СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ ИЗ МЕТАЛЛСОДЕРЖАЩИХ ОТРАБОТАННЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ НА ОСНОВЕ ОКСИДОВ АЛЮМИНИЯ И/ИЛИ КРЕМНИЯ

СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ ИЗ МЕТАЛЛСОДЕРЖАЩИХ ОТРАБОТАННЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ НА ОСНОВЕ ОКСИДОВ АЛЮМИНИЯ И/ИЛИ КРЕМНИЯ


RU (11) 2075526 (13) C1

(51) 6 C22B7/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
к патенту Российской Федерации 
Статус: прекратил действие (по данным на 07.04.2005) 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 1997.03.20 
(21) Регистрационный номер заявки: 95113135/02 
(22) Дата подачи заявки: 1995.07.31 
(46) Дата публикации формулы изобретения: 1997.03.20 
(56) Аналоги изобретения: Химия.- 1986, N 4, с.223. 
(71) Имя заявителя: Ковган Павел Авксентьевич; Федулов Сергей Николаевич; Бурлов Иван Юрьевич; Бурлов Юрий Александрович; Кривобородов Юрий Романович; Чекулаев Валерий Михайлович 
(72) Имя изобретателя: Ковган Павел Авксентьевич; Федулов Сергей Николаевич; Бурлов Иван Юрьевич; Бурлов Юрий Александрович; Кривобородов Юрий Романович; Чекулаев Валерий Михайлович 
(73) Имя патентообладателя: Ковган Павел Авксентьевич; Федулов Сергей Николаевич; Бурлов Иван Юрьевич; Бурлов Юрий Александрович; Кривобородов Юрий Романович; Чекулаев Валерий Михайлович 

(54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ ИЗ МЕТАЛЛСОДЕРЖАЩИХ ОТРАБОТАННЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ НА ОСНОВЕ ОКСИДОВ АЛЮМИНИЯ И/ИЛИ КРЕМНИЯ 

Изобретение относится к способу извлечения металлов из металлсодержащих отработанных катализаторов на основе оксидов алюминия и(или) кремния, включающему переработку их при нагреве. Сущность: переработку ведут путем плавления катализаторов в смеси с известковыми флюсами и(или) глиноземом с использованием плазменно-дугового нагрева при температуре 1600-1650oC подачей углеродсодержащего восстановителя в количестве 0,06-0,08 от веса исходного материла и железа в количестве не менее 0,15 от веса исходного материала с последующей продувкой полученного расплава нейтральным газом с удельной интенсивностью дутья 0,2-0,4 м3/тмин. 2 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к способам извлечения металлов из металлсодержащих катализаторов, представляющих собой пористый нерастворимый носитель (оксид алюминия и (или) кремния), с нанесенным на него в виде тонкой пленки металлом, покрывающим поверхность основы катализатора, и может быть использовано в химической промышленности, а также в металлургии. 

Известны гидрометаллургические способы извлечения металлов из металлосодержащих отработанных катализаторов, включающие обработку катализатора оксидами азота в присутствии воды (авт. св. СССР N 778752, МПК B 01 D 53/02) или раствором карбамида с последующей обработкой оксидами азота в присутствии воды (авт.св. СССР N 1114701, МПК C 22 B 71/00). 

Недостатками известных способов являются отсутствие комплексной переработки отработанных катализаторов, низкое извлечение металлов, высокая стоимость полученного металла, наличие экологических грязных стоков производства и отходов в виде загрязненной основы катализатора. 

Между тем, оксидная основа катализатора является ценным сырьем для производства цемента высоких сортов. 

Наиболее близким к заявленному техническому решению является принятый в качестве прототипа способ извлечения металлов из отработанных катализаторов, включающий переработку при нагреве, например, хлоридом натрия и водяным паром (Biswas R.K. Warihava M, Janiguohi M. "Hydrometallurgy", 1985, 14, N 2, 219-230; РЖ "Химия", 1986г. N 4Л223). 

К числу основных недостатков известного способа также следует отнести низкое извлечение металлов, отсутствие возможности комплексного использования отработанных катализаторов, наличие больших количеств растворов, подлежащих нейтрализации ввиду содержащегося в них высоких концентраций молибдена, хлора и канцерогенного кобальта. Способ экономически не выгоден. 

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи комплексной переработки металлсодержащих отработанных катализаторов, выполненных на основе оксидов алюминия и (или) кремния, позволяющей достигнуть высоких показателей извлечения ценных компонентов, получить в результате ценные сорта высококачественных мертелей (высокоглиноземистые цементы, шамоты), обеспечить экологические требования, предъявляемые к процессу в современных условиях. 

Отмеченный выше технический результат достигается тем, что в известном способе извлечения металлов из металлсодержащих отработанных катализаторов на основе оксидов алюминия и (или) кремния, включающем переработку их при нагреве, согласно данного изобретения переработку ведут путем плавления катализаторов в смеси с известковыми флюсами и (или) глиноземом с использованием плазменно-дугового нагрева при температуре 1600-1650oC с подачей углеродсодержащего восстановителя в количестве 0,06-0,08 от веса исходного материала и железа в количестве не менее 0,15 от веса исходного материала с последующей продувкой полученного расплава нейтральным газом с удельной интенсивностью дутья 0,2-0,4 м3/тмин. 

Сущность заявляемого способа состоит в следующем. 

Проведенные исследования позволили установить оптимальный с точки зрения перерабатываемого объекта метод и режим извлечения металлов из металлосодержащего отработанных катализаторов на основе оксидов алюминия и (или) кремния. 

Было установлено, что в результате плазменно-дугового нагрева в заявляемых условиях исходной шихты, содержащей указанные выше отработанные катализаторы в смеси с известковыми флюсами и (или) глиноземом, ценные компоненты, содержащиеся в катализаторах (такие как никель, кобальт, вольфрам, молибден и др. металлы), переходят в железистые сплавы, тогда как отвальный шлак по своей структуре и составу представляет собой расплавленный мертель. 

Исследования показали, что железо, подаваемое в виде железной стружки в расплаве, выполняет роль коллектора и тем самым способствует максимальному извлечению ценных компонентов. 

Экспериментально было подтверждено, что для организации оптимального процесса существенно важным является также температурный режим, количество подаваемого восстановителя (таблица 1) и коллектора (железа) (таблица 2), а также инертного газа на продувку шлака. 

При этом, если температура шлака поддерживается ниже 1600oC, повышается содержание металлов в шлаке свыше 0,1% при повышении температуры шлака выше 1650oC резко снижается стойкость огнеупорной кладки плазменной печи. 

При содержании углеродсодержащего восстановителя менее 0,06 от веса исходного материала растет содержание металлов в отвальном шлаке, при повышении этой величины выше 0,08 не происходит снижение металла в шлаке. 

Продувка шлака инертным газом требуется для снижения содержания металла в шлаке. При отсутствии продувки содержание металла в шлаке не снижается до уровня отвального. При продувке интенсивностью ниже 0,2 м3/тмин содержание металла в шлаке продолжает оставаться выше достигнутого при заявляемом режиме, при повышении интенсивности дутья выше 0,4 м3/тмин дальнейшего снижения содержания металла в шлаке не наблюдается. 

При отношении количества вводимого железа к весу исходного материала менее 0,15 наблюдается значительное увеличение содержания металла в шлаке. 

Ниже приведены примеры конкретной реализации заявляемого способа, подтверждающие как возможность осуществления изобретения с реализацией указанного назначения, так и возможность получения указанного выше технического результата. 

Примеры конкретной реализации заявляемого способа. 

Пример 1. Переработке подвергли отработанный катализатор, содержащий 17% вольфрама и 3% никеля, выполненный на основе оксида алюминия. Шихту, состоящую из 200 кг катализатора и 100 кг известняка, загружали в полупромышленную плазменно-дуговую печь с садкой 300 кг. Плавку ведут при температуре - 1650oC, плазмообразующий газ-азот. После направления шихты на ванну непрерывно подавали восстановитель-кокс, общий расход составили 27 кг при содержании в нем углерода 85% В первую половину плавки на ванну расплава подавали железную стружку в количестве 42 кг. После ее расплавления провели продувку ванны нейтральным газом-азотом с удельной интенсивностью дутья 0,2 м3/тмин. Образовавшийся ферросплав, содержал 29,8% вольфрама и 5,3% никеля, его выпустили из печи с температурой 1370oC. Шлак из печи выпустили с температурой 1600oC. По своему составу и структуре полученный шлак соответствовал высокоглиноземистому цементу состава 75% Al2O3 и 25% CaO. 

Пример 2. Переработке подвергали отработанный катализатор окисления диоксида серы, содержащий 8% пятиокиси ванадия, 74% оксида кремния. Шихту состоящую из 200 кг катализатора и 200 кг известняка, загружали в полупромышленную плазменно-дуговую печь с садкой 300 кг. Плавку ведут при температуре 1620oC, плазмообразующий газ-азот. После расплавления шихты на ванну непрерывно подавали восстановительный кокс в количестве 16 кг и железо в виде железной стружки в количестве 50 кг. После расплавления железной стружки провели продувку ванны нейтральным газом-азотом с удельной интенсивностью дутья 0,35 м3/тмин. Образовавшийся ферросплав содержал 25% ванадия, его выпустили с температурой 1350oC. Шлак из печи выпустили с температурой 1620oC. По своему составу и структуре шлак соответствовал цементу марки 400. 

Пример 3. Переработке подвергали отработанный алюмо-силикатный платиновый катализатор, содержащий 63,5% оксида кремния: 23,5% оксида алюминия и 0,9% платины. Шихту, состоящую из 300 кг катализатора и 321 кг глинозема, загружали в полупромышленную плазменно-дуговую печь с садкой 300 кг. Плавку ведут при температуре 1650oC, плазмообразующий газ-азот. После расплавления шихты непрерывно на ванну подавали восстановитель кокс в количестве 18 кг и железо в виде стружки в количестве 20 кг. После расплавления железа ванну продували нейтральным газом азотом с удельной интенсивностью дутья 0,4 м3/тмин. Образовавшийся ферросплав содержал 16% платины, его выпустили из печи с температурой 1380oC. Шлак из печи выпустили с температурой 1600oC. Состав шлака: 60% оксида кремния и 40% оксида алюминия. После помола он представляет собой шамотный мертель. 

Результаты экспериментальных исследований по выявлению оптимальных условий проведения заявляемого способа приведены в таблицах 1,2. 

Как следует из анализа приведенных данных, наилучшие результаты достигаются при поддержании температуры расплава загружаемого в плазменную печь отработанного катализатора в смеси с известковыми флюсами на уровне 1600-1650oC, с подачей на ванну расплава углеродистого восстановителя, подаваемого в количестве (0,06-0,08) от веса исходного материала (отработанного катализатора) и железа, подаваемого в количестве не менее 0,15 от веса исходного материала, с последующей продувкой расплава нейтральным газом с удельной интенсивностью дутья, составляющей 0,2-0,4 м3/тмин. 

Таким образом, заявляемый способ успешно позволяет решать проблему комплексной экономичной переработки отработанных металлсодержащих катализаторов, выполненных, выполненных на основе окиси алюминия и (или) кремния с точки зрения достижения высоких показателей извлечения ценных компонентов, содержащихся в отработанных катализаторах получения в результате переработки дорогостоящих сортов цемента, шамота высокого качества, а также обеспечить экологические требования, предъявляемые процессу. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Способ извлечения металлов из металлсодержащих отработанных катализаторов на основе оксидов алюминия и/или кремния, включающий переработку их при нагреве, отличающийся тем, что переработку ведут путем плавления катализаторов в смеси с известковыми флюсами и/или глиноземом с использованием плазменно-дугового нагрева при 1600 1650oС с подачей углеродсодержащего восстановителя в количестве 0,06 0,08 массы исходного материала и железа в количестве не менее 0,15 массы исходного материала с последующей продувкой полученного расплава нейтральным газом с удельной интенсивностью дутья 0,2 - 0,4 м3/тмин.


ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян

Независимый научно технический портал
Устройства и способы извлечения цветных, редкоземельных и благородных металлов






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска: "и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+извлечение -золота".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "золото" будут найдены слова "золотой", "золотое" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("золото!").




Рейтинг@Mail.ru