第30卷 第2期 矿 冶
Vol. 30, No. 22021 年 4 月
MINING & METALLURGY祛痘除皱美白面膜素
April 2021
doi ： 10. 3969/j. issn. 1005-7854. 2021. 02. 021
王为振黄海辉常耀超阮书峰高崇
（矿冶科技集团有限公司，北京，100160）螺柱焊
摘 要：首先分别研究了采用直接酸浸、焙烧一酸浸、氨浸、还原焙烧一氨浸、氯化焙烧工艺进行脱除锦试验！发现这几种 处理工艺所得废催化剂渣含锦仍大于0. 1%，未达到一般工业固废标准$为了实现含锦FCC 废催化剂（催化裂化催化剂）的无害 化处置，提出采用火法工艺进行锦脱除：以铁作捕捉剂、煤粉作还原剂！采用还
原熔炼工艺从FCC 废催化剂中脱除锦并生产锦 铁合金。根据A12O 3-SiO 2-CaO 三元相图构建“铝-硅-钙”三元渣型，确定了氧化钙和二氧化硅的添加量分别为43%和2% ，并
系统研究了工艺参数对还原熔炼工艺脱除锦的影响$结果表明！采用还原熔炼工艺脱锦效果好！在最佳锦脱除率工艺条件：氧
化铁添加量11%、煤粉添加量5%、熔炼温度1 450 °C 、保温时间2 h 条件下的锦脱除率可达到92.6%，熔炼渣含W 0.06% , 达到一般工业固废标准$
关键词：FCC 废催化剂&还原熔炼&锦脱除&浸出
中图分类号：X742 文献标志码：A 文章编号：1005-7854（2021）02-0130-04
Experimental study on nickel removal from spent FCC catalyst
WANG Wei-zhen HUANG Hai-hui CHANG Yao-chao RUAN Shu-feng GAO Chong
'BGRIMM TechnologyGroup !Beijing100160!China )
Abstract : Firstly, the processes of direct acid leaching, roasting acid leaching, ammonia leaching,
reduction roasting ammonia leaching and chlorination roasting were studied to remove nickel. It was found that the nickel content of waste catalyst residue from these processes was still more than 0. 1 % , which did
notmeetthegeneralinVustrialsoliVwastestanVarV.InorVertorealizetheharmlessVisposalofspentFCC catalyst 'FCCcatalyst )containingnickel , pyrometa l urgicalprocesswasproposeVtoremovenickel "with
ironascaptureagent , coalpowVerasreVucingagent , anVreVuctionsmeltingprocesswasuseVtoremove nickelfromspentFCCcatalystanVproVucenickelirona l oy.AccorVingtotheternaryphaseViagramofAl 2
O 3-SiO 2-CaO , the ternary slag type of “A-Si-Ca " was constructed. The addition amounts of Cao and S1O 2
were deRerminedRo be 43% and 2% respecRively. The e f ecRs of process parameRers on nickel removal by
reduction smelting process were systematically studied. The results show that the effect of nickel removal by reducRion smeling processis good.UnderRhe opRimal process condiions "11% iron oxide , 5% pulverizedcoal , 1450 m smelRingRemperaRure and 2 h holdingRime , RhenickelremovalraRecanreach
92. 6 % , and the nickel content in smelting slag can reach 0. 06 % , which meets the general industrial solid wasResRandard.
Key words : FCC waste catalyst & reduction smelting; removal of Ni; leaching
石油炼制工业是国民经济的重要支柱产业，它
与国民经济的发展密切相关，无论工业、农业、交
收稿日期：2020-06-09
第-作者：王为振，硕士，高级工程师，主要从事有金厲冶
通运输和国防建设都离不开石油产品。催化裂化工艺(FCC)是炼油工业重油轻质化的基础工艺之一,
占原油二次加工工艺的16.84%，是除加氢处理以
金和固废资源化处理研究$ E-mail : wangrdfl @
163
王为振等：从FCC废催化剂中脱除镰的工艺试验研究-131-
外应用最多的二次加工手段$FCC技术的核心是催化裂化催化剂，FCC催化剂用量很大，产生的废催化剂量也大，目前我国每年报废的FCC催化剂在10万吨以上FCC废催化剂不仅生成量大，而且重金属含量高，具有较强的污染性$根据危险废物鉴别标准，当NiO质量分数大于0.1%，该废催化剂就属于危险固体废物，处理费用非常高。国内每年都会产生大量的FCC废催化剂，不仅给炼油厂造成极大的经济损失，而且其后期处理也成为炼油厂需解决的棘手问题2$
国内外针对FCC废催化剂重金属脱除开展了大量的试验研究工作［38］，脱除方法主要包括磁化分离法、硫化一氧化法、氯化法、离子交换或螯合反应法、拨基化法、无机酸法等囚。但这些方法也都存在一定的缺陷或不足，如磁化分离处理方法催化剂回收率不高⑷，硫化一氧化法和氯化法气体利用率低、工艺复杂，无机酸处理法金属脱除率不高5$本文针对FCC废催化剂分别开展了采用直接酸浸、焙烧一酸浸、氨浸、还原焙烧一氨浸、氯化焙烧和还原熔炼法进行鎳脱除的试验研究，对各工艺的试验结果进行了分析比较，发现采用还原熔炼工艺处理FCC废催化剂可实现固废达标处置，为此，本文系统研究了工艺参数对还原熔炼脱鎳的影响。
1试验
1.1原料
原料为国内某石化公司FCC废催化剂，粒度75%m以下占比＞90%，主要元素含量见表1$
表1FCC废催化剂主要元素含量
Table1MainelementcontentsoftheFCC wastecatalyst
成分Al2O3SiO2Fe Na Sb Ni Ca
含量46."51."".46".16".36 1.3"".23 1.2试验方法
1）酸浸试验$称取一定量的FCC废催化剂，加入一定浓度的硫酸溶液，按设定温度与时间进行浸出。试验结束后过滤，烘干浸出渣，分析渣中鎳含量。
2）焙烧一酸浸试验$称取一定量的FCC废催化剂，先放在马弗炉中进行焙烧，然后将焙烧后的焙砂与一定量的硫酸溶液混合，按设定温度与时间进行浸出$验结束后过滤，浸出渣，分析渣含量$
3）浸验$称取一定量的FCC废催化，经棒磨后与一定浓度的氨水溶液混合，按设定温度与时间进行浸出。试验结束后过滤，烘干浸出渣，分析含量$
4）还原焙烧一氨浸试验$称取一定量的FCC 废催化剂，加入一定量的煤粉和氯化钙，混合均匀后在马弗炉中进行焙烧，之后将焙烧后的焙砂与一定量的氨水溶液混合，按设定温度与时间进行浸出$验结束后过滤，浸出渣，分析含量$ 5）氯化焙烧$称取一定量的FCC废催化剂和氯化剂，将二者混合均匀，
加少量水造球后于160m烘箱中烘干2h，之后转入高温炉进行氯化焙烧。试验结束后物料随炉冷却，分析冷却后物料的含量$
6）还原熔炼试验$称取一定量的FCC废催化剂，加入一定量的无烟煤、二氧化硅、氧化钙、氧化料，匀后进行还验$验结束后，破磨熔炼渣并分析渣中鎳含量$
2结果与讨论
2.1鎳脱除工艺比较试验
采用直接酸浸、焙烧一酸浸、氨浸、还原焙烧一氨浸、氯化焙烧工艺处理废FCC催化剂，在较优条件下处理后，鎳脱除率分别为16.64%、10.0%、0.8%、23.92%、64.53%，渣含鎳分别为 1.39%、 1.29%、 1.29%、 1.15%、0.39%，所得渣含鎳量均大于0.1%，无法满足一般工业固废准$
在氧化钙添加量43%、二氧化硅添加量2%、氧化铁添加量15%、煤粉添加量为10%、1500m+保温2h条件下，采用还原熔炼时的鎳脱除率可达到94.67%，渣含鎳为0.05%，可满足一般工业固废标准（＜0.1%），实现FCC废催化剂的无害化处置$为进一步降低熔炼过程的运行成本，系统考察、化添量、煤粉添量对果的响$
2.2还原熔炼温度对鎳脱除效果的影响
取FCC废催化剂80g进行还原熔炼试验，氧化钙加入量34.4g、二氧化硅加入量1.6g、氧化铁加入量16g、煤粉添加量6g、保温时间2h，考对果的响，结果1示。当熔炼温度在1350°C以上时，鎳的脱除率均较可超过94%，且随着熔炼温度的升高，鎳脱除
・132・
矿 冶
率 ，当温度达到1 450 m 时，
率为
98 49% ，渣含镰为0.02% ，即可达到一般工 1
废标准$考虑到 小于1 450 °C ,
渣中夹杂合金颗粒，
体黏度较大，不利于
镰铁合金的沉降，镰铁合金
果不好，为保证
自动上料玉米脱粒机果并尽量 能耗，后 验选取1 450 °C
为$
00
98
9694
&
、#強遐S
92
1 300
1 350 1 400 1 450 1 500 1 550
熔炼温度/兀
图1熔炼温度对鎳脱除效果的影响
Fig.1 E f ectofsmeltingtemperatureonremovalofNi
2.3氧化铁添加量对还原熔炼鎳脱除效果的影响
取FCC 废催化剂80 g 进行还原熔炼试验，在 氧化钙加入量34. 4 g +二氧化硅加入量1. 6 g +熔
炼温度1 450 m 、煤粉添加量6 g 、保温时间2 h 条 ，考察氧化铁添加量对 果的影响,
结果 2所示$随
化铁添加量的
，
,
率不 大， 化铁添加量为6 g （占比
7. 5%）时，鎳脱除率为88 24%，熔炼渣鎳含量为弹跳高跷
0.11% ，不能达到一般固废排放标准,
化铁添
加量为9g （占比11%）时，鎳脱除率为93.39% ,
(X)
19590
氧化铁添加量/g
图2氧化铁添加量对鎳脱除效果的影响
Fig.2 E f ectoftheFe 2O 3additiononremovalofNi
熔炼渣镰含量为0.06%，可以达到一般固废排放
准$为 合金中的镰含量，同 少氧
化铁的添加量， 行成本，后续试验氧化铁添
加量选取为11% $
2.4煤粉添加量对还原熔炼鎳脱除效果的影响
取FCC 废催化剂80 g 进行还原熔炼试验、氧 化钙加入量34. 4 g 、二氧化硅加入量1. 6 g 、氧化 铁添加量9 g 、
1 450 m 、
拉碗间2 h,
考 煤粉添 量对
果的 响 !结果 3示$随着煤粉添加量的
，
率迅速
：
趋于平衡，当煤粉添加量达到4g （占比
5%）时，
率为90.69%，熔炼渣鎳含量为
0.08%，可达到一般工业固废排放标准$为尽量减
少煤粉的添加量，
行成本，后 验还 煤粉添加量选取为5%$
00
1
80604020
2 3 4 5 6
煤粉添加量/g
图3煤粉添加量对银脱除效果的影响
Fig.3 E f ectoftheanthraciteadditiononremovalofNi
2.5还原熔炼综合条件试验
固定FCC 废催化剂80 g 、氧化钙加入量
34. 4 g +二氧化硅加入量1.6g 、氧化铁添加量
9 g +煤粉添加量6 g + 1 450 m 、 1
间2 h ，进行还
验，结果见表4$由表
4可知，综合试验条 的
率平均为
92.6%，熔炼渣鎳含量为0.06%，可达到一般工
废 准$
smeltingtest
表2还原熔炼综合条件试验结果
Table 2 Results of comprehensive conditions for reduction
编号
料/g
焙砂率/%
Ni 含量/%率/ %1
8"151.96"."89".65
28"152."4"."594.143
8"151.33"."693."2平
8"
151.78
"."6
92.6"
王为振等：从FCC废催化剂中脱除镰的工艺试验研究-133-
3结论
1)采用酸浸、焙烧一酸浸、氨浸、还原焙烧一氨浸和氯化焙烧工艺脱除FCC废催化剂中的鎳，鎳脱除率分别为16.64%、10%、0.8%、23.92%和64.53%，渣含鎳均大于0.1%，无法满足一般工业固废排放标准$采用还原熔炼工艺所得渣含鎳小于0.1%，可满足一般工业固废排放标准$
2)提出的还原熔炼鎳火法脱除鎳工艺：以铁作捕捉剂、煤粉作还原剂，可从FCC废催化剂中有效脱除鎳并产出鎳铁合金产品。根据Al2O3-SiO2-C a O 三元相图构建“铝-硅-钙”三元渣型，确定的氧化钙和二氧化硅的添加量分别为43%和2%$
压铁饼3)氧化钙和二氧化硅的添加量分别为43%和2%，还、化添量、煤粉添
量三个因素均对鎳的脱除有影响，当熔炼温度1450m、氧化铁添加量11%、煤粉添加量5%、保温时间2h最佳条件下，鎳的脱除率为92.6%，熔炼渣含鎳0.06%，熔炼渣满足一般工业固废排放标准，且其中鎳铁合金可外售，熔炼渣可用作建材产品，危险固体废物了实现真正意义上的无害化、减量化和资源化$
参考文献
[1]刘腾，邱兆富，杨骥，等.我国废炼油催化剂的产
生量、危害及处理方法[J].化工环保，2015,
35(2)：159164.
LIU T，QIU ZF，YANGJ，etaldOutput，hazard
andtreatment methodsofspentrefinerycatalystsin
China[J].Environmental Protection of Chemical
Industry，2015，35(2)"159-164
)]苑志伟，孟佳，何捍卫.废FCC催化剂再生利用的研究现状及进展)].当代石油石化，2010,7：27-30.
YUAN Z W，MENG J，HE H W.Status of waste
FCC catalyst regeneration and utilization and its
advances[J].Petroleum&Petrochemical Today，
2010，7：27-30
)
]姚百胜，罗保林.FCC催化剂脱金属再生的研究进展)].石油化工，1998，27(10)：766-772.
YAO B S，LUO B L.Status of heavy metal
regeneration in waste FCC catalyst[J].
Petrochemical Technology，1998，27(10)"
766-772d
)]郝代军，王志杰，卫全华，等.磁分离技术用于回
收被重金属污染的FCC催化剂)].石油炼制与化
工，2001，32(3)"12-16
HAODJ，WANGZJ，WEI Q H，etl Magnetic
separationforrecovering heavy metalcontaminated
FCC catalyst[J].Petroleum Processing and
Petrochemicals!2001!32(3)：12-16
)]朱康强，卢国俭，朱英杰，等.FCC废催化剂综合利用研究)].四川化工，2015，18(6)：35-37.
ZHU K Q，LUGJ，ZHUYJ，etl Research on the
FCC waste catalyst of comprehensive utilization)].
SichuanChemicalIndustry!2015!18(6)：35-37d )]李光明.FCC废催化剂综合利用新工艺研究[D].
江苏徐州：中国矿业大学，2019.
LIG MdStudyonnewtechnologyofcomprehensive
utilization of waste FCC catalyst[D].Xuzhou：
ChinaUniversityof MiningandTechnology!2019
)]李丹丹.FCC废催化剂的无害化及水处理应用研究[D].北京：北京化工大学，2016.
LID D Research on harmlessness and the water
treatment of waste FCC catalysts[D].Beijing：
Beijing University of Chemical Technology，2016. )]宾灯辉，朱雪梅，傅海辉，等.FCC废催化剂中的金属污染物及其环境风险)].环境工程技术学报，
2019，9(4)：453-459
BINDH，ZHU XM，FU H H，et l Pollution
characteristics and risk of main metal pollutants in
spent FCC catalysts in China[J]dJournal of
Environmental Engineering Technology，2019，
9(4)：453-459d
豫公网安备41160202000603
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