「长沙钯碳回收」 从失效催化剂中回收钯的试验研究

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「长沙钯碳回收」 从失效催化剂中回收钯的试验研究

「长沙钯碳回收」 从失效催化剂中回收钯的试验研究
第36卷第1期总第151期湿法冶金1.36。1。151
从失效催化剂中回收钯的试验研究
李骞,胡龙,杨永斌,董海刚,郭宇峰,徐斌,姜涛
1。中南大学资源加工与生物工程学院,湖南长沙;
2。昆明贵金属研究所稀贵金属综合利用新技术国家重点实验室,云南昆明
摘要:研究了采用氧化焙烧一还原一氯化浸出工艺流程从失效催化剂中回收钯,考察了焙烧温度、焙烧时间、
还原剂种类及用量、氧化剂种类、盐酸浓度等对钯浸出率的影响。试验结果表明,失效催化剂在575℃下焙烧
2,控制还原剂水合肼·20用量为2.5/,以氯酸钠103作氧化剂用量为3.0/,用5
/的盐酸进行浸出,钯浸出率在98以上,二段浸出后,钯总回收率达99以上。
关键词:废催化剂;钯;氧化铂;回收;氯化浸出
载体催化剂广泛用于化工及石化行业,其对程中被氧化成性质稳定的。10。为催化剂
脱氢、加氧、催化氧化反应等有很高的催化活载体,质量分数高达77.76%,由图1看出,。
性[1]。催化剂载体以20。最多,也有少量用主要物相为化学性质稳定、难溶于酸和碱的
、。等作载体;催化活性剂主要为铂回收、—。催化剂中也含有有机碳质物和硫等杂
铼、钯等贵金属[3]。某/。催化剂经多次质,对钯的浸出有一定影响。
使用后已变性失活,需要回收钯。该失效催化剂
表1失效催化剂的主要化学成分%
吸附有少量有机碳质物、硫等杂质,其中的钯被部
分氧化或包裹,载体。在高温下发生晶型转
变形成难溶于酸的—1。¨5。],采用载体溶解法
或全溶法难以高效回收金属钯。结合该失效催化
剂的性质,研究了先对其进行氧化焙烧和还原预
。单位为/
处理,然后在盐酸+氧化剂体系中选择性溶解钯,
以期确定一种高效回收钯的适宜工艺。
1试验部分
1.1试验原料、试剂及设备
实验所用失效/1。0。催化剂由云南昆明
贵金属研究所提供,其化学元素分「长沙钯碳回收」回收废钯析及射线衍
射分析结果分别见表1和图1。
失效催化剂中,质量分数为2120.0/,
、质量分数均很低,不具备回收价值。钯在
催化剂中主要以单质形式存在,有少量在使用过图1废催化剂的衍射图谱
基金项目:国家自然科学基金资助项目。;
「长沙钯碳回收」 从失效催化剂中回收钯的试验研究
国家青年自然科学基金资助项目。;云南省校科技合作项目
第一作者简介:~1975一,男,甘肃静宁人,博士,副教授,主要研究方向为湿法冶金及矿产资源综合利用。-:126。。
还原剂有分析纯甲酸,88%、甲酸剂存在下浸出钯。
钠、水合肼。·。,80%,浸1.4试验方法
出剂为优级纯盐酸1,36~38,氧化剂为1.4。1焙烧
分析纯氯酸钠3和双氧水。30%。焙烧试验在马弗炉中进行。试验步骤:1开
试验设备有马弗炉,电动搅拌器,恒温启电源,调节至指定温度,并开始升温;2将失效
水浴锅,原子吸收光谱仪。催化剂置于坩埚中,料层厚度约5,待炉温稳
1.2试验原理定在设定温度时放人炉中;3焙烧过程中每隔3
废催化剂中所含的碳、硫等可氧化与挥发元取出坩埚,充分搅拌物料,使焙烧均匀;4待
素在焙烧过程中发生热分解和氧化反应,从而得焙烧完成后取出,冷却至室温,称量后备用。
到脱除。主要反应有:1.4。2还原和氯化浸出
+2一2;1还原氯化浸出装置包括电动恒速搅拌器、
+2一2。2恒温水浴锅和冷凝装置。试验在500三口圆
焙烧过程中,钯有少量生成,不经处理底烧瓶中进行,采用水浴恒温加热一冷凝回流装
很难浸出,导致钯的损失。采用甲酸、水合肼等液置,以避免试验过程中药剂、产物及水分的挥发。
相还原剂可以还原0,主要反应有_8:将配好的还原剂浸出剂装入烧瓶并固定在恒温
+—+。十+;3水浴锅中,加热至溶液温度升至设定温度时加入
2+24·2一2+待处理物料,达到反应终点后趁热过滤。氯化浸
2十+3。4出后进行抽滤,滤渣烘干称量,滤液定容后保存,
钯溶解为氯化配合物高价钯碳回收的标准还原电位为:分别送检。
+4一一一+2一,
2试验结果与「长沙钯碳回收」讨论
。一0.59;5
1]一+21一一十2一,2.1焙烧对钯浸出率的影响
一1.29。6还原、浸出条件:水合肼2·用量
氯化浸出过程中,理论上,钯在盐酸介质中溶2.5/,氯酸钠103用量3.0/,1浓度
解生成氯钯配合物,体系中需要有氧化电位大于5/,浸出温度95℃,搅拌速度300/,液
1.29的氧化剂存在[?引。。和。的固体积质量比3:1,浸出时间2。~3.0。
标准氧化还原电位分别为:2.1。1焙烧温度的影响
+6。卜+6一一+32,焙烧时间2,焙烧温度对钯浸出率的影响
。一1.45;7试验结果如图2所示。
22+2十2一一22,
一1.77。8
式7和式8的氧化电位均大于1.29,因此,
在盐酸体系中,以一作为配合剂,用10。和
0作氧化剂,可以将催化剂中的氧化成
~~而转入溶液,反应式如下[1:
3+2+12。卜+16一一
3~一+62;9
+22+4+6一一图2焙烧温度对钯浸出率的影响
~一+42。1
由图2看出:在500~575℃范围内,随焙烧
1.3试验流程
温度升高,碳质物等的脱除效率提高,钯浸出率提
先对失效催化剂进行氧化焙烧脱除碳质物及
高;575℃后,继续升高温度,此时因碳质物脱除
硫,然后加还原剂,对高温焙烧过程中形成的难以
已比较完全,而钯同时被氧化成,使得钯浸
浸出的进行还原,最后用盐酸在有氧化助浸
第36卷第1期李骞,等:从失效催化剂中回收钯的试验研究·43·
出率反而下降;焙烧温度为575℃时,钯浸出率达由图4看出:不加还原剂时,钯浸出率只有
97。9,浸出效果较好。所以,最佳焙烧温度确53.12;加还原剂后,钯浸出率显著提高。其中,
定为575℃。以0和作上海钯水回收还原剂,钯浸出率分
2.1。2焙烧时间的影响别为84.92和91。4;以2·2作还原
在焙烧温度为575℃条件下考察焙烧时间对剂,钯浸出率高达97.09,且与相比,呈
钯浸出率的影响,试验结果如图3所示。碱性的水合肼反应后更易固液分离:因此,试验确
「长沙钯碳回收」定选择·。作还原剂进行还原浸出试验。
2.2。2还原剂用量的影响
选用水合肼作还原剂,水合肼用量对钯浸出
率的影响试验结果如图5所示。
图3焙烧时间对钯浸出率的影响
由图3看出:当焙烧时间小于1.5时,焙烧
不均匀,表面仍附着有碳质物,因而钯浸出率不
高;焙烧时间在2~2.5范围内,物料焙烧均匀,图5还原剂水合肼用量对钯浸出率的影响
碳质物完全脱除,钯浸出率高于97%;焙烧时间
由图5看出:相同条件下,水合肼用量小于
大于3后,虽然碳质物脱除彻底,但钯会形成二
2.5/时,钯浸出率最高达96.90;水合肼用
次渗透包裹或被氧化,导致浸出率反而下降。综
量在2.5~3.5/范围内时,钯浸出率在97%
合考虑,确定最佳焙烧时间为2.0。
以上,且相对变化不大。考虑到实际应用成本,确
2.2还原对钯浸出率的影响
定还原剂水合肼用量以2.5/为最佳。
失效催化剂在575℃条件下焙烧2,浸出条
2.3氯化浸出对钯浸出率的影响
件:氯酸钠用量3.0/,1浓度5/,浸出
失效催化剂在575℃下焙烧2,焙砂中的
温度95℃,搅拌速度300/,液固体积质量比
用水合肼还原,水合肼用量为2.5/,然后
3:1,浸出时间3.0。
用氯酸钠。作氧化剂,用盐酸浸出。
2.2。1还原剂种类的影响
2.3。1浸出温度的影响
选择、、水合肼。·
浸出条件:氯酸钠用量3.0/,1浓度5
作还原剂,另外一组为不加任何还原剂的空
/,搅拌速度300/,液固体积质量比3:
白对照试验,还原剂种类对钯浸出率的影响试验
1,反应时间2.0~3.0,浸出温度对钯浸出率的
结果如图4所示。
影响试验结果如图6所示。
-60至1
峻4三“
还原剂种类
图4还原剂种类对钯浸出率的影响图6浸出温度对钯浸出率的影响
由图6看出:随温度升高,钯浸出率提高;但浸出剂用量,便于后续废液处理,确定液固体积质
温度高于95℃后,钯浸出率变化不大,且100℃量比以5:1为最佳。
时容易“干锅”,温度难以准确控制。因此,确「长沙钯碳回收」定浸2.3。4盐酸浓度的影响
出温度以95℃为最佳。浸出温度95℃,浸出时间3,氯酸钠用量
2.3。2浸出时间的影响3.0/,液固体积质量比5:1,搅拌速度300
浸出温度95℃,氯酸钠用量3.0/,1/,盐酸浓度对钯浸出率的影响试验结果如图
浓度5/,搅拌速度300/,液固体积质9所示。
量比3:1,浸出时间对钯浸出率的影响试验结果
如图7所示。
图9盐酸浓度对钯浸出率的影响
由图9看出:随盐酸浓度增大,钯浸出率提高;
图7浸出时间对钯浸出率的影响
盐酸浓度为5/时,钯浸出率达最高,之后随
由图7看出:浸出时间在1~3之间,钯浸盐酸浓度提高,钯浸出率降低。考虑到盐酸成本和
出率从96.83提高到98.28;再延长浸出时环保成本,确定最佳盐酸浓度为5/。
间,钯浸出率反而下降。这说明在3内基本反2.3。5氧化剂种类的影响
应完全,而继续延长时间,溶液体系变得黏稠难以其他条件相同,分别用质量浓度为2.5/
过滤,因此,浸出时间确定以3为最佳。的0、。作氯化浸出时的氧化助浸剂,
2.3。3液固体积质量比的影响处理分别在500、550、575下氧化焙烧再还原的
浸出温度95℃,浸出时间3,氯酸钠用量物料,考察氧化剂种类对钯浸出率的影响,试验结
3.0/,1浓度5/,搅拌速度300果如图10所示
/,液固体积质量比对钯浸出率的影响试验结
果如图8所示。
舌992
温度/℃
图10氧化剂种类对钯浸出率的影响
由图1看出,失效催化剂在不同温度下焙烧
图8液固体积质量比对钯浸出率的影响
后,用10。作氧化助浸剂相比于用。作
由图8看出:液固体积质量比为2:1~3:1氧化助浸剂,钯的浸出效果更好。因此,确定采用
之间时,钯浸出率为94.83~97.11;液固体积10。作氧化助浸剂,最佳用量为3.0/。
质量比超过5:1后,钯浸出率达98.5以上;再增2.4二段浸出对钯总回收率的影响
大液固体积质量比,钯浸出率变化不大。为了节省氯化浸出的钯浸出率在98以上,但浸出渣
第36卷第1期李骞,等:从失效催化剂中回收钯的试验研究·45·
中仍含有一定量钯,影响钯回收氯,因此,需要对2],。
1783—1826。
总回收率。
[3]刘时杰。铂回收族金属冶金学[]。长沙:中南大学出版社,
二段浸出条件:氧化剂。质量浓度3.0213:444—446。
/,1浓度2.5/,浸出时间2.0,浸出[43贺小塘,郭俊梅,王欢,等。中国的铂回收族金属二次资源及其回
[6]吴晓峰,汪云华,范兴祥,等。贵金属提取冶金技术现状及发
[7]蒋志建。从含钯、金、银等贵金属废料中回收钯和银[]。湿
191:39-42。
9]邓德贤。从废—催化剂中回收钯的研究[]。稀有金属,
高的4组进行二段浸出,钯浸出率均在9%以[1]王广建,丁浩,宋美芹,等。/催化剂的失活机理与回收
上;两段浸出后,钯总回收率在99以上。
[]贺小塘,吴喜龙,韩守礼,等。从/废料中回收钯及制备
[12]辛冰,张静,任保佑,等。载体粒度对钯回收催化剂催化活性
适宜条件下,钯浸出率在98以上。经过二段浸
[]。—

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