由廢鋁基催化劑制備高純超細氧化鋁的理論及技術研究.pdf

1、廢鋁基催化劑是一種以氧化鋁為載體，富含釩、鉬、鎳、鈷等有價金屬的失效催化劑。對廢鋁基催化劑進行綜合利用，不僅可避免有價金屬的大量流失，又減輕了對環(huán)境的污染，具有重大的經濟和環(huán)境意義。本文以一種廢鋁基催化劑為研究對象，在熱力學分析基礎上，開展了廢催化劑中鋁和其他金屬的提取與分離、以及高品質特種氧化鋁的制備研究，提出了由廢鋁基催化劑制備高純超細氧化鋁的綜合利用新技術。論文的主要研究內容與創(chuàng)新點如下： 1.廢鋁基催化劑中鋁與鎳、鈷的分

2、離 熱力學計算及分析結果表明，鋁、釩、鉬在溫度大于962.2K后均能與碳酸鈉發(fā)生反應，生成的鈉鹽可以離子形態(tài)轉入堿性介質；鎳、鈷則不與碳酸鈉發(fā)生反應，以氧化物或氫氧化物的固體形態(tài)存在于堿性介質中。這為廢鋁基催化劑鈉化焙燒-浸出實現(xiàn)鋁、釩、鉬與鎳、鈷的分離提供了理論基礎。 在碳酸鈉與(Al2O3+V2O5+MoO3)的摩爾比為1.1，焙燒溫度1000℃，焙燒時間30 min，浸出溫度80℃，浸出時間30 min，液固比4：

3、1，攪拌速度40.rpm的焙燒一浸出條件下，廢鋁基催化劑中鋁、釩、鉬的浸出率均在96％以上，鎳、鈷則完全富集在浸出渣中。 2.堿性介質中鋁與釩、鉬的分離 VO43-、MoO42-、Al(OH)4-與鈣、鋇反應體系的熱力學分析結果表明，在鋁、釩、鉬共存的堿性介質中，鈣將優(yōu)先與VO43-發(fā)生反應，使釩與鋁、鉬分離；鋇隨后與MoO42-反應，使鉬和鋁分離。在此基礎上，提出了分步沉淀法從堿性介質中分離鋁與釩、鉬的新方案：即在鋁

4、酸鈉溶液中分步加入CaO和BaAl2O4，釩、鉬的沉淀率可分別達到97％和99％，鋁與釩、鉬的分離效果好，并使鋁酸鈉溶液得到深度凈化。 3.高純超細氧化鋁的制備 碳酸氫鈉中和鋁酸鈉溶液可制備出多晶型的微米級氫氧化鋁粉體，鋁酸鈉溶液碳分法則可制備出單一晶型的納米級氫氧化鋁粉體。鋁酸鈉溶液碳分過程中，反應溫度是影響氫氧化鋁粉體粒度的主要因素，降低反應溫度可顯著減小粉體粒度；反應終點pH對粉體粒度的影響次之；CO2流量和分散劑

5、PEG-1000用量的影響則不顯著。 氧化鋁或氫氧化鋁添加試劑焙燒一水洗后，都可使大部分的Na2O得以脫除。氫氧化鋁粉體添加NH4F的脫鈉效果最好，在適宜條件下，可得到純度99.99％、平均粒徑155nm的α相氧化鋁粉體。 4.廢渣中釩和鎳、鈷的利用 通過碳酸氫鈉浸出、浸出液兩段凈化和銨鹽沉釩處理，沉釩渣中92.5％的釩以五氧化二釩形式得到回收，制取的產品純度達98.25％。 鎳鈷渣硫酸浸出實驗結果表明，

6、在適宜條件下，鎳和鈷的浸出率分別達到97.8％和98.6％。對浸出液做進一步處理，可有望得到硫酸鎳和草酸鈷產品。 5.由廢鋁基催化劑制備高純超細氧化鋁的綜合利用技術 在理論分析和實驗研究基礎上，提出了以制備高純超細氧化鋁為主要目的的廢鋁基催化劑綜合利用工藝流程。該流程可實現(xiàn)廢鋁基催化劑的綜合利用，得到氧化鋁、鉬酸鋇、五氧化二釩和硫酸鎳鈷混合溶液四種產品，鋁、釩、鉬、鎳、鈷的回收率可分別達到83，73％、86.64％、91