Патент на изобретение №2190673

(54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ НИКЕЛЯ ИЗ ОТРАБОТАННОГО НИКЕЛЬСОДЕРЖАЩЕГО КАТАЛИЗАТОРА

(57) Реферат:

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способу извлечения никеля из отработавших свой срок никелевых катализаторов. В способе извлечения никеля из отработанного никельсодержащего катализатора, включающем выщелачивание, фильтрацию, введение в раствор осаждающего агента, выщелачивание проводят 20-25%-ной соляной кислотой при массовом соотношении катализатор:соляная кислота, равном 1:2,1-2,6, полученный после фильтрации раствор смешивают в эквимолярном соотношении с осаждающим агентом, в качестве которого используют 35-40%-ный формиат натрия, и полученный осадок подвергают разложению при температуре 180-200^oС, при этом обеспечивается возможность получения чистого металла, улучшаются технологичность способа и экологичность процесса. 1 табл.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способу извлечения никеля из отработавших свой срок никелевых катализаторов.

Известен способ извлечения соединений никеля из отработанного катализатора ГИАП-8, включающий шихтовку, кислотное выщелачивание азотной кислотой при температуре 293-333 К (РЖ Охрана окружающей среды 10, 85, 543-544).

Недостатком данного способа является то, что при использовании азотной кислоты выделяются такие побочные продукты, как NO₂, NO, NH₄NО₃, которые представляют опасность для окружающей среды и требуют дополнительного оборудования для утилизации. Азотная кислота пассивирует никель, поэтому не достигается максимальное извлечение никеля. Необходимость поддержания постоянной температуры создает дополнительные энергетические затраты.

Известен способ переработки отработанного никель-хромового катализатора, включающий шихтовку исходных материалов, спекание в присутствии соединений натрия, выщелачивание водой (А.С. 730849 МКИ С 22 В 7/00, 1980 г.).

Недостатком данного способа является то, что требуется достаточно сложная технология переработки, связанная с использованием высоких температур при спекании 500-600^oС, при выщелачивании 80-90^oС.

Известен способ переработки металлсодержащего сырья, включающий обжиг при температуре 800^oС, выщелачивание соляной кислотой, экстракцию органическим экстрагентом и реэкстракцию щавелевой кислотой (А.С. 576345 МКИ С 22 В 3/00, 1977 г.).

Недостатком данного способа является то, что использование высоких температур при обжиге приводит к большим энергетическим затратам и выбросу в атмосферу образовавшихся газообразных соединений, а также использование соляной кислоты при 100^oС приводит к уменьшению ее реакционноспособности, а низкая концентрация кислоты приводит к загрязнению стоков.

Недостатком данного способа является экологическая проблема утилизации образовавшихся побочных продуктов при использовании в качестве выщелачивающего агента серной кислоты. При указанной концентрации одновременно побочными продуктами являются SO₂, S, Н₂S, утилизация которых требует ввода дополнительных технологических процессов. Проведение осаждения оксалатной кислотой не приводит к увеличению степени извлечения.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка нового способа извлечения никеля из отработанного никельсодержащего отработанного катализатора, позволяющего утилизировать твердые отходы химической промышленности и получить продукт, который можно использовать в качестве чистого металла в различных областях.

Техническим результатом является улучшение технологичности способа в связи с заменой щавелевой кислоты в качестве осаждающего агента на формиат натрия, который обладает большей реакционной способностью, а также улучшение экологичности процесса, связанное с тем, что не образуются побочные продукты, такие как SO₂, S, Н₂S, загрязняющие окружающую среду. А также в результате реализации предлагаемого способа возможно получение чистого металла.

Поставленный технический результат достигается в способе извлечения никеля из отработанного никельсодержащего катализатора, включающего выщелачивание, фильтрацию, введение в раствор осаждающего агента, причем выщелачивание проводят 20-25% соляной кислотой при массовом соотношении катализатор: соляная кислота, равном 1:2,1-2,6, полученный после фильтрации раствор смешивают в эквимолярном соотношении с осаждающим агентом, в качестве которого используют 35-40% формиат натрия и полученный осадок подвергают разложению при температуре 180-200^oС.

Использование соляной кислоты в качестве выщелачивающего агента не приводит к образованию побочных продуктов, вредных для окружающей среды, и использование в качестве осаждающего агента 35-40% формиата натрия приводит к более полному осаждению формиата никеля.

В качестве избирательного выщелачивающего агента используют 20-25% раствор соляной кислоты. Применение менее концентрированного раствора приводит к увеличению продолжительности процесса выщелачивания и объемов водных стоков. Использование раствора соляной кислоты более 25% не приводит к существенному сокращению времени выщелачивания. Кроме того, как известно, применение концентрированной соляной кислоты требует проведения дополнительных природоохранных мероприятий по улавливанию выделяющегося хлористого водорода. Выбор соотношения отработанного катализатора к раствору соляной кислоты обусловлен тем, что оно способствует более полному извлечению никеля из отработанного катализатора, а избыток соляной кислоты легко нейтрализуется.

Полученный раствор хлорида никеля, предварительно отделенный от непрореагировавшего металлосодержащего отхода, обрабатывают 35-40% раствором формиата натрия в течение 15-25 мин.

Использование формиата натрия данной концентрации обеспечивает максимальную скорость взаимодействия. Повышение концентрации ограничено растворимостью формиата натрия, уменьшение концентрации негативно влияет на скорость реакции, приводит к увеличению водных стоков.

Полученный осадок формиата никеля при температуре 180-200^oC подвергают разложению с получением никеля. Указанная температура обеспечивает полное разложение формиата никеля. Выход никеля составляет 94-96%.

Способ осуществляют следующим образом. Oтработанный катализатор, измельченный до размеров менее 0,5 мм, содержащий 38-40% никеля, 40% оксида титана и 0,19% палладия на углеродной основе, смешивают в течение 1-1,5 ч с 20-25% соляной кислотой в массовом соотношении отработанный катализатор:соляная кислота 1: 2,1-2,6, полученный раствор хлорида никеля отфильтровывают, смешивают с 35-40% раствором формиата натрия в эквимолярном соотношении в течение 15-25 мин, полученный осадок формиата никеля подвергают разложению при температуре 180-200^oС с получением чистого никеля. Выход никеля составляет 94-96%.

Пример 1. В реактор, снабженный мешалкой, емкостью 1 л загружают 100 г предварительно измельченного отработанного никельсодержащего катализатора, 250 мл 20%-ной соляной кислоты и перемешивают при комнатной температуре в течение 1,5 часов. Реакционную смесь отфильтровывают от непрореагировавшего остатка. Полученный раствор перемешивают в течение 25 мин при комнатной температуре с 210 мл 35%-ным водным раствором формиата натрия. Выпавший осадок формиата никеля отфильтровывают, промывают водой до нейтральной среды и подвергают разложению при температуре 200^oС. В результате разложения получено 36,5 г никеля.

Пример 2. Отработанный катализатор перерабатывают в условиях примера 1 с использованием 200 мл 25%-ной соляной кислоты. Полученный раствор перемешивают в течение 20 мин при комнатной температуре с 210 мл 35%-ным водным раствором формиата натрия. Выход никеля составляет 37,01 г.

Пример 3. Отработанный катализатор перерабатывают в условиях примера 1 с использованием 250 мл 20%-ной соляной кислоты. Полученный раствор перемешивают в течение 20 мин при комнатной температуре с 210 мл 40%-ным водным раствором формиата натрия. Выход никеля составляет 36,77 г.

Пример 4. Отработанный катализатор перерабатывают в условиях примера 1 с использованием 200 мл 25%-ной соляной кислоты. Полученный раствор перемешивают в течение 20 мин при комнатной температуре с 210 мл 40%-ным водным раствором формиата натрия. Выход никеля составляет 37,128 г.

Пример 5. Отработанный катализатор перерабатывают в условиях примера 1 с использованием 500 мл 15%-ной соляной кислоты. Полученный раствор перемешивают в течение 30 мин при комнатной температуре с 210 мл 35%-ным водным раствором формиата натрия. Выход никеля составляет 34,749 г.

Пример 6. Отработанный катализатор перерабатывают в условиях примера 1 с использованием 170 мл 30%-ного раствора соляной кислоты. Полученный раствор перемешивают в течение 30 мин при комнатной температуре с 210 мл 35%-ным водным раствором формиата натрия. Выход никеля составляет 35,217 г.

Полученные результаты по примерам 1-6 сведены в таблицу.

Как видно из таблицы, при концентрации соляной кислоты 20-25% и концентрации формиата натрия 35-40%, а также при указанных в примерах 1-4 соотношениях реагентов выход никеля достигает наибольших значений. Повышение концентрации соляной кислоты не увеличивает выход никеля, так как растворимость хлорида никеля лимитирует параметры процесса, а понижение концентрации приводит к уменьшению выхода никеля.

Формула изобретения

Способ извлечения никеля из отработанного никельсодержащего катализатора, включающий выщелачивание, фильтрацию, введение в раствор осаждающего агента, отличающийся тем, что выщелачивание проводят 20-25%-ной соляной кислотой при массовом соотношении катализатор: соляная кислота, равном 1: 2,1-2,6, полученный после фильтрации раствор смешивают в эквимолярном соотношении с осаждающим агентом, в качестве которого используют формиат натрия, и полученный осадок формиата никеля подвергают разложению при температуре 180-200^oС.

РИСУНКИ

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 05.05.2003

Извещение опубликовано: 20.04.2005 БИ: 11/2005