废催化剂回收三氧化二铝的初步研究

2004年2月第10卷第1期

安庆师范学院学报(自然科学版)

JOu r naI Of anci ng Teacher S COI I ege(N atu r aI Sci ence)

Feb.2004

VOI.10N O.1废催化剂回收三氧化二铝的初步研究

徐志兵1~2~孔学军2~赵安祥2

(1.安徽师范大学化学与材料科学学院~安徽芜湖241000;2.安庆师范学院化学系~安徽安庆246011)

摘要:本文主要研究了如何从合成氨废催化剂中回收氢氧化铝~重新制成氧化铝载体G探讨了浸取时间对氢氧化铝~碳酸钠回收的影响~分析了二氧化碳流量~终点P H值等因素对制成拟薄水铝石的影响G拟薄水铝石

经高温加热脱水后可生成所需的活性氧化铝G本实验方法生产活性氧化铝的成本低~简单易行G

关键词:废催化剂;氢氧化铝;活性氧化铝

中图分类号:X718;O643.36文献标识码:A文章编号:1007-4260(2004)01-0057-02

随着工业的发展~世界各国工业催化剂的用量也迅速增加~目前我国每年工业催化剂用量约7万吨~其中化肥催化剂的用量就达到3万吨[1]G大部分废催化剂作为固体废弃物丢弃~不仅造成资源浪费~也对环境造成极大的污染G随着人们对环境保护意识的不断提高~近年来国内开始对如何综合利用废催化剂进行了一些研究[2~3]G由于大部分催化剂以硅铝为主要载体~有些催化剂含有氧化铝的成分非常

高~因此可回收重新制备活性氧化铝载体G而用于催化剂载体的活性氧化铝一般指Y-Al

2O3~通常由相

应的水合氧化铝(拟薄水铝石)在高温条件下加热脱水而得G目前国内主要采用各种铝盐为原料制备拟薄水铝石~成本较高~而国外以其它工业生产的副产物水解制备的成本则低得多G所以研究开发廉价的拟薄水铝石制备路线和方法是非常有价值的[4]G

本试验以合成氨二段转化炉废催化剂为原料~着重研究了如何高效地从废催化剂中回收金属铝~重新制备成活性氧化铝载体G

1.实验试剂及仪器

实验原料:合成氨转化工段二段炉固体废催化剂~型号:Z205~催化剂表面有少量积炭~三氧化铝约

90%~氧化镍:6%左右G

实验试剂:二氧化碳用钢瓶气:CO

2

含量>95%~氨水:25-28%G

实验仪器:HHS恒温水浴锅~XS-200生物显微镜~101A-2型电热鼓风干燥箱~马福炉G

2.实验方法

2.1偏铝酸钠的制备:将废催化剂粉碎过筛100目后~称取其重量~然后按比例加入固体碳酸钠~混合均匀~在马福炉中加热至800 左右焙烧3个小时~冷却至室温G过滤后的滤液为偏铝酸钠溶液G浸取后的废渣中富含金属镍~可回收利用G

2.2制备氢氧化铝:偏铝酸钠可在酸性溶液作用下分解沉淀析出氢氧化铝G故通常通入二氧化碳

制备各种晶形的氢氧化铝G2NaAlO

2+CO2+3H2O=2Al(OH)3#+Na2CO3~在抽滤后的滤液中通入适

量的CO

2

气体~并控制PH值~可以看到有明显的浑浊现象~抽滤后滤饼即为氢氧化铝;滤液里含有大量的碳酸钠~可以加微热蒸发其中的水分~得到的固体即为碳酸钠G回收的碳酸钠可作为废催化剂焙烧用原料G

2.3制备氧化铝:氧化铝的制备方法参照化工开发实验技术[5]~在自制的油氨柱中进行~制备的氧化铝球形颗粒洗净后~在干燥箱内105 以下烘干G然后放入马福炉中在500 左右加热焙烧~即可得到活性氧化铝产品G

作者简介:徐志兵(1965-)~男~安徽桐城人~安徽师范大学化学与材料科学学院在读硕士研究生~安庆师范学院化学系副教授~主要从事化工~环境工程方面的教学与研究G

收稿日期:2003-02-20修订日期:2003-12-02

3.结果与讨论

3.1浸取过程的影响因素3.1.1

浸取时间对氧化铝回收率的影响:取50g 焙烧后的废催化剂和碳酸钠的固体混合物 放入500ml 的烧杯中 加入100ml 热水中 浸取时间为1~2~3~4小时 分别测得氧化铝回收率 实验结果如图1 由图1可知 当浸取时间为2小时 浸取率已达到78.6% 随着时间的增加 浸取率的增加并不明显 因此浸取时间取2h 为宜

3.1.2浸取时间对碳酸钠回收率的影响:Al (O~)3过滤后的滤液中含有大量的碳酸钠 通过加热蒸发得到的固体碳酸钠 不同浸取时间碳酸钠的回收率见图2

由图2可知 在浸取时间为2小时 浸取率已达到67.6% 随着时间的增加 浸取率的增加并不明显 因此对于碳酸钠的回收而言 最佳浸取时间同样为2h

图1氧化铝的回收率与浸取时间关系图2碳酸钠的回收率与浸取时间关系

3.2碳化过程的影响因素:控制CO 2流量及浓度 可生成小晶粒拟薄水铝石 终点p~对生成物晶型也有较大影响 当p~>10.50时 生成物以三水氧化铝或三水氧化铝和拟薄水铝石混合物为主 当p~在10.50附近时 以拟薄水铝石为主 当p~<9.0时 生成物基本上为丝钠铝石 因此本实验通过

CO 2转子流量计控制CO 2流量为0.1m 3/h 左右 P~值在10 11之间 得到了较理想拟薄水铝石

3.3老化~灼烧过程的影响:老化过程的作用就是使成胶过程中生成的松散的絮状凝胶进一步结晶 使晶粒长大 并经过脱水收缩使沉积物趋于稳定态的作用 老化过程各参量控制的好坏 直接影响拟薄水铝石的质量 在通常条件下 老化p~值对水合氧化铝晶型及拟薄水铝石质量影响较大 本实验老化过程采用12.5%的氨水 p~值为10 11 不同种类的氧化铝在空气中加热脱水生成不同晶型的氧化铝 本实验采用三水铝石在500C 左右灼烧 得到活性氧化铝 用生物显微镜观察产品的外观形状与尺寸:直径范围1 5mm 为白色球状

[参考文献]

[1]

孙锦宜.刘惠青.废催化剂的回收利用[M ].化学工业出版社.2001 5(1).[2]

王新德等.利用Al Co Mo 催化剂废渣研制生产钴系陶瓷颜料[J ].陶瓷工程.2000 34(2):13 15[3]

张连红 等.废催化剂合成无磷洗涤助剂的进一步研究[J ].石油化工高等学校学报 2001 16:48 51.[4]

高志贤 等.铝酸钠溶液碳化制备活化氧化铝[J ].燃料化学学报.1998 26(5):468 472.[5]刘光永.化工开发实验技术[M ].天津大学出版社.1994 4.

Preliminary studying of recycling aluminum from waste catalyst

XU Zhi -bing 1 2 KONG Xue -jun 2 Z~AO An -xinag 2

(1.College of Chemistry and Materials science Anhui Normal Unirersity Wuhu 241000 China

2.The Chem .Dept .of Anging Teachers College Anging 246011 China )

abstract :This paper mainly studied how to recycle Al (O~)3from waste catalysts of synthetic

ammonia and how to form Al 2O 3again .What /s more it discussed the influence on the recycling Al

(O~)3and Na 2CO 3 and analysed the influence on the pseudoboehm of the flux of CO 2and ending

P~value etc .Active Al 2O 3products were obtained by calcunating pseudoboehm items at elevated

temperature .The preparation method in this experiment of producing active Al 2O 3is simple and

economical .

Key words :waste catalysts ;aluminium hydroxide ;activated aluminium oxide

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85-安庆师范学院学报(自然科学版)2004

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