Способ извлечения кобальта из отработанного кобальтсодержащего катализатора

 

Изобретение касается технологии неорганических веществ, конкретно получения реагентов переработкой отходов химических производств. Способ состоит в обработке отработанного катализатора 10 - 20%-ным водным раствором гидроокиси калия или натрия, последующей термообработке (260 - 530)°С выделенного на первой стадии осадка и растворении полученного продукта в серной кислоте с образованием сульфата кобальта. Способ обеспечивает снижение выбросов органических веществ в атмосферу в 8 - 12 раз. 1 табл.

Изобретение относится к технологии неорганических веществ, конкретно к получению реагентов переработкой отходов химического производства.

Кобальтсодержащие катализаторы широко используют в нефтехимической и химической технологии для проведения процессов гидрирования, гидрокрекинга, оксосинтеза и др. Остатки и отходы таких химических производств в большинстве случаев содержат небольшие количества кобальта и заметные количества органических веществ.

Известны способы извлечения кобальта из отработанных кобальтсодержащих катализаторов посредством их сжигания на воздухе и последующего использования полученной золы в производствах соединений кобальта [1, 2] Недостатками известных способов является относительная сложность технологии, связанная с необходимостью использования высоких температур (800-1200^оС), выделением (особенно при переработке больших количеств отходов кобальтсодержащих катализаторов) в окружающую среду неполностью сгоревших органических компонентов, а также получением после окисления соединений кобальта (прежде всего оксидов) с пониженной реакционной способностью.

Известен также способ извлечения металлов из отработанного катализатора. Он включает обработку отработанного катализатора серной кислотой, последующее окисление его в кислородсодержащей атмосфере при повышенной температуре /(500-1000)^oF или (260-535)^оС/ и повторную обработку катализатора серной кислотой. При этом кобальт выделяется из отработанного катализатора в виде сульфата кобальта. Относительно низкая температура термообработки позволяет выделить кобальт в виде более реакционноспособных соединений и облегчить последующее растворение в серной кислоте [3] Недостатком способа является выделение больших количеств органических веществ в газовую фазу при термообработке, так как термообработка проводится при относительно невысоких температурах и полностью окисления органических компонентов до СО₂ и Н₂О не происходит.

Целью изобретения является снижение вредных выбросов при извлечении кобальта из отработанного кобальтового катализатора.

Достигается это тем, что отработанный кобальтсодержащий катализатор предварительно обрабатывают раствором гидроокиси калия или натрия концентрации 10-20 мас. при температуре (60-90)^оС. После этого отделенный осадок подвергают термообработке при температуре ≈ 300^оС, затем растворяют в серной кислоте с образованием сульфата кобальта.

Использование гидроокиси калия или натрия с концентрацией менее 10 мас. а также проведение процесса при температуре ниже 60^оС не позволяет существенно снизить содержание органических веществ в получаемом полупродукте, что приводит к выделению их в газовую фазу на последующих стадиях.

Использование гидроокиси калия или натрия с концентрацией выше 20 мас. нецелесообразно, так как раствор содержит неоправданно большой избыток непрореагировавшей щелочи, а высокая вязкость суспензии за счет избыточной щелочи требует значительного разбавления суспензии перед фильтрацией.

Проведение обработки щелочью при температурах выше 90^оС нецелесообразно из-за интенсивного испарения воды в ходе обработки и повышения вязкости получаемой суспензии за счет уменьшения количества жидкой фазы.

Сущность предлагаемого способа состоит в следующем: отработанные кобальтсодержащие катализаторы, например катализаторы синтеза диметилтерефталата и фталевых кислот, содержат после извлечения их из процесса значительные количества карбоновых кислот, и их сложных эфиров, которые при обработке их раствором щелочи образуют растворимые в воде натриевые (калиевые) соли органических кислот.

Результатом такой обработки является разрушение органических солей кобальта в щелочи с образование гидроксида кобальта, отделение значительной части органической составляющей отработанного катализатора в виде раствора, и как следствие повышение концентрации кобальта в получающемся осадке. Кроме того, на этой стадии происходит очистка поверхности формирующегося кобальтсодержащего осадка от органических соединений, способных блокировать дальнейшее растворение осадка в серной кислоте. Последующая термообработка осадка при температуре (260-320)^оС не приводит к значительным выбросам органических веществ в атмосферу, но формирует реакционноспособную кобальтоксидную фазу, что обеспечивает интенсивное последующее ее растворение в серной кислоте с образованием сульфата кобальта.

П р и м е р 1. 100 г отработанного катализатора синтеза диметилтерефталата помещают в 100 мл 20%-ного раствора гидроокиси натрия, нагретого до температуры 60^оС, и выдерживают при указанной температуре 6 ч при перемешивании. Полученную смесь разделяют фильтрованием. Выделенный осадок промывают, сушат и термообрабатывают при температуре 300^оС в течение 2 ч. Затем проводят его растворение в 500 мл 20%-ной серной кислоты при температуре (70-80)^оС.

7-водный сульфат кобальта из полученного раствора получают в результате последующих стандартных операций упаривания раствора сульфата кобальта и его кристаллизации.

В ходе проведения всего процесса выбросы в атмосферу органических компонентов наблюдались только на стадии термообработки и составили по данным хроматографического анализа 25 мг на 1 г исходного отработанного катализатора.

Примеры 2-4 выполняют аналогично.

Параметры представлены в таблице.

Таким образом, использование предлагаемого способа по сравнению с прототипом обеспечивает снижение выбросов в атмосферу органических веществ в 8-12 раз.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КОБАЛЬТА ИЗ ОТРАБОТАННОГО КОБАЛЬТСОДЕРЖАЩЕГО КАТАЛИЗАТОРА в виде сульфата кобальта, включающий двухстадийную обработку исходного материала раствором при нагревании с использованием на второй стадии раствора серной кислоты, отличающийся тем, что на первой стадии обработку исходного материала ведут раствором гидроксида калия или натрия концентрацией 10 20 мас. при 60 90^oС с последующим отделением осадка и термообработкой его перед подачей на вторую стадию.

РИСУНКИ

Рисунок 1