论文部分内容阅读
钴钼催化剂适用于以煤、重油(或渣油)为原料的合成氨厂。随着以煤为原料的合成氨工业的大力发展,钴钼催化剂的用量也越来越大,致使产生的钴钼废催化剂也越来越多。仅仅煤化工合成氨产生的钻钼废催化剂数量就为1.2kg废催化剂/(吨合成氨)。钴钼废催化剂中含有重金属钴、钼以及轻金属铝。钴元素属于铁系元素,经常以二价离子的形式存在于人类生活的环境中,其自身的不可降解性会对人体及环境造成极大的危害；同样的,虽然我国钼资源丰富,但由于开采混乱以及回收率低等问题,造成可用的钼资源越来越少。近年来,我国对从钴钼废催化剂中回收有价金属钼的研发尤为关注。因此从废催化剂中回收钴钼,不仅具有明显的经济效益,还有显著的社会效益和环保效益。本论文采用萃取、反萃取工艺对钴钼废催化剂中的重金属钴、钼的回收进行了一定的研究,具体研究分四个部分进行：(1)实验原料预处理。对钴钼废催化剂进行焙烧以使废催化剂中的硫化物转化为氧化物。采用XRD以及XPS对焙烧产物进行表征,确定焙烧之后废催化剂中的钴钼硫化物变为M003以及CoO。焙烧温度600℃,焙烧时间5h时,废催化剂有最大浸出率为98.67%。(2)萃取剂的选择。采用有机磷酸类萃取剂P507对MoO22+和CO2+进行萃取。两种金属离子达到最大萃取率时的最佳工艺条件为：对MoO22+,萃取剂浓度15%,相比(O/A)3:1,搅拌时间30min,搅拌速率500r/min,萃取温度24℃时最大萃取率为88.73%；对Co2+,萃取剂浓度15%,相比3：1,搅拌时间30min,搅拌速率5OOr/min,萃取温度24℃时最大萃取率为86.78%。由于两者的萃取率都不能达到90%以上,因此考虑采用协同萃取对两种金属离子进行萃取研究。(3)协同萃取实验研究。萃取MoO22+的协同萃取剂为P204+Cyanex272,萃取Co2+的协同萃取剂为P507+Cyanex272。金属离子分别达到最大萃取率时的工艺条件为：对Mo022+,水相pH为0.88-0.96, (P204:Cyanex272)的协萃比为4：1,萃取剂浓度15%,相比3：1,搅拌时间20min,搅拌速率500r/min,萃取温度24℃；MoO22+的最大萃取率为96.78%；对Co2+,水相pH为5.92-6.00, (P507:Cyanex272)的协萃比1：4,萃取剂浓度为10%,相比为3：1,搅拌时间为10min,搅拌速率为1000r/min,萃取温度为24℃C,Co2+的最大萃取率为95.43%。通过研究协萃配合物的组成确定本协萃机理为加速机理；通过研究协萃平衡常数确定本协萃过程为放热过程。(4)反萃取实验研究。反萃取钼的最佳工艺条件为：氨水浓度5mo1/L,硫酸铵用量3g,相比4：1,反萃取温度24℃；反萃取Co2+的最佳工艺条件为：相比1：3,反萃取温度84℃,草酸钴回收工艺的最佳沉淀加料方式为将草酸溶液加入到硫酸钴溶液中(液-液加料方式),反应温度50℃(5)产品的表征。采用X射线光电子能谱(XPS)对反萃取之后的物质进行了表征,确定最终回收产物为钼酸铵和草酸钴。