[发明专利]废旧镍钨系催化剂回收钨镍的方法

说明书

技术领域

本发明申请涉及从废旧镍钨系催化剂中回收金属钨和镍的方法，属于金属回收及环保技术领域。

背景技术

镍钨系催化剂广泛用于加氢精制与加氢裂化，其主要成分为25％左右的三氧化钨、2％左右的氧化镍、50％左右的氧化铝、5％左右的二氧化硅和少量的铁、钒等物质。废旧镍钨系催化剂含有钨、镍等金属，如果能够回收利用，将产生巨大的经济效益，同时也避免了镍钨系催化剂的废弃对环境造成的污染和破坏。

但目前公开披露的文献中，较少有关于镍钨系催化剂回收金属镍和钨的报道，多数的专利文献也仅仅涉及单一回收含镍催化剂或含钨催化剂中的金属镍或钨的方法和装置。在这些方法中也存在着工艺步骤复杂、反应条件要求高、不利于成本控制的缺陷，制约了该领域技术的发展，也不利于资源的回收和利用，不符合目前节能环保的大趋势。

发明内容

本发明申请即是针对目前废旧镍钨系催化剂回收利用领域中存在的上述问题，提出一种综合回收利用金属镍和钨的方法，该方法成本低廉，回收率高，适合推广应用。

具体来说，本发明申请所述的废旧镍钨系催化剂回收钨镍的方法，包括如下的工艺步骤：

1)还原焙烧：在600～800℃的温度下，应用还原剂对废旧镍钨系催化剂进行焙烧，反应时间1～4小时，使得废旧镍钨系催化剂中的氧化镍和氧化铁转化为镍和铁的金属单质，而氧化铝、氧化钨和二氧化硅不会被还原；

2)置换浸出：在焙烧后的产物中加入铜溶液，金属镍和铁与铜离子发生置换反应，变成镍离子和铁离子进入溶液中，其中，铜离子浓度为0.5～3mol/L，调节溶液的pH值为1.0～2.0，反应温度为60～80℃，浸出时间为2～6小时；

3)萃取分离：将置换浸出后的溶液进行过滤，滤液为含有镍离子以及少量铁离子和铜离子的溶液，将溶液的pH值调节到3.0～4.5，然后进行萃取，将镍从铜和铁中分离出来；

4)浓缩结晶：上步骤中，萃取后得到的萃余液为纯净的镍溶液，可直接浓缩结晶得到镍晶体，反萃液为含有铜离子和铁离子的溶液，可返回步骤2中，用于得到镍离子和铁离子；

5)高温焙烧：将步骤2中置换浸出的滤渣混合碳酸钠焙烧，在500～800℃的温度下焙烧2～6小时，碳酸钠与钨的摩尔数之比为1.2～2.0∶1，焙烧后的物料用60～99℃的热水洗涤，固液质量比为1∶4～12，洗涤时间为1～3小时，得到含有钨酸钠的溶液，滤渣用以回收铝和铜；

6)回收钨：将步骤5得到的含有钨酸钠的溶液用酸回调pH值至0.5～2.0，在75～99℃的温度下反应2～4小时，过滤后得到的滤渣用80～99℃的热水洗涤，固液质量比为1∶8～12，洗涤后的滤渣在80～120℃下烘干2～8小时，得到纯度为98.5％以上的钨酸。

进一步的，在步骤1中，所述的还原剂包括炭或者氢气等常见的还原剂，还原剂与镍和铁的摩尔总数之比为1∶0.05～0.2，以炭为例，具体反应方程式如下：

2NiO+C-2Ni+CO₂

2FeO+C-2Fe+CO₂

在步骤2中，加入的铜溶液中铜离子(Cu²⁺)的摩尔数与镍和铁的摩尔总数之比为1.2～1.5∶1，铜溶液包括硫酸铜、氯化铜或硝酸铜溶液，具体发生的化学反应方程式如下：

Ni+Cu²⁺-Ni²⁺+Cu

Fe+Cu²⁺-Fe²⁺+Cu

在步骤3中，用碱溶液将溶液的pH调节到3.0～4.5，所用的碱溶液包括氨水、氢氧化钠或氢氧化钾溶液，碱溶液的浓度为1～10mol/L。

另外，在步骤3中，所用的萃取剂包括P204或P507。

以P204为例，质量比为20～30％的P204混合70～80％的磺化煤油，皂化率为50～75％，有机相与水相的体积比为1∶0.5～2，经过8～10级萃取、4～6级洗涤和4～6级反萃后得到萃余液和萃取液；其中，洗涤液与反萃液分别为H+浓度为0.5～1.2mol/L和3～4.5mol/L的酸溶液。

在步骤4中，浓缩结晶得到镍晶体的具体方法是将含镍溶液蒸发到溶液的波美度为50～55之间，再经过10～15小时，使得镍溶液温度降低至20～40℃之间，再经过12～24小时的分离，得到的固体颗粒为镍晶体。

在步骤5中，反应方程式如下：