羰基法回收含镍废催化剂中镍的研究及预处理条件探讨

羰基法回收含镍废催化剂中镍的研究及预处理条件探讨

!!!!年"#月$期!!!!年%&月$期

!作者简介"滕荣厚#%'()$%&男&本科&教授&从事粉末冶金研究

研究工作

!收到日期"&))(*%%*)(收到修订稿

羰基化法从废含镍催化剂中回收镍的研究

滕荣厚刘思林

#中国钢铁研究总院&北京)))+%%

,摘要-对废雷尼镍催化剂中镍的回收进行了研究!研究主要针对废雷尼镍催化剂的预处理条件及回收工艺。

温度和压力对羰基合成速率的影响

关键词-废催化剂#羰基镍#羰基工艺#合成率

,中图分类号-#$%&#'()*%,文献标识码-+,文章编号-*&$,-&*./$,..%%.&-..&*-./

化学工业每年消耗大量含镍催化剂。

从废催化剂中回收镍并不理想。目前，使用感应炉

从废雷尼镍催化剂中回收镍不仅回收率很低，而且

镍杂质回收量约为10%，应用范围受到限制。

羰基法是将镍与活性炭混合回收

一氧化碳分子发生化学反应，形成镍羰基复合物

在一定条件下，该化合物可热分解，获得高性能

采用羰基法从废雷尼镍催化剂中回收羰基镍粉

镍&镍回收率可达'!/以上&电子工业中羰基镍粉(

化学工业（广泛应用于粉末冶金’

%实验方法

理论基础

测试基于 和 1789:5;6

羰基合成及热分解反应基本原理及表达式

喜欢

向下

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21>36=?23#&%

其中 2 为金属 &>3 为一氧化碳分子团

!"#测试设备及流程

羰基化实验在羰基化实验中进行

实验过程在&7和%)7室高压反应器内进行

该过程如图 %' 所示

!"$测试材料

#%% 一氧化碳气体’实验室使用的一氧化碳

这种气体是在电弧炉中将二氧化碳与木炭混合而产生的。

试验所用的一氧化碳气体是焦炭和氧气反应的产物。

生@主要成分如下）！

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3 及其他杂质

##% 废雷尼镍催化剂'废雷尼镍催化剂为浆料

废催化剂6的化学成分

如下/）”

英孚

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废弃雷尼镍的处理

将废雷尼镍催化剂从洗涤槽中洗至KD!.@

取出干燥，然后放入还原炉中进行还原处理。

原始温度。!)B'))"&热保温时间%C!B#C!L@还原气体

“为了便于羰基镍合成过程中的进料和残渣去除，

将还原后的粉末状废雷尼镍催化剂经过压制成型。

尺寸为#.)MM#%!MM&密度为(C)$!C)NOPM

‘

羰基镍的合成条件及方法

羰基镍合成条件)高压反应器温度%!)%%)"&

"""""""""""""""#

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综合利用与环境保护

图！羰基镍合成及热分解工艺流程图

一氧化碳气体还原雷尼镍残渣

高压羰基合成缩合收集

热分解粉

羰基镍的蒸发和粗羰基混合物的蒸馏

羰基镍粉

羰基化法从含镍废催化剂中回收镍的研究$$$滕荣厚刘思林

&*！！

一氧化碳气体压力！！#$%&！羰基合成采用间接

合成方法如下：首先，一定量的

废催化剂和高压一氧化碳气体！当压力降至一定

当压力达到设定值时，重新通入一氧化碳至设定压力。

羰基镍产物不断被释放出来!此操作过程不断重复。

直至羰基镍合成完成！

羰基镍合成速率计算

设还原后原料中镍含量为（）’则残渣中镍含量为

含量为*)’羰基合成原料量为+

'残留量为 +

“但＃

合成率-.+

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,测试结果与讨论

废雷尼镍催化剂还原温度对羰基化反应的影响

影响

经过洗涤、干燥、还原后的废雷尼镍催化剂

羰基化反应必须在一定条件下才能进行！

当还原温度低于3℃时，羰基化反应速率不仅

主要原因是氧化镍

薄膜不还原！还原温度高于4""$"时废雷尼镍

镍与一氧化碳的羰基化反应速率为

不但加速了这一进程，而且镍的羰基合成率也高达4#)！

温度对羰基化反应的影响如图所示。

温度控制在5#“！！”“”$为宜！

$"$高压反应器温度对羰基化反应的影响

还原至4""$和!"""$的废催化剂具有一定的

羰基化反应速度随温度的升高而增大。

增加！当羰基化合成反应温度达到一定值时，羰基

合成速率达到最大值，此温度为最佳羰基化反应温度。

4°C 下废催化剂羰基化反应最优还原

温度为67°C，在10% RH 下将废催化剂还原。

羰基化反应最佳温度为!,#6!8#$!此时废催化剂

该培养基中镍的羰基合成率也是最高的，达到了459以上！

羰基镍合成反应发生在固体镍和一氧化碳的界面上。

“基于羰基化反应原理”初步活化

*：分子以物理方式吸附在镍表面，然后进行羰基化

反应！随着温度升高，活性分子的数量增加。

另一方面，镍表面的分子

表面物理吸附的速度也越来越快！

羰基化反应速度随温度的升高而增大！

反应按下列步骤进行：

! 一氧化碳气体分子被固体镍表面吸收

附件是生成羰基镍的分子#

；分子 0

由于附着在原料固体颗粒上的“粘附力”

表面羰基镍分子形成分子层，导致羰基镍分子层的形成

外貌＃

;*:0

>分子 0!;*:0

> 吸附 0

此时羰基镍向气相的转化尚未发生。

# 在分子运动学作用下，羰基镍分子

吸附层扩散到气相中并转化为气体。

;*:0

>吸附 0!;*:0

> 气体 0

$ 冷凝器冷却羰基镍气体，形成羰基镍蒸汽

将气态羰基镍蒸气转化为液态羰基镍。

镍基#

;*:0

>气0!;*:0

>液体 0

因为在这个温度下，上述步骤进行的速度很快。

速度非常快，因此羰基镍的合成速度和合成率极高。

从图7我们可以看到温度对羰基化反应的影响！

当一氧化碳气体压力在10000以上时，$%&"羰基镍合成

温度较高时，羰基镍的分解反应加速。

;*:0

>0！；%！

)*+#&4，羰基镍的合成率可达7!(以上)

&1 '羰基镍热分解后得到的羰基镍粉

利用废弃雷尼镍作为合成羰基镍的原料。

原材料<与电解镍、白铜相比，成本可降低13(>

43(”

C 参考文献 D

C%D 6外国有色金属厂！镍钴C)D6北京$冶金工程

工业出版社#%75!##$#2#$46

C#D滕荣厚等6钢铁研究学报#%781#&1'$1524#6

C1D E6F6G+H@I6&'(')*+,-.*'+-/'*0.1 .0+2'3 4*-5 (6'.7 .0+2'3

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羰基化法从含镍废催化剂中回收镍的研究（（滕荣厚刘思林

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