一种废石油催化剂的清洁处理方法与流程

1.本发明涉及废石油处理技术领域，特别涉及一种废石油催化剂的清洁处理方法。


背景技术：

2.废石油催化剂是石油在提炼加氢过程中，由于吸附了石油中的钒元素而使催化剂失效，变成废石油催化剂。废石油催化剂中含有较多的钒、钼、铝和镍等有用金属，属于重要的二次固废资源。据统计全世界每年产生的废催化剂超过100万吨，目前大量堆弃，既占用土地又污染环境，所以无论从资源综合利用角度，还是从环境保护角度出发，实现废石油催化剂中有用金属的回收，都是具有十分重要的意义。
3.我国研究从废催化剂中回收有价金属的研究起于21世纪初期，先后进行了“氧化还原全湿法冶金工艺提取炼油废催化剂中钒、钼、镍”和“加碱焙烧、水浸、沉钒和钼”工艺，虽然可实现钒、钼的综合回收，但其钒的回收率只有72％，钼的回收率仅为50％，回收率较低，成本较高，很难大规模推广应用。如专利201510813956.8公开了一种从废石油催化剂中回收钒和钼的方法，其特征在于能够综合回收钒和钼，但废石油催化剂中的重油、轻油和碳在空气中点燃，直接燃烧造成的环境污染大，且使这类燃料资源浪费，但如果密闭在回转窑中燃烧，会产生局部温度过高而破坏炉衬，甚至造成窑体变形。因此，如何合理利用废石油催化剂中的可燃物，如何提高有价金属的回收率，对废石油催化剂的综合利用具有重要意义。
4.中国专利cn200410050503.6公开了一种利用含钒废催化剂生产五氧化二钒的方法，该方法为：先脱除含钒废催化剂中30－40％的沉积油，脱油后的废催化剂进行粉碎，粉碎后的废催化剂95％以上通过100－120目的筛，然后将其投入到2.5－3倍重量的水中浸出，通过空气/氧化剂氧化，并加入碱调节ph值8.5－9.5，在50－60℃下浸出时间为1－2小时，经过滤机过滤使固液分离，回收钒酸钠和钼酸钠溶液为一次浸出液；经过滤洗涤后的滤渣经回转窑中进行煅烧，窑头煅烧温度850－900℃，窑尾350－400℃，物料在回转窑内停留时间为4－6小时，使钒转化率大于96％；煅烧后的物料再溶解于80－85℃热水中，搅拌下浸出时间为40－60分钟，经过滤机过滤，回收钒酸钠和钼酸钠为二次浸出液；合并浸出液，除去杂质磷，常温下将精华后的浸出液中加入过量氯化铵，使钒酸钠生成偏钒酸铵沉淀，钼酸钠则留在溶液中而达到钒钼分离；将分离后的偏钒酸铵投入到制片炉中，在800－850℃下钒酸铵分解制得熔融的五氧化二钒。该专利技术通过加热至130－140℃进行脱油处理，油的脱除率达到30－40％，然后粉碎 水浸，该方式脱油效果较差，脱油后的油不能直接作为热源使用，钒的回收率仅为82.4％，回收率较低，且经提钒后的尾渣只能作为废弃物处理，没有达到钒资源综合利用的目的。


技术实现要素：

5.本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种废石油催化剂的清洁处理方法，以克服现有技术所存在的不足。
6.本发明采用的技术方案如下：一种废石油催化剂的清洁处理方法，包括如下步骤：
7.(1)物料混合：将废石油催化剂和辅料混合搅拌均匀，得到混合物料；
8.(2)预热处理：将混合物料送入预热窑进行预热处理，预热温度不超过200℃；
9.(3)脱油处理：将预热后的混合物料送入燃烧炉中进行脱油处理，脱油温度为550℃～650℃，脱油时间为30min～60min，得到脱油后的混合物料；
10.(4)焙烧：将脱油后的混合物料送入回转窑焙烧，焙烧温度780℃～880℃，焙烧时间60min～120min，得到焙烧熟料，焙烧熟料作为资源回收利用。
11.在本发明中，对混合物料进行预热处理的目的是为了初步除去混合物料里的水分，以提高后期脱油效率。脱油处理选择在550℃～650℃进行，在该温度范围内，既保障了废催化剂里的残余油能在着火点以上氧化除去，又能控制碳颗粒的产生量，避免其因温度过高而形成太多的碳颗粒，从而增加除油难度。进一步，本发明将脱油后的废石油催化剂进行焙烧，而不是直接水浸提钒，除油后进行焙烧，可以使混合物料里的钒从低价氧化到更易溶于水的五价钒，进而可以提高水浸出率。
12.在本发明中，所述辅料选自提钒尾渣、含钒钢渣、钒渣中的一种或多种。辅料基本属于废料，其使用成本低，通过向废石油催化剂中加入这些辅料，其可以降低废石油催化剂中可燃物的燃烧值，从而避免燃烧值过高而损坏窑体，使得燃烧程度可控，降低了处理工艺的能耗，同时，辅料的使用实现了废料的再利用，能够对废料中的有价金属进行回收利用，起到了综合回收钒资源的目的。
13.进一步，所述辅料的添加量为废石油催化剂质量的0.5～1.5倍。辅料的添加不宜过高或过低，经试验证明，辅料添加量过高会使杂质溶出更多，增加了除杂工艺的难度，并对成品的质量造成风险，辅料添加量过低则会使钒从不可溶向可溶转化所需的辅料量不足，辅料的使用效果不明显。
14.在本发明中，焙烧熟料经过破碎得到熟料粉料，熟料粉料作为后续提钒工艺的原料。
15.为了达到钒资源综合回收利用的目的，焙烧熟料经提钒工艺提钒后得到提钒尾渣，提钒尾渣作为辅料使用，通过试验证明，这种回收利用的方式是可行的，对废石油催化剂的处理起到了积极效果，其不仅避免了钒资源的浪费，也减少了固废的产生，辅料几乎无需额外采购和添加，在一定程度上达到了“自产自消”的效果。
16.在本发明中，预热处理时，预热处理的时间为30min～60min，优选为60min。预热处理时间不宜过长或过短，时间过长则会浪费能源，时间过短则会导致水分未能及时烘干。
17.进一步，物料混合时，加入一定量的碳酸钠一同混合，主要目的是为了减少对耐火材料的侵蚀作用，延长窑炉的使用寿命，其加入量适量即可，无特殊要求。
18.在本发明中，脱油处理得到的可燃物作为热源使用。该方式实现了废石油催化剂中重油、轻油和碳等可燃物的合理利用，避免直接在室外燃烧造成环境污染的问题，达到了清洁焙烧的技术效果，从而实现了废石油催化剂的清洁再利用。
19.在本发明中，所述脱油温度优选为650℃，脱油时间优选为60min；所述焙烧温度优选为880℃，焙烧时间优选为120min。
20.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
21.1、本发明通过添加辅料来降低废石油催化剂中可燃物的燃烧值，从而避免了燃烧
值过高而损坏窑体的问题，使得燃烧程度可控，降低了处理工艺的能耗，同时，辅料材料的选择实现了废料的再利用，能够对废料中的有价金属进行回收利用，起到了综合回收钒资源的目的；
22.2、本发明将提钒工艺处理后的焙烧熟料作为辅料使用，其不仅避免了钒资源的浪费，还减少了固废的产生，降低了工艺的处理成本；
23.3、本发明的处理工艺流程简短，实现了废石油催化剂中重油、轻油和碳等可燃物的利用，节省能源，避免直接在室外燃烧造成环境污染的问题，达到清洁焙烧的技术效果，同时实现了废石油催化剂的清洁再利用。
附图说明
24.图1是本发明的一种废石油催化剂的清洁处理方法工艺流程示意图。
具体实施方式
25.下面结合附图，对本发明作详细的说明。
26.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
27.实施例1
28.如图1所示，一种废石油催化剂的清洁处理方法，包括如下步骤：
29.(1)将含钒钢渣和废石油催化剂按质量比50：100混合，再加入一定量的碳酸钠混合，搅拌均匀得到混合物料；
30.(2)将混合物料送入预热窑进行预热处理，预热温度小于200℃；
31.(3)将预热后的混合物料送入燃烧炉中进行燃烧脱油处理，温度为650℃，燃烧60min；
32.(4)将经过燃烧炉脱油处理的混合物料送入回转窑焙烧，在880℃下焙烧120min得到焙烧熟料；
33.(5)经回转窑焙烧后得到的焙烧熟料经过破碎得到熟料粉料，熟料粉料供给后续提钒作业得到五氧化二钒。
34.本实施例的燃烧炉设有收尘系统，收集废石油催化剂中重油燃烧产生的烟尘，避免污染环境。
35.在本实施例的清洁处理方法中，针对含钒17.5％的废石油催化剂，含钒1.7％的钢渣混合进行焙烧，油的脱除率为85.3％，所得焙烧熟料粉料在经水浸提钒工艺回收钒(采用现有水浸提钒工艺即可，无特殊要求)，钒的综合回收率为87.59％。
36.实施例2
37.一种废石油催化剂的清洁处理方法，包括如下步骤：
38.(1)将提钒尾渣和废石油催化剂按质量比100：100混合，再加入一定量的碳酸钠混合，搅拌均匀得到混合物料；
39.(2)将混合物料送入预热窑进行预热处理，预热温度小于200℃；
40.(3)将预热后的混合物料送入燃烧炉中进行燃烧脱油处理，温度为600℃，燃烧
50min；
41.(4)将经过燃烧炉脱油处理的混合物料送入回转窑焙烧，在850℃下焙烧120min得到焙烧熟料；
42.(5)经回转窑焙烧后得到的焙烧熟料经过破碎得到熟料粉料，熟料粉料供给后续提钒作业得到五氧化二钒。
43.本实施例的燃烧炉设有收尘系统，收集废石油催化剂中重油燃烧产生的烟尘，避免污染环境。
44.在本实施例的清洁处理方法中，针对含钒17.5％的废石油催化剂，含钒0.4％的提钒尾渣混合进行焙烧，油的脱除率为89.7％，所得焙烧熟料粉料在经水浸提钒工艺回收钒，钒的综合回收率为89.48％。
45.实施例3
46.一种废石油催化剂的清洁处理方法，包括如下步骤：
47.(1)将钒渣和废石油催化剂按质量比50：150混合，再加入一定量的碳酸钠混合，搅拌均匀得到混合物料；
48.(2)将混合物料送入预热窑进行预热处理，预热温度小于200℃；
49.(3)将预热后的混合物料送入燃烧炉中进行燃烧脱油处理，温度为650℃，燃烧60min；
50.(4)将经过燃烧炉脱油处理的混合物料送入回转窑焙烧，在800℃下焙烧90min得到焙烧熟料；
51.(5)经回转窑焙烧后得到的焙烧熟料经过破碎得到熟料粉料，熟料粉料供给后续提钒作业得到五氧化二钒。
52.本实施例的燃烧炉设有收尘系统，收集废石油催化剂中重油燃烧产生的烟尘，避免污染环境。
53.在本实施例的的清洁处理方法中，针对含钒17.5％的废石油催化剂，含钒12％的钒渣混合进行焙烧，油的脱除率为84.22％，所得焙烧熟料粉料在经水浸提钒工艺回收钒，钒的综合回收率为85.14％。
54.对比例1
55.对比例1与实施例1相同，其不同之处在于，没有加入含钒1.7％的钢渣，而是加入等量的碳酸钠与含钒17.5％的废石油催化剂混合后进行预热、脱油、焙烧等处理，试验结果为：钒的综合回收率为82.12％，脱油率为80.09％，由此说明，在脱油的过程中需加入不含油的添加物，以稀释油的含量，进而提高脱油效率，防止局部温度过高，降低设备损坏风险。
56.对比例2
57.对比例2与实施例1相同，其不同之处在于，含钒1.7％的钢渣的添加量为废石油催化剂质量的2倍。试验结果为：钒的综合回收率为79.04％，脱油率89.7％，由此说明，虽然脱油率更高，但是钒的回收率下降明显，因此，辅料合适的添加比例有利于同时提高方回收率和脱油率。
58.对比例3
59.对比例3与实施例1相同，其不同之处在于，没有进行预热处理，而是直接进行焙烧处理。试验结果为：钒的综合回收率为79.04％，脱油率77.26％，由此说明，不进行预热处
理，热能的损耗会降低脱油效率以及钒回收率。
60.对比例4
61.对比例4与实施例1相同，其不同之处在于，加入辅料混合后，采用现有专利cn200410050503.6的脱油方式，将混合物料加热至130－140℃进行脱油处理，脱油后直接进行水浸提钒回收钒。试验结果为：钒的综合回收率为67.52％，脱油率为51.17％，由此说明，现有专利的脱油方式与本发明的脱油方式相比，技术效果较差，由此说明，本发明的技术方案不仅大大提高了钒的回收率，而且还提高了脱油效率，降低了环境风险。
62.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。