2010 - 废催化剂回收利用现状综述

2010年第4期常州工程职业技术学院学报V ol.4 2010总第六十六期JOURNAL OF CHANGZHOU INSTITUTE OF ENGINEERING TECHNOLOGY December No.66废催化剂回收利用现状综述

朱岩

（常州工程职业技术学院，江苏常州 213164）

摘 要：从废催化剂的环保法规、回收废催化剂的品种、废催化剂回收公司及废催化剂回收的组织协调工作方面，对国内外废催化剂回收利用现状进行研究，总结出废工业催化剂的常用4种回收方法:干法、湿法、干湿结合法和不分离法。同时提出了废工业催化剂回收利用的一般步骤。

关键词：废催化剂；回收利用；综述

废催化剂是一些药厂、炼油厂、化工厂等工厂固体废弃物的直要来源之一，其回收利用不仅有重要的环保意义，还可使有限的资源得到可持续性的发展并有一定的经济效益。加入WTO以后我国的环保工作将与国外先进国家接轨。企业的达标排放将成为生存的首要条件，为此特向大家介绍废催化剂回收利用的现状。

催化剂是一种能够改变一个化学反应的速度，却不改变化学反应热力学平衡位置，本身在化学反应中不被明显消耗的化学物质。据统计，当今90%的化学工业中均包含有催化过程，催化剂在化工生产中占有相当重要的地位。按质量计，全世界每年消耗的工业催化剂约为8×105t(不包括烷基化用的硫酸与氢氟酸催化剂)，其中炼油催化剂约占52%，化工催化剂约占42%，环保催化剂(汽车催化转化器)约占6%。2001年全球工业催化剂的销售额预计约为1.07×1010$(不包括许多大型企业自产自用的催化剂)。随着科技和社会的进步，工业催化剂的使用量还将进一步增加，如随着汽车工业的发展和对汽车尾气排放法规的不断加严，用于汽车尾气净化的环保催化剂预计将增长13%。

工业使用的催化剂随着运转时间的延长，催化剂的活性会逐渐降低或者完全失去活性，这种现象叫做催化剂失活。导致催化剂失活的原因归纳起来主要有3种：催化剂中毒、催化剂积碳与催化剂烧结。为此，全世界每年不可避免地要置换出数量可观的废工业催化剂，而且随着经济的发展和人口的增加，废催化剂的数量也将随着新鲜催化剂销售额的增加而增加。

1废催化剂回收的意义

废工业催化剂中含有大量的有用物质，将其作为二次资源加以回收利用，不仅可以直接获得一定的经济效益，更可以提高资源的利用

收稿日期：2010-09-18

作者简介：朱岩，常州工程职业技术学院制约系教师。

率，实现可持续发展。工业催化过程中大多数采用多组分固体催化剂，以满足工业生产对催化剂性能的多方面要求；根据这些组分在催化剂中的作用可分为主催化剂(活性组分)、共催化剂(和主催化剂共同起催化作用的物质，缺一不可)、助催化剂(加入主催化剂中的少量物质，本身没有活性但却能显著改变催化剂的性能)和载体(主催化剂和助催化剂的分散剂、粘合剂和支持物)，多组分固体在制备过程中不但改变了各组分的存在状态，而且也形成了新的微观结构。在使用过程中某些组分的形态、结构以及数量也会发生变化。但废工业催化剂中仍然含有数量不低的有色金属(如Cu、Ni、Co、Cr等)和稀贵金属(如Pt、Pd、Ru等)，如2000年用于制造汽车尾气催化剂铂系金属就达到160t。从废催化剂中回收贵金属和有色金属与从矿石中提炼相比，所得金属的品位高，投资少，成本低，效益高。特别对人均资源拥有率相对较低的我国来说，从废工业催化剂中回收有用的金属及组分，就更具有深远的意义。

因催化反应的需要，有些催化剂在制备过程中不得不采用或添加一些有毒的组分如As2O3、As2O5、CrO3等，这些毒物往往也存在于废催化剂中。催化剂在使用过程中也会吸附一些来自原料、反应物、设备材质等的有害物如砷、硫、氯、羰基镍等，这些有害物质随废催化剂排出也会对周围环境造成污染。倘若对废催化剂不加处置随意堆放，不仅要占据大量场地，而且废催化剂中的有害物质会随雨水冲刷流失，造成水质污染或破坏土壤、植被。同时废催化剂在日光照射下会释放出挥发性的有机物和SO2、NOx等有害气体污染大气，并会增加大气悬浮物含量。开展废催化剂的回收利用，可以使废催化剂的有害部分减量化甚至无害化以达到清洁生产的目的，既增强了企业的竞争能力，又能解决相关环境污染问题，必将产生十分重要的社会效益。

所以，开展废催化剂的回收利用可以变废为宝，化害为益，是一个应当引起全社会关注并有广阔应用前景的开发研究领域。

2 国外废催化剂回收利用现状

国外较早注意废催化剂的回收利用。美国环保法规定废催化剂随便倾倒、掩埋要缴纳巨额税款。目前已形成从废工业催化剂中回收利用贵金属的产业，据统计1995年回收了铂系金属12.44t~15.5t。近年已扩展到贱金属、低值甚至赔本的废催化剂的回收利用。德国的Degussa公司1968年就用捕集网回收铂网催化剂，1988年新建1000t/d废重整催化剂回收装置，铂回收率达97%~99%。1991年英国ICIKatalco公司和ACIIndustries公司一起出台了有关废催化剂管理的规定并将废催化剂的处理问题囊括在催化剂的综合服务中。

2.1日本

废催化剂的环保法规：日本由于缺乏各种金属资源，其生产催化剂的主要原料靠进口，因而早在50年代日本就注意废催化剂的回收利用。1970年日本就颁布了固体废物处理与清除法律，确认废催化剂为环境污染物。由于日本工业集中，故其废催化剂便于集中回收，通常由催化剂使用厂、催化剂生产厂及专门回收处理工厂三方协调回收事宜。

回收废催化剂的品种：早先主要回收贵金属，1955年以后开始回收废催化剂中的镍等有色金属。70年代中期，日本建立了加氢脱硫回收装置。1974年成立了废催化剂回收协会，开始了从汽车排气催化剂、铂系金属催化剂、氧化锌脱硫剂、钴—钼加氢催化剂、铜—锌—镍

系催化剂、铁铬系催化剂、钒系催化剂等废催化剂中回收的有用金属多达24种。

废催化剂回收公司：丰田公司和日产汽车公司从事汽车排气净化催化剂的回收，三井金属矿业公司从事铂族金属的回收。八户冶炼公司的八户冶炼厂、矿业公司的敦贺工厂和三日市冶炼厂、大友化学工业公司回收氧化锌脱硫剂，伊努化学公司宫崎工厂从事钴—钼加氢催化剂的回收。重工业公司光和精矿公司户烟工厂从事铜—锌—镍系催化剂的回收。矿业公司的佐贺关冶炼厂及工业公司的小国工厂也回收镍系催化剂。互昭矿业公司、重化学工业公司和东京窑业公司等则从事铁铬催化剂的回收。还有一些公司回收钒系催化剂。

废催化剂回收的组织协调工作：1974年成立了废催化剂回收协会，会员约有32家企业。其中据统计，1975~1980年日本废催化剂的回收率不到40%，但已回收了有色金属约3万吨。在废催化剂回收利用协会的组织下，该国就其催化剂的使用和生产展开了调查并根据废催化剂的组成、形状、载体、污染程度、中毒情况及产生的数量等情况，对废催化剂合理地进行了分类，并制定相应的回收利用工艺。

2.2美国

废催化剂的环保法规：美国的环保法规定，进入环境前的有害物质必需转化为无害物质。因此在美国废催化剂不允许随便倾倒，掩埋废催化剂要缴纳巨额税款。近年，美国已逐步采用以综合性、多部分、跨学科的研究计划来解决催化剂的回收问题。

回收废催化剂的品种：该国由于回收贵金属催化剂的价值远远超过了回收成本，几乎所有的贵金属冶炼厂都从事贵金属催化剂的回收。迄今为止，该国的贵金属催化剂回收已有几十年的历史了，已形成了一种回收利用的产业。到1985年该国就回收了5.493t的铂族金属，1995年回收了12.4~15.5t。从1978年起美国就建立了镍催化剂回收装置，其73%的镍催化剂皆进行回收。据统计，1987年美国的加氢脱硫催化剂的用量就达12700t。该国1985年就从此种废催化剂中回收了410t钴、22000t 钼、1000t钒、410t镍。现回收利用的废催化剂有：铂、镍、钒、加氢脱硫、脱氢、汽车尾气净化、炼油、石化等催化剂，可回收利用物质有：铂、镍、钼、钒、三水氧化铝、钼铁、五氧化二钒、硅藻土等。部分公司开始进行贱金属废催化剂回收。

废催化剂回收公司：目前全世界垄断贱金属废催化剂回收的在美国的大企业主要有：CRI-MET公司，在美国休斯敦，是壳牌石油公司与阿迈克斯集团的合资企业。海湾化学与冶金公司，位于美国德克萨斯州。阿迈克斯金属公司是最大的回收公司，年处理废加氢脱硫催化剂为16000t，每年可回收1360t钼、130t 钒和14500t三水氧化铝。美国恩格哈特公司1985年建成了回收贵金属催化剂的装置，1987年投资几百万美元进行扩建。美国新泽西州的催化剂收集公司于1987年成立，主要从事炼油及汽车尾气净化催化剂中贵金属的回收。据统计，美国1996年处理废催化剂的费用已达4.39亿美元。该国数量最多的废催化剂是炼油用的加氢处理催化剂和渣油加工用的催化剂，近年已扩展到贱金属、低值及赔本的废催化剂的回收利用。每吨废催化剂直接掩埋费用已从1991年的300美元上升到1996年的 1000美元，废催化剂的掩埋量从97kt降到 64kt。美国的孟山都公司与用户挂钩回收废钒催化剂，建于1986年的美国钒公司与欧洲金属公司(Euromet)及其姐妹公司(Amlon)阿迈隆公司为用户提供全套废钒催化剂再循环的方法，并用