[发明专利]从含有稀土元素的废催化裂化催化剂中回收稀土元素的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种从含有稀土元素的废催化裂化催化剂中回收稀土元素的方法。

背景技术

稀土元素是镧系元素和钪、钇共17种元素的统称。稀土元素具有广泛的用途，可以用于制备荧光材料、稀土金属氢化物电池材料、电光源材料、永磁材料、储氢材料、催化材料、精密陶瓷材料、激光材料、超导材料、磁致伸缩材料、磁致冷材料、磁光存储材料和光导纤维材料等。尽管我国是稀土资源大国，但是合理利用稀土资源仍然具有十分重要的战略和经济意义。因此，回收稀土元素就成为一个重要的研究课题。

目前通常采用溶剂萃取法和离子交换法来回收稀土元素。

张继光(萃取法回收分子筛滤液中稀土技术，工业催化，第1期：45-52，1995年)公开了一种采用萃取法从分子筛滤液中回收稀土的方法，该方法包括使用二(2-乙基己基磷酸)(即，P204)作为萃取剂，采用航空煤油作为萃取剂的稀释剂，以有机相与水相的体积比为1∶8的比例来萃取分子筛滤液中的稀土元素。

CN101319275A公开了一种溶剂萃取法分离提纯稀土元素的方法，该方法包括：用不经液氨或液碱皂化的P507或含P507的协同萃取剂作为有机相，从硫酸分解稀土矿得到的混合硫酸稀土溶液萃取稀土离子，得到负载有稀土离子的有机相，在用盐酸或硝酸对上述负载有稀土离子的有机相进行反萃取。

催化裂化催化剂(也称FCC催化剂)是以分子筛作为活性组元的催化剂。该类催化剂具有活性高、选择性好、稳定性高以及抗毒能力强的特点。FCC催化剂的活性中心或者位于充满阳离子的位置上，或者位于脱去阳离子后的空位上，因此阳离子的性质对催化反应起着重要的作用。在FCC催化剂中，大量应用了含稀土元素的分子筛催化剂，以提高FCC催化剂的热稳定性和抗水蒸气性能，并改善FCC催化剂的再生性能，因为稀土元素能促使焦炭易于燃烧，进而可以降低催化剂的再生温度。然而，含有稀土元素的FCC催化剂在长时间使用以后，由于种种原因，催化活性降低，催化效率下降，常被作为废弃物处理，造成资源的浪费。

废FCC催化剂中大量存在的金属元素是铝，而稀土元素的含量相对较低，并且废FCC催化剂中含量较大的稀土元素是镧和铈，然而形成氢氧化铈沉淀所需的pH值与形成氢氧化铝沉淀所需的pH值接近，因此很难通过沉淀的方法从富含铈的废FCC催化剂中回收稀土元素。另外，废FCC催化剂还含有大量催化裂化过程中沉积在FCC催化剂上的金属元素。上述铝元素以及沉积的金属元素均对稀土元素的回收产生不利影响。因此，与从分子筛滤液中回收稀土元素以及从通过分解稀土矿得到的稀土溶液中回收稀土元素相比，从废FCC催化剂中回收稀土元素难度更大。

目前，对于从含有稀土元素的废FCC催化剂中回收稀土元素尚未见有文献报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种从含有稀土元素的废FCC催化剂、特别是从富含铈的FCC催化剂中回收稀土元素的方法。

本发明的发明人在研究过程中发现：现有技术的采用萃取法从含有稀土离子的溶液中回收稀土元素的方法所针对的原料液的组成较为简单，例如：张继光公开的方法是从分子筛滤液中回收稀土元素，所述分子筛滤液是用于浸渍分子筛从而得到含有稀土元素的分子筛的主要含有稀土离子的溶液；CN101319275A公开的方法是用于从硫酸分解稀土矿得到的混合硫酸稀土溶液中回收稀土元素，所述混合硫酸稀土溶液中的金属离子也是以稀土离子为主。然而，用酸浸渍FCC催化剂得到的浸取液的组成则极为复杂，一方面所述浸取液含有大量铝，另一方面所述浸取液含有大量FCC催化剂在使用过程中沉积在所述FCC催化剂表面的金属；并且，在所述废FCC催化剂富含铈时，由于铈的化合价可以为三价或四价，对其它稀土和金属的回收具有一定的影响(因为铈很容易被氧化为正四价，Ce⁴⁺可以稳定地存在于水溶液中，其碱性弱，当溶液的pH为0.8时，就开始水解生成Ce(OH)₄沉淀。如果铈以三价形式存在，则有可能与其他金属一起伴存，影响稀土元素的回收率)。因此，很难将现有技术公开的方法用于从FCC催化剂中回收稀土元素。

本发明的发明人针对FCC催化剂、特别是富含铈的废FCC催化剂的特点，经过深入的研究，发现：采用2-乙基己基膦酸单2-乙基己基酯(即，P507)作为萃取剂，并精确控制用酸浸渍FCC催化剂得到的浸取液的pH值，能够使得稀土元素的萃取率高于70重量％；精确控制反萃取的条件能够使得稀土元素的反萃率高于80重量％。由此完成了本发明。

本发明提供了一种从含有稀土元素的废FCC催化剂中回收稀土元素的方法，该方法包括：