的原料，不仅可以解决废催化剂带来的环境问题，而且可以提高资源的利用率，减少资源的浪费，创造一定的经济效益，实现可持续发展。
[0004]由于废催化剂含废矿物油和镍等重金属，属于危险废物名录中的HW06类和HW46类危险废物。目前，现有的废催化剂的处理主要采用地下填埋或焙烧结合化学方法回收部分钼钒等重金属。前者不仅造成地下水和土壤的污染，而且还将造成重金属等资源的流失，后者金属回收不完全，并且忽视了废催化剂的其它组分(积碳、油、硫、氧化铝/镍)的利用，造成了资源浪费和对环境的二次污染，因此开发新的废催化剂的资源化利用技术，使废弃资源得以循环利用具有一定的现实意义。
【发明内容】
[0005]本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种方法简便、容易操作、可充分利用炼油废催化剂中大量有用物质、防止环境污染的废催化剂资源化利用方法，根据废催化剂的组成特点，采用氧化焙烧、溶剂萃取、离子交换、浓缩结晶、化学沉淀等冶金技术，通过合理的工艺设计，实现废催化剂各组分的资源化利用，废催化剂中的积碳、油通过脱油炉生产蒸汽，用于生产；硫转化成硫酸钙(石膏);钼、钒、镍转化成钼酸、偏钒酸铵和镍铝粉产品；生产过程中没有废渣产生，生产用水循环利用，工业废渣、废水零排放，达到废催化剂变废为宝、资源化利用的目的。
[0006]本发明的废催化剂资源化利用方法，步骤如下:
(1)将废催化剂投入脱油炉利用其自身热值进行脱油脱碳脱硫处理，得到脱油料；
(2)将步骤(I)获得的脱油料与钠盐按(3-5): I的质量比混拌后，投入回转窑内在900-1100°C下进行钠化焙烧，得到钠化料；
(3)将步骤(2)获得的钠化料在50-90°C下，钠化料与水按照1: (2-5)的质量比，进行多级浸出，回收金属镍和铝，得到镍铝粉产品和浸出液；
(4)向步骤(3)获得的浸出液中加入能够沉淀出硅、铝、磷杂质的硫酸盐沉淀剂，采用化学沉淀法除去浸出液中的硅、铝、磷杂质，得到钼酸钠、钒酸钠混合溶液；
(5)将步骤(4)获得的钼酸钠、钒酸钠混合溶液采用离子交换法进行钼钒分离，分别得到钼酸钠溶液和纯净的钒酸钠溶液；
(6)向步骤(5)得到的纯净的钒酸钠溶液中加入铵盐沉淀剂，采用化学沉淀法回收钒，得到高纯偏钒酸铵产品和硫酸钠溶液；
(7)将步骤(5)得到的钼酸钠溶液，通过溶剂萃取提纯和富集钼，得到纯净的钼酸钠溶液和硫酸钠溶液；
(8)向步骤(7)获得的纯净的钼酸钠溶液中加入硫酸沉淀剂，调节pH=l.0-1.5，采用化学沉淀法回收钼，得到高纯钼酸产品和硫酸钠溶液；
(9)将步骤(6)、(7)和(8)得到的硫酸钠溶液进行离子交换，回收溶液中的钼和钒后，进行多效浓缩结晶，得到产品元明粉，回收生产溶液中的硫酸钠后，冷凝水返回步骤(3)。
[0007]所述的脱油脱碳脱硫处理的温度至少为950°C，停留时间至少I小时。
[0008]步骤(I)中的废催化剂脱油脱碳脱硫含有二氧化硫尾气，经过布袋除尘、双碱法吸收硫后，回收废催化剂中硫，副产石膏。
[0009]对步骤(6)、(7)和(8)中得到的硫酸钠溶液进行离子交换，回收溶液中的钼和钒后，进行多效浓缩结晶，得到产品元明粉，冷凝水返回步骤(3)。
[0010]本发明的有益效果如下:
本工艺针对废催化剂原料的组成特点，通过合理的设计，将废催化剂中有用物质充分资源化利用，做到了物尽其用，并在无害化处理废催化剂的同时，不产生二次污染。废催化剂中的积碳和油燃烧产生蒸汽与热能，用于生产；原料中的硫转化成石膏产品；原料中的钼、钒和镍均转化成相应的产品。镍铝粉作为产品，用作生产镍铁合金和氧化铝的原料。此夕卜，整个生产过程中没有废渣产生，生产用水循环利用，实现了工业废渣、废水零排放，废催化剂最大程度实现资源再生利用。
【具体实施方式】
[0011]本发明的废催化剂资源化利用方法，步骤如下:
(I)将废催化剂投入脱油炉利用其自身热值进行脱油脱碳脱硫处理，得到脱油料；脱油脱碳脱硫处理的温度至少为950°C，停留时间至少I小时。废催化剂脱油脱碳脱硫含有二氧化硫尾气，经过布袋除尘、双碱法吸收硫后，回收废催化剂中硫，副产石膏。
[0012](2)将步骤(I)获得的脱油料与钠盐按(3或4或5): I的质量比混拌后，投入回转窑内在900°C或1000°C或1100°C下进行钠化焙烧，得到钠化料；
(3)将步骤(2)获得的钠化料在50°C或60°C或70°C或80°C或90°C下，钠化料与水按照1: (2或3或4或5)的质量比，进行多级浸出，回收金属镍和铝，得到镍铝粉产品和浸出液；
(4)向步骤(3)获得的浸出液中加入能够沉淀出硅、铝、磷杂质的硫酸盐沉淀剂，采用化学沉淀法除去浸出液中的硅、铝、磷杂质，得到钼酸钠、钒酸钠混合溶液；
(5)将步骤(4)获得的钼酸钠、钒酸钠混合溶液采用离子交换法进行钼钒分离，分别得到钼酸钠溶液和纯净的钒酸钠溶液；
(6)向步骤(5)得到的纯净的钒酸钠溶液中加入铵盐沉淀剂，采用化学沉淀法回收钒，得到高纯偏钒酸铵产品和硫酸钠溶液；
(7)将步骤(5))得到的钼酸钠溶液，通过溶剂萃取提纯和富集钼，得到纯净的钼酸钠溶液和硫酸钠溶液；
(8)向步骤(7)获得的纯净的钼酸钠溶液中加入硫酸沉淀剂，调节pH=l.0-1.5，采用化学沉淀法回收钼，得到高纯钼酸产品和硫酸钠溶液。
[0013](9)将步骤(6)、(7)和(8)得到的硫酸钠溶液进行离子交换，回收溶液中的钼和钒后，进行多效浓缩结晶，得到产品元明粉，回收生产溶液中的硫酸钠后，冷凝水返回步骤
(3)，工艺水零排放。
[0014]上述各沉淀剂的加入量根据测定的需要沉淀物质在溶液中的总量进行确定。
[0015]对上述步骤(6)、(7)和(8)中得到的硫酸钠溶液进行离子交换，回收溶液中的钼和钒后，进行多效浓缩结晶，得到产品元明粉，冷凝水返回步骤(3)，工艺水零排放。
[0016]针对废催化剂原料的组成特点，通过合理的设计，将废催化剂中有用物质充分资源化利用，做到了物尽其用，并在无害化处理废催化剂的同时，不产生二次污染，废催化剂中的积碳和油燃烧产生蒸汽与热能，用于生产；原料中的硫转化成石膏产品；原料中的钼、钒、镍和铝均转化成相应的产品，整个生产过程中没有废渣产生，生产用水循环利用，工业废渣、废水零排放，废催化剂实现最大程度资源再生利用。
[0017]下面通过具体实施例进一步表述本发明的技术特征，但不局限于实施例，涉及百分比为质量百分比。
[0018]实施例1
取炼油废催化剂500t，废催化剂外观呈黑色、三叶草型、粒径Φ1.3X (3~5)mm，废催化剂含瓷球4.6%、积碳7.4%、油12.2%、硫5.4%、钼5.3%、钒7.