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用硫酸从废催化剂中浸出锌和镍

文档作者：黄中省1 2 陈为亮1 2 宋宁1 马力言文档来源： 1．昆明理工大学冶金与能源工程学院 2．真空冶金国家工程实验室 3．紫金矿业集团股份有限公		点击数：	更新时间： 2024年06月14日
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第29卷第3期(总第115期)
2010年9月
湿法冶金
Hydrometallurgy of China
V01．29 No．3(Sum．115)
Sep．2010
用硫酸从废催化剂中浸出锌和镍
黄中省1’2”，陈为亮1’2，宋宁1，马力言h2
(1．昆明理工大学冶金与能源工程学院，云南昆明650093；
2．真空冶金国家工程实验室，云南昆明650093；
3．紫金矿业集团股份有限公司紫金矿冶设计研究院，福建上杭364200)
摘要：介绍了用硫酸处理高锌含镍废催化剂的新方法，考察了影响锌和镍浸出的各因素。结果表明，在浸出温
度60℃、时间30 min、搅拌速度300 r／min、硫酸浓度5 mol／L、液固体积质量比7：1条件下，锌、镍浸出率分
别为98．79％和68．97％。
关键词：废催化剂；锌；镍；硫酸；浸出
中图分类号：X705；TF803．21 文献标志码：A 文章编号：1009—2617(2010)03一0184一04
在化学工业中，90％以上的化学反应都需要
使用催化剂[1]。随着使用时间的延长，催化剂会
发生热老化，因过热而导致活性组分晶粒长大甚
至发生烧结而使活性下降；也会因某些毒物的毒
害作用而部分或全部失活；一些污染物聚集在催
化剂表面会堵塞孔道而使活性降低；因颗粒破碎
而引起的系统阻力上升也会导致催化剂无法继续
使用。全世界每年有100多万t的失活废催化剂
产生，而这些工业废催化剂中含有数量可观的有
色金属(Zn，Al，V，Mo，Cu等)和稀贵金属(Pt，
Pd，Ni，Co，Cr等)，对其加以回收处理，具有很高
的经济价值和社会效益。
从废催化剂中提取金属锌或镍有4种方法：
干法、湿法、干湿结合法和不分离法。所谓干法一
般是指不用水。不分离法是指不将废催化剂活性
组分与载体分离，或不将其两种以上的活性组分
分离处理，往往通过调整其中的金属比例心J、存在
形态[31或消除毒性[4]使废催化剂得以再生，但处
理技术难度及资金投人较大，研究的较少。含锌
废催化剂大多采用湿法处理，湿法又分为酸浸法、
生物浸出法、氨浸法和碱浸法等，其中酸浸法应用
的较为普遍，所用的酸主要有硫酸L5。9j、盐酸【1 0‘、
硝酸[1¨、氢氟酸[1幻或这些酸按一定比例混合的混
合酸[13。14]。本试验以硫酸为浸出剂，通过单因素
条件试验考察从工业废催化剂中浸出锌和镍。
1试验原料、仪器
试验所用废催化剂来源于国外某公司，颜色
呈灰色，为粉末状，不含油或焦炭等其他污染物。
其化学组成见表1。
表l 废催化剂的化学成分％
试验所用仪器主要有HH孓4S电子恒温不
锈钢水浴锅，JBV～变频调速搅拌器，SHZ—A循环
水式真空泵，YN．ZD．Z电热蒸馏水器，pHs一3D
型pH计，DFT一200手提式中药粉碎机，真空干燥
箱，振动筛等。
主要试剂为分析纯硫酸。
收稿日期：2009—01～17
作者简介：黄中省(1982一)，男．河南民权人，工程师，主要研究方向为湿法冶金及微生物冶金。
通讯联系：陈为亮(1969一)，男，山东日照人．博士，教授，主要从事真空冶金及资源综合利用研究。
万方数据
第29卷第3期黄中省，等：用硫酸从废催化剂中浸出锌和镍·185·
2 试验方法
首先，将废催化剂在真空干燥箱内于100℃
下烘24 h，除去其中的水分，过150目振动筛。每
次取粒度小于150目废催化剂50 g，放入平底烧
瓶内，加入5 mol／L硫酸，控制加酸时间在o～10
min之内，控制液固体积质量比一定，搅拌速度一
定，浸出一定时间后，将浸出液在循环水式真空泵
上过滤，用ICP法分析滤液中锌和镍的浓度，计
算锌和镍的浸出率。
3试验结果及讨论
3．1温度对锌、镍及其他杂质离子浸出的影响
在浸出时间30 min、搅拌速度300 r／min、液
固体积质量比7：1条件下，考察温度对金属锌、
镍及其他杂质离子浸出的影响。试验结果如图
1，2所示。
图1温度对锌和镍浸出率的影响
图2 温度对杂质离子浸出的影响
由图1，2看出，温度对锌、镍及部分杂质离子
的浸出都有影响：锌、镍、铁、镁浸出率随温度升高
而升高，钙浸出率变化不大；60℃时，锌、镍浸出率
分别为98．79％和68．97％，镁的浸出趋于完全；温
度高于60℃，锌浸出率不再变化，镍浸出率有缓慢
下降趋势。综合考虑，浸出温度以60℃为宜。
3．2时间对锌和镍浸出率的影响
在温度60℃、搅拌速度300 r／min、液固体积
质量比7：1条件下，考察浸出时间对金属锌和镍
浸出率的影响。结果如图3所示。
lOO
95
90
芝85
彗80
鄹75
70
65
60
55
图3 时间对锌和镍浸出率的影响
从图3看出：浸出时间对锌浸出率影响不大，
在5～70 min范围内，锌浸出率仅波动1％，而镍
浸出率在浸出前30 min内有增大趋势，浸出30
min后变化不明显。这是由于废催化剂活性高、
反应速度快的缘故。浸出时间以30 min为宜。
3．3 搅拌速度对锌和镍浸出率的影响
在浸出时间30 min，温度60℃，液同体积质
量比7：l条件下，不同搅拌速度对锌和镍浸出率
的影响试验结果如图4所示。
图4搅拌速度对锌和镍浸出率的影响
由图4看出：搅拌速度对锌和镍浸出率影响
不大；而搅拌速度大于300 r／min、特别是达到
500 r／min时，有相当一部分反应物因搅拌过快
而无法与酸充分接触，不能完全反应。所以试验
确定搅拌速度以300 r／min较为适宜。
万方数据
·186· 湿法冶金2010年9月
3．4 液固体积质量比对锌和镍浸出率的影响
浸出时间30 min，搅拌速度300 r／min，温度
60℃，液固体积质量比对锌和镍浸出率的影响试
验结果如图5所示。
母
、、
丹
田
崩
珂液)加(固)
图5液固体积质量比对锌和镍浸出率的影响
由图5看出，随液固体积质量比增大，锌和镍
浸出率仅略有增大。液固体积质量比过大，会导
致用水量大、浸出液中锌和镍浓度低，对后续处理
不利。综合考虑，确定液固体积质量比以7：1较
为合理。
3．5 硫酸用量对锌和镍浸出率的影响
反应时间30 min，搅拌速度300 r／min，液固
体积质量比7：1，温度60℃，硫酸用量对锌和镍
浸出率的影响试验结果如图6所示。
100
95
90
蠢
蒋85
蠡80
75
70
65
45 50 55 60 65 70
硫酸用量／皿L
图6硫酸用量对锌和镍浸出率的影响
由图6可知，锌和镍浸出率均随硫酸用量增
加而升高。当硫酸用量为65 mL(50 g废催化剂，
硫酸浓度5 mol／L)时，锌、镍浸出率分别为
98．79％和68．97％，此时浸出液的pH为2．25；
硫酸用量超过65 mL后，锌、镍浸出率基本不再
增大。综合考虑，硫酸用量以65 mL为宜。
4 结论
对于国外某含锌和镍的工业废催化剂，可以
用硫酸溶液浸出其中的锌和镍。最佳浸出条件为
温度60℃，时间30 min，硫酸浓度5 mol／L，液固
体积质量比7：1。从这种工业废催化剂中浸出
锌和镍的研究国内尚未见报道。本研究采用硫酸
浸出锌和镍，在最佳浸出条件下，获得的锌、镍最
高浸出率分别为98．79％和68．97％，结果较为理
想，但同时浸出时镍浸出率偏低，这还需进一步研
究，以找到更合适的方法。
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Leaching of Zinc and Nickle From Spent Catalyst Using Sulphuric Acid
HUANG Zhong—shen91’2”，CHEN Wei—lian91”，SONG Nin91，MA Li—yanl’2
(1．．F口c“Z￡y o，MPz口ZZ“rgicnZ口竹d E，2Prgy E咒ginPPrf砚g，K“行，ning LkiuPr5i￡y D，
Scie咒cP口72d了乙c^咒oZogy，K甜咒，甩i以g，Yk竹以n卵650093，(、^i孢口；
2．N口￡io玎口Z E以gi，z已P，．i竹g L口60，’丑￡ory o厂Vr口c““，规MP￡口ZZ“rgy，K“咒，ning，Yk，znn咒650093，(’^i，2口；
3．Z巧i，z RPsP口rf^口咒d E竹gi竹Pe，-i佗g J，zs￡i￡“￡e D，^4i咒i行g&amp;amp;MPz口ZZ“rgy，ZiJi行Mi咒i竹g Gro“p Co．L￡d．，
S五口船g五盘行g，Fz∥i盘72 364200，C尼i理口)
Abstract：A new method for processing high zinc and nickel spent catalyst with sulphuric acid was
introduced briefly．Influences of factors on leaching of zinc and 11ickel were examined．The experimental
results showed that 98．79％for Zn，68．97％for Ni were 1eached under the conditions of temperature
of 60℃， leaching time of 50 minutes， mixing speed of 300 r／min，sulphuric acid concentration 5
mol／L，V(1iquid)／m(solid)of 7：1．
Key words：spent catalyst；zinc；nickel；sulphuric acid；leaching
孟加拉锆石加工新方法
干磨后的孟加拉锆石(44～53肛m)在其沸点回流4 h，在6 mol／L HCl，6 mol／L HN03，6 mol／L
HCl04，3 mol／L H2S04和6 mol／L HCl+2 mol／L HN03溶液中是完全惰性的。在6 mol／L HF和6
mol／L Na()H溶液中，相同条件下，只有5％的锆石溶解。用球磨机中球磨300 h后，常温下，用Na0H机
械活化也无效，只有2％zr(Ⅳ)溶解。然而，用碳酸钠焙烧，然后用6 mol／L HCl回流浸出1 h，多达86％的
锆石可以溶解。最佳焙烧条件：温度1 273 K，时间2．5 h，Na2C03与锆石质量比O．6。更高的Na：C03与
锆石质量比和更长的焙烧时间反而会降低回收率。通过与8 mol Na0H熔融，锆石完全快速分解，成为半
晶状熔融物。用5 moI／L HCl回流浸出30 mjn，熔融物中的Zr(Ⅳ)可以浸出。最佳熔融条件：温度973 K，
时间15 nlin，77z(NaOH)。m(锆石)=1．8(或物质的量比=8：1)。熔融反应为：ZrSi04+8NaOH—N钆Zroh
+N钆si04+4H：o。锆石在溶融Na()H中的溶解速率遵循1一(1一R)“3=(忌／矶)[m(Na0H)／m(锆
石)]4·￡。计算出的忌值在973 K和口一1．o条件下为10-4·00土o’04 g／(min·cnl2)(ID一4．7 g／cm3，r0—
26．5肛m)，活化能为125Ⅺ／mol，表明NaOH与锆石的1级反应受慢速化学反应控制。也详细研究了从
半晶状锆石一NaOH熔融物中用盐酸提取Zr(Ⅳ)的浸出和动力学。在m(NaoH)／m(锆石)=1．8(物质的
量比=9)、973 K下混合15 nlin，获得熔融物，然后水洗，烘干，研磨和筛分。Zr(Ⅳ)溶解最佳条件为用4
moJ／L HCl回流浸出5 min，固液质量体积比1．41：10。用分段浸出法可以获得合112 g／L Zr(Ⅳ)的溶液。
浸出率与[HCl]2成正比，并受温度影响很大。在382 K、粒径48．5±4．5弘m条件下，速率常数为10_1·91 g
·dm4／(min·mol2)，活化能E=64．3Ⅺ／mol，表明浸出过程受化学反应控制。搅拌对溶解率几乎不影
响，因为熔融物具有多孔性；但速率与粒径成反比。工艺的新颖性是苛性熔融物溶解快速，形成了Zr(Ⅳ)
的浓溶液。[张子悦译自《Hydrometallurgy》2010，103(1／4)：124—135]
万方数据

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