微波预处理废触媒剂提锌的试验研究.pdf

1 4 有色金属 冶炼部分 2 0 0 6 年3 期 微波预处理废触媒剂提锌的试验研究 吕传涛，彭金辉，范兴祥，张世敏，杨卜 昆明理工大学材料与冶金工程学院，云南昆明6 5 0 0 9 3 摘要针对传统工艺从废醋酸锌触媒剂回收锌效率低和不经济的问题，研究了微波辐射预处理废触媒剂 和草酸浸出预处理的废触媒剂的新工艺，并探讨了不同浸出剂、传统加热及微波辐射对Z n 浸出率的影 响。 关键词废触媒剂；草酸；醋酸锌；微波辐射；浸出率 中图分类号T F 8 1 3文献标识码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 0 6J 0 3 0 0 1 4 0 2 E x p e r i m e n t a lR e s e a r c ho nZ i n cE x t r a c t i o nf r o mW a s t e C a t a l y s tP r e - t r e a t e db yM i c r o w a v eI r r a d i a t i o n L VC h u a n ．t a o ，P E N GJ i n h u i ，F A NX i n g x i a n g ，Z H A N GS h i m i n ，Y A N Gb o T h eF a c u l t yo fM a t e r i a l sm a dM e t a l l u r g i c a lE n g i n e e r i n g ，K u n m i n gU n i v e r s i t yo fS c i e n c e a n dT e c h n o l o g y ，K u n r n i n g6 5 0 0 9 3 ，C h i n a A b s t r a c t A i m e da tl o we f f i c i e n c ya n dh i g hc o s to fc o n v e n t i o n a lz i n ce x t r a c t i o np r o c e s sf r o mw a s t ec a t a l y s t ，a n o v e lt e c h n o l o g yo fz i n ce x t r a c t i o nf r o mw a s t ec a t a l y s tp r e t r e a t e db ym i c r o w a v ei r r a d i a t i o na n dt h el e a c h i n go f t h ew a s t ec a t a l y s tw i t ho x a l i ca c i dw a si n v e s t i g a t e d ．E f f e c t so fd i f f e r e n tl e a c h i n ga g e n t s ，t r a d i t i o n a lh e a t i n ga n d m i c r o w a r ei r r a d i a t i o no nt h el e a c h i n gr a t eo fz i n ca r ed i s c u s s e di nd e t a i l ． K e y w o r d s W a s t ec a t a l y s t ；O x a l i ca c i d ；Z i n ca c e t a t e ；M i c r o w a r ei r r a d i a t i o n ；L e a c h i n gr a t e 醋酸乙烯 V A c 是世界上产量最大的有机化工 原料之一，是由乙炔与醋酸蒸汽在1 8 0 ～2 0 0 ℃时通 过醋酸锌活性炭触媒剂发生反应制得的【1J 。目前 我国的V A c 年生产能力已达到8 0 万t ，因此将需大 量醋酸锌活性炭触媒剂【2J 。乙炔法合成V A c 虽具 有技术简单，触媒剂价廉，活性尚好，选择性好等优 点，但触媒剂活性下降快，影响触媒剂寿命，以致产 生大量的废醋酸锌活性炭触媒剂，给工业再生产和 环境保护造成巨大压力，因此如何综合利用好这些 废触媒剂具有重要的研究意义。近几年来不断出现 研究废触媒剂如何利用的相关文献【3 - 5 | 。然而，前 人的研究结果表明，Z n 的浸出率一般在5 0 ％左右， 很难有较大的提高。鉴于此，本文选择近几年来蓬 勃发展起来的微波辐射处理技术对其进行研究，采 作者简介吕传涛 1 9 7 7 一 。男。山东潍坊人，硕士研究生 用草酸浸出预处理废触媒剂提取锌的工艺，为综合 利用废触媒剂开辟了一条新的途径。 1试验部分 1 ．1 试验原料 试验用的原料来自云南某化工厂的废触媒剂， 其成分为 ％ C8 1 ．7 1 、Z n8 ．7 6 、F e0 ．5 、S i0 ．1 5 、 M g0 ．0 0 7 、C a0 ．0 1 5 。 1 ．2 试验方法 称取一定量废触媒剂，经过预处理，按规定液固 比，加入一定量的浸出剂和水加热进行浸出，并搅拌 1h ，冷却后过滤，采用E D T A 测定浸出液中的锌含 量，从而计算出锌的浸出率，而滤液用作制取超细活 性氧化锌。洗涤后的滤渣主要是废活性炭，可用于 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 0 6 年3 期 1 5 再生活性炭。 2 试验结果与讨论 2 ．2 ．1 不同种浸出剂对锌浸出率的影响 在其它浸出条件不变的情况下，分别取一定量 废触媒剂并加入不同浸出剂浸出，锌浸出率结果为 硫酸3 9 ．5 0 ％、盐酸4 2 ．8 3 ％、草酸4 3 ．1 2 ％、氢氧化 钠2 2 ．9 0 ％、水3 6 ．1 1 ％、乙醇3 0 ．0 2 ％。可以看出， 盐酸和草酸的浸出效果最好，而采用烧碱作为浸出 剂，得到的浸出率最差。因此，可以选取盐酸和草酸 作为浸出剂。 2 ．2 ．2 传统加热处理对锌浸出率的影响 分别取一定量废触媒剂，并加热到一到的温度 进行预处理2h ，然后选用草酸作为浸出剂。结果表 明，随着预处理温度的升高，浸出率有所提高。当预 处理温度1 0 0 ℃时，锌的浸出率为4 4 ．8 2 ％，而预处 理温度提高到4 5 0 ℃时，锌的浸出率为5 4 ．5 8 ％，锌 浸出率仅仅提高了9 ．7 6 个百分点，说明预处理温度 提高对锌的浸出率影响不显著，况且温度提高，也增 加了经济成本。再者，浸出率远达不到我们工业化 所需的要求，表明传统的加热方式并没有根本上提 高锌的浸出率。 2 ．2 ．3 微波辐射预处理对锌浸出率的影响 对原料废触媒剂先进行微波辐射预处理，再加 入适量草酸作浸出剂，其微波辐射预处理时间对锌 的浸出率影响如图1 。 冰 、 婚 号j 燃 时I 叫／m i n 图1 微波辐射时间对浸出率的影响 F i g ．1 E f f e c to ft h em i c r o w a r ei r r a d i a t i o n t i m eo nt h el e a c h i n gr a t eo fz i n c 由图1 可知，锌的浸出率随着微波预处理时间 的延长而提高，但2 5m i n 后，锌的浸出率不再明显 提高，故可选择微波预处理时间为2 5r a i n 较适宜。 与传统加热预处理相比，锌的浸出率提高了4 0 多个 百分点，充分显示了微波预处理的优越性。微波处 理过程是对原料的内外层均匀加热，穿透力强，速度 快，不同于热传导方式的传统加热。同时，水是很好 的吸收微波物质，本身作为发热体，当微波辐射时， 活性炭中游离水分子急剧蒸发，产生蒸汽压，从原料 内部向外爆发性压出，如此急剧作用，使碳纤维空间 扩大，原料的多孔结构更为显著，内部表面积进一步 扩大，这样非常有利于浸出剂的进入，将Z n 浸 出[ 6 1 。 2 ．2 ．4 微波预处理后．不同浸出剂对锌浸出率的影 响 基于2 ．2 ．3 的试验研究结果，进行微波预处理 后，研究不同浸出剂对锌浸出率的影响。结果表明， 在同等条件下，用草酸作浸出剂时，锌的浸出率最高 为9 1 ．3 6 ％；用H C l 次之，为8 9 ．4 1 ％；而用H 2 S 0 4 浸出，锌的回收率最低，仅为8 0 ．2 4 ％。结合工业生 产实际，使用更为廉价的草酸作浸出剂，最为合理， 且其浸出率也最高，可达到既经济又适用的双重效 果。 3结论 采用微波预处理可以得到高的锌浸出率，与传 统处理方法相比，锌的浸出率提高了4 0 多个百分 点。各种浸出剂对Z n 浸出率的影响试验表明，采 用草酸浸出，可以得到满意的浸出效果，是一种既经 济又可行的工业处理方法。 参考文献 [ 1 ] 陈晨．乙炔法合成醋酸乙烯触媒剂的研究进展[ J ] ．工 业催化，2 0 0 3 ，1 1 1 1 7 1 1 ． [ 2 ] 杨中明．优选触媒剂载体提高单批触媒剂醋酸乙烯产 量[ J ] ．天然气化工，2 0 0 2 ，2 7 4 2 9 3 1 ． [ 3 ] 鲍慈光，赵逸云，冯若，等．利用超声波从废触媒中回收 活性炭的研究[ J ] ．南京大学学报，1 9 9 5 ，3 1 4 2 4 3 2 4 7 ． [ 4 ] 韩志萍．从废活性炭载体中回收醋酸锌的研究[ J ] ．湖 州师专月报，1 9 9 5 5 3 7 ～3 9 ． [ 5 ] 张皓东，张俊，董占能．废醋酸锌触媒荆综合利用的研 究[ J ] ．中国资源综合利用，2 0 0 4 2 3 5 ． [ 6 ] 彭金辉，杨显万．微波能技术新应用[ M ] ．云南科技出 版社，1 9 9 7 2 7 8 2 8 2 ． 万方数据