羰基法回收含镍废催化剂中镍的研究及预处理条件探讨
2024-07-26 09:12:17发布 浏览36次 信息编号:80175
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羰基法回收含镍废催化剂中镍的研究及预处理条件探讨
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!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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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
!"$测试材料
#%% 一氧化碳气体’实验室使用的一氧化碳
这种气体是在电弧炉中将二氧化碳与木炭混合而产生的。
试验所用的一氧化碳气体是焦炭和氧气反应的产物。
生@主要成分如下)!
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3 及其他杂质
##% 废雷尼镍催化剂'废雷尼镍催化剂为浆料
废催化剂6的化学成分
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废弃雷尼镍的处理
将废雷尼镍催化剂从洗涤槽中洗至KD!.@
取出干燥,然后放入还原炉中进行还原处理。
原始温度。!)B'))"&热保温时间%C!B#C!L@还原气体
“为了便于羰基镍合成过程中的进料和残渣去除,
将还原后的粉末状废雷尼镍催化剂经过压制成型。
尺寸为#.)MM#%!MM&密度为(C)$!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!!#$%&!羰基合成采用间接
合成方法如下:首先,一定量的
废催化剂和高压一氧化碳气体!当压力降至一定
当压力达到设定值时,重新通入一氧化碳至设定压力。
羰基镍产物不断被释放出来!此操作过程不断重复。
直至羰基镍合成完成!
羰基镍合成速率计算
设还原后原料中镍含量为()’则残渣中镍含量为
含量为*)’羰基合成原料量为+
'残留量为 +
“但#
合成率-.+
"()#/+
"()#+
"*)01+
"()2"!"")
,测试结果与讨论
废雷尼镍催化剂还原温度对羰基化反应的影响
影响
经过洗涤、干燥、还原后的废雷尼镍催化剂
羰基化反应必须在一定条件下才能进行!
当还原温度低于3℃时,羰基化反应速率不仅
主要原因是氧化镍
薄膜不还原!还原温度高于4""$"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
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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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