DE3333992A1 - Process for the recovery of metals from used hydroprocessing catalyst particles - Google Patents
Process for the recovery of metals from used hydroprocessing catalyst particlesInfo
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Abstract
Description
ν».ν ».
333399;333399;
-5--5-
Verfahren zur Wiedergewinnung von Metallen aus verbrauchten Hydroprocessing^Katalysatorteilcheri'''· ' Process for the recovery of metals from used hydroprocessing ^ Catalyst particles '''·'
Die Erfindung betrifft Methoden zum Auslaugen und Wiedergewinnen von Metallen aus verbrauchten Hydroprocessing-Katalysatoren. The invention relates to leaching and recovery methods of metals from spent hydroprocessing catalysts.
Eine moderne Entwicklung bei der Rohölverarbeitung ist die Qualitätsverbesserung von Metalle und Schwefel enthaltenden Ausgangsmaterialien, beispielsweise Rohölen und Rückständen, durch Hydroprocessingmethoden. Eine derartige Qualitätsverbesserung ist notwendig, um das schwere Ausgangsmaterial in wertvollere und niedriger siedende Fraktionen umzuwandeln und Verunreinigungen zu entfernen, insbesondere Metalle und Schwefel, welcl 3 die Atmosphäre bei der Verbrennung verschmutzen könnei.A modern development in crude oil processing is the quality improvement of metals and sulfur containing Raw materials, such as crude oils and residues, through hydroprocessing methods. One Such quality improvement is necessary to make the heavy starting material more valuable and lower convert boiling fractions and remove impurities, especially metals and sulfur, welcl 3 may pollute the atmosphere during incineration.
Rohöle enthalten verschiedene aufgelöste Verunreinigungen, wie Nickel, Vanadium, Eisen und Schwefel. Die leichteren Fraktionen werden häufig unter Atmosphärendruck oder unter einem TeiLvakuum abdestilliert, wobei die Metalle in einer hochsiedenden Fraktion zurückbleiben, uie im allgemeinen als Restfraktion bezeichnet wird. Restfraktionen enthalten im allgemeinen wenigstens 35 ppm Metall-Verunreinigungen und häufig bis zu 100 ppm und in extremen Fällen mehr als 1000 ppm. Diese Metalle sowie etwa vorhandener Schwefel werden entfernt, wobei das Ausgangsmaterial verbessert wird, und zwar durch Verarbexten des Ausgangsmaterials mit einem Katalysator in Gegenwart von.Wasserstoff. Derartige Katalysatoren bestehen im allgemeinen aus einem festen Träger, der katalytische Metalle enthält, und zwar entweder Molybdän oder Wolfram mit entweder Nickel oder Kobalt. Bei dem Einsatz des Katalysators scheiden sich Metalle aus dem Ausgamys-Crude oils contain various dissolved impurities, like nickel, vanadium, iron and sulfur. The lighter fractions are often under atmospheric pressure or distilled off under a partial vacuum, the metals remaining in a high-boiling fraction, uie is generally referred to as the residual fraction. Residual fractions generally contain at least 35 ppm metal impurities and often up to 100 ppm and in extreme cases more than 1000 ppm. These metals as well as any sulfur present are removed, leaving the starting material is improved by processing the starting material with a catalyst in the presence of hydrogen Such catalysts exist generally a solid support containing catalytic metals, either molybdenum or Tungsten with either nickel or cobalt. When using the catalyst, metals separate from the Ausgamys-
ORIGlNAL INSPECTEDORIGlNAL INSPECTED
-o--O-
material auf ihrer äußeren Oberfläche und der inneren Oberfläche ihrer Poren ab, wodurch unter Umständen die Poren verstopft werden und die Aktivität des Katalysators bis zu einem solchen Ausmaß herabgesetzt wird, daß er nicht mehr die gewünschte Produktqualität liefert. Derartige Katalysatoren werden als verbrauchte Katalysatoren bezeichnet und enthalten katalytisch^ Metalle,_eine anorganische Trägermatrix, Metalle, die aus dem Ausgangsmaterial entfernt worden sind, Schwefelverbindungen sowie einen kohlenwasserstoffhaltigen Rest.material on its outer surface and the inner surface of its pores, which may cause the Pores become clogged and the activity of the catalyst is reduced to such an extent that that it no longer delivers the desired product quality. Such catalysts are called spent catalysts designates and contains catalytically ^ metals, _eine inorganic carrier matrix, metals that have been removed from the starting material, sulfur compounds as well a hydrocarbon-containing residue.
In neuerer Zeit werden die verfügbaren Rohöle schwerer, so daß die Raffinerien gezwungen sind, größere Mengen an Hydroprocessing-Katalysatoren als sie bisher erforderlieh waren, einzusetzen, um Metalle und Schwefel aus dem Ausgangsmaterial· zu entfernen. Es ist daher möglich, daß eine Verknappung an wertvollen katalytischen Metallen, insbesondere Kobalt, eintritt. Es wurde daher versucht, sowohl die katalytischen Metalle als auch die Katalysatorträger wiederzugewinnen und eine erneut verwendbare Quelle von katalytischen Metallen zu erhalten. Dabei hat man versucht, die Metalle aus den Hydroprocessing-Katalysatoren zu extrahieren, insbesondere aus Hydroentschwefelungs- und Hydroentmetallisierungskatalysatoren. In recent times the available crude oils are becoming heavier so that the refineries are forced to produce larger quantities of hydroprocessing catalysts than previously required were used to remove metals and sulfur from the starting material. It is therefore possible that a shortage of valuable catalytic metals, especially cobalt, occurs. It was therefore tried to both the catalytic metals and the catalyst supports and obtain a reusable source of catalytic metals. Included Attempts have been made to extract the metals from the hydroprocessing catalysts, especially from hydrodesulphurisation and hydrodetallation catalysts.
Eine allgemeine Methode zur Auslaugung von Hydroprocessing-Katalysatoren wird in der US-PS 3 567 433 beschrieben. Eine wäßrige Ammoniak- und Ammoniumsalzauslauglösung wird dabei mit den verbrauchten Katalysatorteilchen kontaktiert. Die Bedingungen des Systems waren jedoch nicht optimal, so daß nur ein geringer Wiedergewinnungsgrad der Metalle erzielt wurde. !A general method of leaching hydroprocessing catalysts is described in U.S. Patent 3,567,433. An aqueous ammonia and ammonium salt leach solution is contacted with the used catalyst particles. The conditions of the system, however, were not optimal, so that only a low level of metal recovery was achieved. !
Ein anderes Auslaugverfahren wird in "Chemical Abstracts",Another leaching process is described in "Chemical Abstracts",
copycopy
333399J333399J
A 94:178649x beschrieben. Ein verbrauchter Katalysator, der Aluminium, Vanadium, Nickel, Kobalt und Molybdän enthält, wird mit Amironiak und Ammoniumsalzen bei line^ Temperatur von mehr els 1100C sowie unter einem Sauer- A 94: 178649x. Containing a spent catalyst containing aluminum, vanadium, nickel, cobalt and molybdenum, is with Amironiak and ammonium salts at line ^ temperature of more els 110 0 C and under an oxygen
° stoffpartialdruck vor. mehr als 1 kg/cm2 für monr als 1/2 h ausgelaugt.° partial pressure before. leached more than 1 kg / cm 2 for monr than 1/2 h.
Andere Methoden zur Wiedergewinnung von Metallen aus verbrauchten Entmetallisierungs- und Entschwefelungskatalysatoren sind bekannt. Die US-PS 4 216 113 be-Other methods of recovering metals from spent demetallization and desulfurization catalysts are known. U.S. Pat. No. 4,216,113
. schreibt die Chlorierung von verbrauchten Katalysatoren zur Umwandlung des Vanadiums in Vanadiumtetrachlorid sowie des Nickels in Nickelchlorid bei einer Wiedergewinnung durch Lösungsmittelextraktion. Die US-PS 4 145 397 beschreibt die Wiedergewinnung von Metallen aus verbrauchten Katalysatoren durch Rösten bei hohen Temperaturen und Auslaugen mit einer Alkalilauge.. writes the chlorination of spent catalysts to convert the vanadium into vanadium tetrachloride as well as the nickel in nickel chloride when recovered by solvent extraction. The US PS 4,145,397 describes the recovery of metals from spent catalysts by roasting at high temperatures Temperatures and leaching with an alkaline solution.
Ein Artikel in "Engineering and Mining Journal", Mai 1978 Seite 105, beschreibe eine Anlage zur Verarbeitung von verbrauchten Katalysatoren, die kein Kobalt enthalten, durch erstes Auslaugen mit Natriumhydroxid und dann mit Ammoniumcarbonat.An article in Engineering and Mining Journal, May 1978 Page 105, describe a plant for processing spent catalysts that do not contain cobalt, by first leaching with sodium hydroxide and then with ammonium carbonate.
Kobalt ist ein Metall, das besonders schwierig aus Hydroprocessing-Katalysatoren unter Einhaltung herkömmlicher j wäßriger Auslaugmethoden zu entfernen ist. Unter optima- I len Auslaugbedingungen vermag eine wäßrige Auslauglö- ' sung aus Ammoniak und einem Ammoniumsalz kaum mehr als ungefähr 50 % des Kobalts auf den verbrauchten Katalysatoren zu entfernen. Es wurde festgestellt, daß dann, wenn verbrauchte Katalysatoren durch eine erste wäßrige Losung von Ammoniak und einem Ammoniumsalz ausgelaugt werden und anschließend mit einer zweiten wäßrigen Lösung ausgelaugt v/erden, in der Schwefeldioxid aufgelöstCobalt is a metal that is particularly difficult to remove from hydroprocessing catalysts using conventional aqueous leaching methods. Under optimum leaching conditions len I can Auslauglö- an aqueous' solution of ammonia and an ammonium salt hardly more than about 50% of the cobalt on the spent catalyst to be removed. It has been found that when spent catalysts are leached with a first aqueous solution of ammonia and an ammonium salt and then leached with a second aqueous solution, sulfur dioxide is dissolved in the
ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
BAD ORIGINAL COPYBAD ORIGINAL COPY
^ ist', der Wiedergewinnungsgrad von gesamtem Kobalt über 90 °s des Metalls beträgt, das in dem eingesetztan verbrauchten Katalysator vorgelegen hat. ^ is', the total cobalt recovery is over 90 ° s of the metal that was present in the spent catalyst used.
Die Erfindung betrifft -ein Verfahren zur Wiedergewinnung der Metalle aus verbrauchten Hydroprocessing-Katalysatorteilchen, wobei diese Metalle aus wenigstens einem Metall der Gruppe VIII des Periodisschen Systems der Elemente und wenigstens einem Metall der Gruppen Vb und VIb des Periodischen Systems der" Elemente bestehen. Das Verfahren besteht aus folgenden Stufen:The invention relates to a method of recovery the metals from spent hydroprocessing catalyst particles, these metals being composed of at least one metal from Group VIII of the Periodic Table of the Elements and at least one metal from groups Vb and VIb of the Periodic Table of the Elements. The method consists of the following levels:
(a) Rösten der Teilchen in e;iner Atmosphäre, "die molekularen Sauerstoff enthält, bei einer Temperatur zwisehen 400 und 6000C,(a) Roasting the particles in an atmosphere "containing molecular oxygen at a temperature between 400 and 600 0 C,
(b) Auslaugen der Teilchen mit einer ersten wäßrigen Lösung, die Ammoniak und ein Ammoniumsalz enthält, bei einer Temperatur, die unterhalb des atmosphärischen Siedepunktes der ersten wäßrigen Lösung liegt, wobei eine erste angereicherte Flüssigkeit und einmal ausgelaugte Teilchen anfallen,(b) leaching the particles with a first aqueous solution, which contains ammonia and an ammonium salt, at a temperature that is below atmospheric Boiling point of the first aqueous solution, with a first enriched liquid and once leached Particles accumulate,
(c) Abtrennen der einmal ausgelaugten Teilchen von der ersten angereicherten Lösung,(c) separating the once leached particles from the first enriched solution,
(d) Auslaugen der einmal ausgelaugten Teilchen mit einer zweiten wäßrigen Lösung, die Schwefeldioxid enthält, wobei eine zweite angereicherte Flüssigkeit und zweimal ausgelaugte Teilchen anfallen,(d) leaching the once leached particles with a second aqueous solution that contains sulfur dioxide, with a second enriched liquid and twice there are leached particles,
(e) Abtrennen der zweiten angereicherten Flüssigkeit von den zweimal ausgelaugten Teilchen,(e) separating the second enriched liquid from the twice leached particles,
(f) Ausfällen von Metallsulfiden aus der zweiten angereicherten Flüssigkeit durch Zugabe von Schwefelwasserstoff, (f) precipitation of metal sulfides from the second enriched one Liquid by adding hydrogen sulfide,
(g) Rösten der ausgefällten Metallsulfide mit frischem verbrauchten Katalysator in der Stufe (a),(g) Roasting the precipitated metal sulfides with fresh spent catalyst in stage (a),
(h) überführen der Metalle in der ersten angereicherten(h) converting the metals in the first enriched
BAD-ORIGINAL ORIGINAL INSPECTEDBAD-ORIGINAL ORIGINAL INSPECTED
COPYCOPY
Flüssigkeit der Gcuppen Vb und VIb in eine ει: st αLiquid of the groups Vb and VIb in a ει: st α
organische Lösung durch Flüssigkeitsionenaustausch. (i) Abstrippen der Mecallo aus der ersten organischenorganic solution through liquid ion exchange. (i) Stripping the mecallo from the first organic
Lösung mit einer arstan wäßrigen Strippiösung, δ (j) Abtrennen der Metalle durch aufeinanderröl-Tande Ausfällung, Solution with an arstan aqueous stripping solution, δ (j) separation of the metals by successive röl-tande precipitation,
(k) selektive überführung der Metalle der Gruppe VIII ..as Periodischen Systems der Elemente der ersten aagereicherten Flüssigkeit in wenigstens eine zweite organische Lösung durch Reihenflüssigkeitsionenaustausch und(k) selective conversion of metals from group VIII ..as Periodic Table of the Elements of the first enriched Liquid into at least one second organic solution by series liquid ion exchange and
(1) Strippen einer jeden der zweiten organischen Lösungen unter Bildung von wäßrigen Lösungen, die -.iinsojne
Metalle enthalten.
15(1) Stripping each of the second organic solutions to form aqueous solutions containing -.iinsojne metals.
15th
Die Erfindung wird durch die beigefügten Seichnungen n..-her erläutert. Es zeigen:The invention is illustrated by the attached drawings explained. Show it:
Fig. 1 ein Fließbild, das Einzelheiten der Ausiauajtufen gemäß vorliegender Erfindung wiedergibt;Fig. 1 is a flow sheet showing details of the exit stages according to the present invention;
Fig. 2 ein Fließbild, welches das gesamte Fliersenema gemäß vorliegender Erfindung wiedergibt;Fig. 2 is a flow sheet showing the entire Fliersenema according to the present invention;
Fig. 3 ein Raman-Spektrum eines neuen Vanadiumbicarbonatkomplexes. !3 shows a Raman spectrum of a new vanadium bicarbonate complex. !
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung erläutert.The following are preferred embodiments of the invention explained.
AuslaugenLeaching
Metalle, die auf Hydroprocessing-Katalysatoren abgesci-Loden sind, insbesondere die Kombination aus Mickel, Kobalt, Molybdän und Vanadium, können gleichzeitig von verbrauch-Metals that are loden on hydroprocessing catalysts are, in particular the combination of Mickel, cobalt, Molybdenum and vanadium can be consumed at the same time
■i-v 0RiG'NAL INSPECTED BAD ORIGINAL■ iv 0RiG 'NAL INSPECTED BAD ORIGINAL
• copy '• copy '
fcen Hydroprocessing-Katalysatoren durch Verwendung einer wäßrigen Auslauglösung'aus Ammoniak und einem Aniraoniurr.-salz entfernt werden. Verbrauchte Hydroprocessiag-Katalysatoren können als hochwertiges Erz angesehen werden, ° das eine bestimmte Metallzusammenseczung ^ufv/eisc. Das Auslaugen ist die Methode der Wahl für eine Metallentfernung aus diesem besonderen Erz, da die Träaer porös sind und die Metalle einzeln dafür bekannt sind, daß sie auslaugbar sind. Um jedoch die Abtrennung der Metalle zu vereinfachen und eine maximale Wiedergewinnung der anorganischen Trägermatrix "in intaktem Zustand -zu ermöglichen, sollten die gewählten Auslaugbedingungen es nicht zulassen, daß Eisen, eine häufig in Öl vorliegende Ver- unreinigung, oder anorganischer Träger ausgelaugt v/erden.fcen hydroprocessing catalysts by using a aqueous leaching solution from ammonia and an Aniraoniurr.-salt removed. Used Hydroprocessiag catalysts can be regarded as high quality ore, ° that a certain metal composition ^ ufv / eisc. That Leaching is the method of choice for metal removal from this particular ore because the carriers are porous and the metals are individually known to be leachable. However, about the separation of the metals to simplify and enable maximum recovery of the inorganic carrier matrix "in an intact state," should the chosen leaching conditions not allow iron, an impurity frequently found in oil, to or inorganic carrier leached out.
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Eines der wertvolleren Metalle in einem verbrauchten Katalysator besteht aus Kobalt. In typischer Weise werden weniger als 50 % des Kobalts aus dem Katalysator nut einer wäßrigen Ammoniaklösung ausgelaugt. Es wurde gefunden, daß es durch Kontaktieren des einmal mit einer Ammoniakauslauglösung ausgelaugten Katalysators 'mit einer zweiten wäßrigen Auslauglösung, in der Schwefeldioxid (SO-,) aufgelöst ist, möglich'ist, mehr als 90 5 der gesamten Ausgangsmenge an Kobalt, die in dem nichtgerösteten verbrauchten Katalysator vorliegt, wiederzugewinnen.One of the more valuable metals in a spent catalyst is cobalt. Typically, less than 50 % of the cobalt is leached from the catalyst using an aqueous ammonia solution. It has been found that by contacting the catalyst, once leached with an ammonia leaching solution, with a second aqueous leaching solution in which sulfur dioxide (SO-) is dissolved, more than 90% of the total starting amount of cobalt contained in the unroasted spent catalyst is present to recover.
Um die Verarbeitung zu'vereinfachen, ist es vorzuziehen, ' einen wäßrigen Metalle enthaltenden Strom zu verarbeiten. Ani besten eignet sich ein wäßriger ammoniakaiischer Strom. Um die Metalle, die durch die wäßrige'30-,-Lösung ausgelaugt worden sind, in"die ammoniakalische Lösung zu überführen, werden dLe Metalle als Sulfide ausgefällt. Dio auf diese Weise wiedergewonnenen Metallsulfide werden mit nichtgeröstete'm verbrauchten Katalysator ver-To simplify processing, it is preferable to 'to process a stream containing aqueous metals. An aqueous ammoniacal one is best suited Current. To the metals, which by the aqueous'30 -, - solution have been leached into "the ammoniacal solution To transfer, the metals are precipitated as sulfides. The metal sulfides recovered in this way become with non-roasted spent catalyst
'55 mischt und erneut geröstet ' and erneut mit dor ο rs ten'55 mix and roast again 'and roast with it again
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wäßrigen ammoniakalischen Lösung ausgelaugt. Die erste angereicherte Flüssigkeit, das Metalle enthaltende Produkt der ersten wäßrigen Lösung, weist daher einen Gleichgewichtswert an Kobalt auf, der größer ist als in dem Falle, daß die Beschickung nur aus verbrauchten Katalysatoren besteht.aqueous ammoniacal solution leached. The first enriched liquid, the metals-containing product of the first aqueous solution, therefore has an equilibrium value of cobalt, which is greater than in the case that the feed consists only of spent catalysts consists.
Der verbrauchte Katalysator, der aus dem katalytischen v Reaktionsgefäß anfällt, ist stark mit kohlenstoffhalti- ^ gen Abscheidungen, die auch als "Koks" bezeichnet werden, und Schwefel verunreinigt. Diese Verunreinigungen lassen sich leicht durch Verbrennen in einer Atmosphäre, die molekularen Sauerstoff enthält, beispielsweise Luft, entfernen, es wurde jedoch gefunden, daß die Menge an Metall- len, die aus den Katalysatorteilchen ausgelaugt werden, insbesondere an Nickel, verringert werden, wenn der Katalysator bei einer zu hohen Temperatur geröstet wird. . Bevorzugte Bedingungen für die Umsetzung mit Sauerstoff sind eine Temperatur von weniger als 6000C, vorzugsweise zwischen 4 00 und 5000C. Die Temperatur läßt sich durch Verdünnen des Sauerstoffs mit Stickstoff oder nach anderen bekannten Methoden steuern. Der auf diese Weise behandelte Katalysator ist frei von erheblichen Mengen an kohlenstoffhaltigem Rückstand und die darin enthaltenen Metalle lassen sich leicht durch eine erste wäßrige Auslauglösung entfernen. Die erste wäßrige Auslauglösung ist eine Lösung von Ammoniak und einem Ammoniumsalz. Eine derartige Lösung ist alkalisch und bezüglich der Solubilisierung von Vanadium und Molybdän vorzuziehen und enthält freies Ammoniak, einen wirksamen Komplexbildner für Nickel und Kobalt. Ammoniak- und Ammoniumcarbonat-Ifisungen sind besonders gut geeignet, da sie eine Reagensxezyklierung durch Destillation der angereicherten Flüssigkeit und eine erneute Absorption in frischer oder rezyklierter wäßriger Lösung gestatten. Ammoniumsulfat istThe spent catalyst which is obtained from the catalytic reaction vessel v is heavily contaminated with carbon- ^ gen deposits, referred to as "coke", and sulfur. These contaminants can be easily removed by burning in an atmosphere containing molecular oxygen, such as air, but it has been found that the amount of metals leached from the catalyst particles, particularly nickel, is reduced when the Catalyst is roasted at too high a temperature. . Preferred conditions for the reaction with oxygen are a temperature of less than 600 ° C., preferably between 400 and 500 ° C. The temperature can be controlled by diluting the oxygen with nitrogen or by other known methods. The catalyst treated in this way is free of substantial amounts of carbonaceous residue and the metals contained therein can be easily removed by a first aqueous leach solution. The first aqueous leach solution is a solution of ammonia and an ammonium salt. Such a solution is alkaline and preferable in terms of solubilizing vanadium and molybdenum and contains free ammonia, an effective complexing agent for nickel and cobalt. Ammonia and ammonium carbonate solutions are particularly well suited since they allow reagent to be cycled out by distillation of the enriched liquid and reabsorption in fresh or recycled aqueous solution. Is ammonium sulfate
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ein anderes bevorzugtes Ammoniumsalz für die Durchführung der Erfindung. Nickel und Kobalt sind frei von Kationen und bilden Aminkomplexe, und Molybdän und Vanadium liegen in Form von anionischen Oxidionen vor und bilden Ammoniumsalze.another preferred ammonium salt for practicing the invention. Nickel and cobalt are free from Cations and form amine complexes, and molybdenum and vanadium are in the form of anionic oxide ions and form ammonium salts.
Der Katalysatorträger der verbrauchten Katalysatorteilchen besteht häufig aus Aluminiumoxid. Mischungen aus Aluminiumoxid sowie anderen feuerfesten anorganischen Oxiden, beispielsweise Siliziumdioxid, Boroxid, Magnesiumoxid und Titanoxid, sowie Träger, die natürlich vorkommende Aluminiumoxid enthaltende Tone enthalten, beispielsweise Kaolin oder Halloysit, können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgelaugt werden.The catalyst support of the spent catalyst particles often consists of aluminum oxide. Mixtures of aluminum oxide as well as other refractory inorganic Oxides, for example silicon dioxide, boron oxide, magnesium oxide and titanium oxide, as well as carriers that are natural Occurring clays containing aluminum oxide, for example kaolin or halloysite, can according to the Process according to the invention are leached.
Es ist darauf hinzuweisen, daß der Katalysator in typischer Weise in Form von gleichmäßig geformten Teilchen, länglichen Extrudaten oder kugelförmigen Teilchen vorliegt. Andere Formen können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verarbeitet werden. Der Katalysator kann zerstoßen oder anderweitig verarbeitet werden, um seine Form vor der Anwendung der Erfindung zu verändern.It should be noted that the catalyst is typically in the form of uniformly shaped particles, elongated extrudates or spherical particles. Other shapes can be according to the invention Procedure to be processed. The catalyst can be crushed or otherwise processed to its To change shape before applying the invention.
In einem gepufferten System, wie einem Ammoniak- und Ammoniumsalzauslaugsystem, müssen zwei Faktoren für eine optimale Extraktion eingestellt werden, und zwar die Kon- ■ zentration der Auslaugspezies und der pH der Auslauglösungen. Die Lösung muß eine ausreichende Menge an Ammoniak enthalten, um das vorliegende Nickel und Kobaltkomplex zu binden, und eine ausreichende .'!enge an Ammoniumionen, um den pH zu steuern. Der pH sollte nicht niedriger als 9,5 liegen, da sonst der Gewinnungsgrad an Molybdän und Vanadium leidet, und nicht höher als 11 sein, da sonst der Wiedergewinnungsgrad an Nickel und Kobalt verschlechtert wird. Eine Konzentration an Ammo-In a buffered system, such as an ammonia and ammonium salt leach system, two factors must go into one optimal extraction can be set, namely the concentration of the ■ leaching species and the pH of the leaching solutions. The solution must contain sufficient ammonia to remove the nickel and cobalt complex present to bind, and sufficient. '! close to ammonium ions, to control the pH. The pH should not be lower than 9.5, otherwise the degree of recovery suffers from molybdenum and vanadium, and should not be higher than 11, otherwise the degree of recovery of nickel and Cobalt is deteriorated. A concentration of ammo
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niak (NH^(aq)( nachfolgend als Ammoniak bezeichnet, plus NH4 (aq), nachfolgend als Ammonium bezeichnet, von nicht mehr als 6 molar, wobei die Ammoniakkonzentration etwa der Ammoniumionenkonzentration entspricht, genügt diesen Anforderungen. Vorzugsweise weist die Lösung ein wenigstens sechsfaches Molverhältnis von Ammoniak im Vergleich zu der Menge an Kobaltionen plus Nickelionen, die aus den verbrauchten Katalysatorteilchen berechnet werden, auf. Die molare Konzentration des Ammoniumsalzesnia (NH ^ (aq) ( hereinafter referred to as ammonia, plus NH 4 (aq), hereinafter referred to as ammonium, of no more than 6 molar, the ammonia concentration approximately corresponding to the ammonium ion concentration, meets these requirements. The solution preferably has an at least six times the molar ratio of ammonia compared to the amount of cobalt ions plus nickel ions calculated from the spent catalyst particles, the molar concentration of the ammonium salt
!Ö sollte einen Wert von ungefähr 2 molar nicht übersteigen, da sonst ein Vanadiumkomplex ausfällt. Ein besonders bevorzugtes Auslaugsystem ist ein solches System, bei welchem die Ammoniakkonzentration am Anfang im wesentlichen gleich der Ammoniumionenkonzentration ist, wobei beide Spezies in ungefähr 2 molaren Konzentrationen vorliegen. ! Ö should not exceed a value of approximately 2 molar, otherwise a vanadium complex will precipitate. A particularly preferred leaching system is such a system which the ammonia concentration is initially substantially equal to the ammonium ion concentration, where both species are present in approximately 2 molar concentrations.
Es wurde festgestellt, daß die Zeitdauer der Auslaugung wichtig ist für eine maximale Kobaltausbeute. Um die Kobaltwiedergewinnung zu steigern, sollten die Katalysatorteilchen nicht in Kontakt mit der Auslaglösung während einer Zeitspanne von mehr als 15 min sein. Die Temperatur . der Auslaugung ist auch wichtig. Im allgemeinen gehen mit ansteigender Temperatur weitere beliebige Spezies . in die Lösung, eine praktische obere Grenze ist jedoch der Siedepunkt der Lösung bei Atmosphärendruck, oberhalb dessen ein Druckgefäß erforderlich ist. In der Praxis hat sich eine Temperatur zwischen ungefähr 85 und 95°C als optimal herausgestellt. Nach 15 min bei ungefähr· 850C enthält die Auslauglösung in typischer Weise mehr als 85 % des Molybdäns, ungefähr 75 % bis 80 % des Nickels, 75 bis 85 % des Vanadiums und wenigstens 45 % des Kobalts (diese Prozentzahlen beziehen sich auf die Gewicht smenge an Metall in der Lösung im Vergleich zu der Metallmenge, die sich auf dem verbrauchten KatalysatorThe leach time has been found to be important for maximum cobalt recovery. To increase cobalt recovery, the catalyst particles should not be in contact with the deposit solution for a period of time greater than 15 minutes. The temperature . the leaching is also important. In general, as the temperature rises, any other species will go. into the solution, but a practical upper limit is the boiling point of the solution at atmospheric pressure, above which a pressure vessel is required. In practice, a temperature between approximately 85 and 95 ° C has been found to be optimal. After 15 min at about · 85 0 C, the leach solution typically contains more than 85% of molybdenum, about 75% to 80% of nickel, 75 to 85% of vanadium and at least 45% of the cobalt (these percentages refer to the Weight of the amount of metal in the solution compared to the amount of metal on the spent catalyst
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vor der Auslaugung befand). Weniger als 0,1 % des Aluminiumoxids und weniger als 5 % des Eisens werden extrahiert. before leaching). Less than 0.1 % of the alumina and less than 5% of the iron is extracted.
Die einmal ausgelaugten Katalysatorteilchen werden dann aus der ersten angereicherten Flüssigkeit entfernt und mit einer zweiten wäßrigen Lösung von Schwefeldioxid kontaktiert/ die entweder durch direktes Einperlen von SOn in den Auslaugtank oder durch getrennte Herstellung einer wäßrigen Lösung von SO2 und Einführen dieser zuvor hergestellten Lösung in den Auslaugtank hergestellt wird. Die Temperatur dieser Lösung sollte zwischen 65 und 1000C und vorzugsweise zwischen 80 und 1000C liegen. Da es vorzuziehen ist, so viel Metall wie möglich mit einer möglichst geringen Lösung auszulaugen, ist es vorzuziehen, daß die zweite Lösung soweit wie möglich an S0~ gesättigt ist.The once leached catalyst particles are then contacted removed from the first-enriched liquid and a second aqueous solution of sulfur dioxide / either by direct bubbling SO n in the leaching tank or by separate preparation of an aqueous solution of SO 2 and inserting this previously prepared solution in the leach tank is established. The temperature of this solution should be between 65 and 100 ° C. and preferably between 80 and 100 ° C. Since it is preferable to leach out as much metal as possible with as little solution as possible, it is preferable that the second solution be as saturated as possible in SO ~.
Der zweimal ausgelaugte Katalysator wird dann aus der zweiten angereicherten Flüssigkeit entfernt und die darin aufgelösten Metalle durch Zugabe von Schwefelwasserstoff zu der Lösung ausgefällt. Es wurde festgestellt, daß die typischen ausgefällten Metalle aus ungefähr 5 % Nickel, ungefähr 2 %_Molybdän und Vanadium und ungefähr 35 % Kobalt bestehen, wobei sich die Prozentangaben auf die Menge beziehen, die auf dem nichtgerösteten Katalysator vorliegt. Die ausgefällten Metallsulfide werden aus der zweiten angereicherten Flüssigkeit entfernt und mit nichtgerösteten verbrauchten Katalysator vermischt. Die Mischung wird geröstet und mit Ammoniak ausgelaugt. Die Temperatur der zweiten angereicherten Flüssigkeit sollte auf einen Wert zwischen 10 und 300C vor der Ausfällung mit H9S abgesenkt werden. Eine Konzentration von ungefähr 0,1 molarem H9S in der zweiten angereicherten Flüssigkeit bedingt eine schnelle Ausfällung der gesuchten Metalle.The twice leached catalyst is then removed from the second enriched liquid and the metals dissolved therein are precipitated by adding hydrogen sulfide to the solution. The typical precipitated metals have been found to be about 5% nickel, about 2% molybdenum and vanadium, and about 35% cobalt, the percentages being based on the amount present on the unroasted catalyst. The precipitated metal sulfides are removed from the second enriched liquid and mixed with unroasted spent catalyst. The mixture is roasted and leached with ammonia. The temperature of the second enriched liquid should be lowered to a value between 10 and 30 0 C before the precipitation with H 9 S. A concentration of approximately 0.1 molar H 9 S in the second enriched liquid causes rapid precipitation of the metals sought.
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Der Aluminiumoxidträger des Katalysators neigt dazu, in die zweite wäßrige Lösung ausgelaugt zu werden. Typische Mengen können bis zu 10 % des gesamten Aluminiumoxids betragen. Da Eisen nicht durch Schwefelwasserstoif ausgefällt wird, ermöglicht die Erfindung eine einfache Abtrennung der wertvollen katalytischen Metalle von der weniger wertvollen Verunreinigungsmetallen.-The alumina support of the catalyst tends to leach into the second aqueous solution. Typical Amounts can be up to 10% of the total alumina. Because iron does not come from hydrogen sulfide is precipitated, the invention allows easy separation of the valuable catalytic metals from the less valuable contaminant metals.
Extraktion von Molybdän und VanadiumExtraction of molybdenum and vanadium
Die erste angereicherte Flüssigkeit der ammoniakalischun Auslaugung wird aufeinanderfolgend mit verschiedenen Flüssigkeitsionenaustauscherreagentien extrahiert. Die gesuchten Meta11ionen können in zwei Kategorien eingeteilt werden. In die erste Kategorie fallen Metalle der. Gruppe VIII, insbesondere Kobalt und Nickel, die in der angereicherten Flüssigkeit als Kationen vorliegen. In die zweite Kategorie EaIlen Metalle der Gruppe V und V , insbesondere Molybdän, Wolfram und Vanadium, die in de · angereicherten Flüssigkeit als Oxyanionen vorliegen. Bei der Durchführung der Erfindung in der Praxis werde \ die Oxyanionen zuerst extrahiert. Die Metalle der Gruppen V und VI werden in eine erste organische Lösung durch einen ersten Flüssigkeitsionenaustausch überführt. Die Extraktion kann direkt unter Einsatz einer angereicherten ■ Flüssigkeit aus einer Ammoniak- und Ammoniumsalzauslau jlösung durchgeführt werden. Diese Lösung weist in typischer Weise einen pH von ungefähr 10 bis 10,5 auf. Das bevorzugte organische Extraktionsmittel ist eine quate<~- näre Ammoniumverbindung der allgemeinen Formel RR 1^ Cl , worin R für Methyl steht und R1 eine Gruppe ist, die zwischeι Cg und C^2 liegt. Derartige organische Extraktionsmittel werden von der Henkel Corporation unter dem Waren-The first enriched liquid of the ammoniacal leach is extracted sequentially with various liquid ion exchange reagents. The meta11ions searched for can be divided into two categories. Metals fall into the first category. Group VIII, especially cobalt and nickel, which are present as cations in the enriched liquid. In the second category all metals of groups V and V, in particular molybdenum, tungsten and vanadium, which are present in the enriched liquid as oxyanions. In carrying out the invention in practice \ will the oxyanions extracted first. The metals of groups V and VI are converted into a first organic solution by a first liquid ion exchange. The extraction can be carried out directly using an enriched liquid from an ammonia and ammonium salt solution. This solution typically has a pH of about 10 to 10.5. The preferred organic extractant is a quaternary ammonium compound of the general formula RR 1 ^ Cl, where R is methyl and R 1 is a group between Cg and C ^ 2 . Such organic extractants are available from the Henkel Corporation under the product
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zeichen Aliquat ^ 336 und von der Sherex Chemical Co.Aliquat ^ 336 and Sherex Chemical Co.
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unter dem Warenzeichen Adogen ® 464 in den Handel gebracht und sind von der Aldrich Chemical als Methyltricaprylammoniumchlorid in unreiner Form erhältlich.marketed under the trademark Adogen® 464 and are available from Aldrich Chemical as methyltricaprylammonium chloride in impure form.
Die quaternären Ammoniumverbindungen liegen in .organischer Lösung, vorzugsweise in einer Kohlenwasserstofflösung, beispielsweise Kerosin, vor, wobei eine derartige Lösung durch einen paraffinischen Alkohol, wie Decanol, konditioniert sein kann. Das Kontaktieren der wäßrigen Phase mit dem Anionischenaustauscherreagens bewirkt eine Extraktion sowohl des Molybdäns als auch des Vanadium. Die Reaktion läßt sich im allgemeinen wie folgt wiedergeben: The quaternary ammonium compounds are in organic Solution, preferably in a hydrocarbon solution, for example kerosene, before, such Solution with a paraffinic alcohol such as decanol, can be conditioned. Contacting the aqueous phase with the anion exchange reagent causes one Extraction of both molybdenum and vanadium. The reaction can generally be expressed as follows:
MaY~ + y_ R A R Ma + AX~ ,Ma Y ~ + y_ RAR Ma + A X ~,
XX
wobei χ und y kleine ganze Zahlen sind, die in typischer Weise zwischen 0 und 10 liegen, und M jedes Metalloxyanion der Gruppe V oder VI bedeutet, während R jeder organische Substituent ist, welcher das quaternäre Amin in ausreichendem Maße hydrophob macht. Es wurde festge-where χ and y are small integers in typical Way, between 0 and 10, and M is any group V or VI metal oxyanion, while R is any organic substituent, which is the quaternary amine makes it sufficiently hydrophobic. It was fixed
(S)
stellt, daß dann, wenn Aliquat 336 das Änionenaustauscherreagens ist, die Extraktion dazu neigt, durch Molybdän
im Gleichgewicht begrenzt ζμ werden. In der Praxis hat es sich herausgestellt, daß die Verwendung von Viel-Stufenextraktionseinheiten
eine leichtere Extraktion von Molybdän als Einstufenextraktionen bewirkt.(S)
indicates that when Aliquat 336 is the anion exchange reagent, the extraction tends to be limited by molybdenum in equilibrium ζμ. In practice it has been found that the use of multi-stage extraction units results in an easier extraction of molybdenum than single-stage extractions.
Strippen und Wiedergewinnung des Vanadiums und des MolybdänsStripping and recovery of vanadium and molybdenum
Die Metalle werden anschließend aus der organischen Phase in die wäßrige Phase mittels einer wäßrigen Lösung von Bicarbonat oder Carbonat oder von anderen Anionen gestrippt. Eine bevorzugte Stripplösung ist eine gesättig-The metals are then from the organic phase in the aqueous phase by means of an aqueous solution of Bicarbonate or carbonate or stripped of other anions. A preferred stripping solution is a saturated
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te wäßrige Lösung von Ammoniumbicarbonat und besitzt einen pH von ungefähr 8 und eine Temperatur von ungefähr 0 bis 3O0C. Es wurde festgestellt, daß das Strippen durch das Vanadium begrenzt zu sein scheint. Weiß man, daß Vanadium vorliegt, dann ist eine Bicarbonatstripplösung besonders :ut geeignet zum Abstrippen von Vanadium aus der organischen Phase.te aqueous solution of ammonium bicarbonate, and has a pH of about 8 and a temperature of about 0 to 3O 0 C. It has been found that the stripping appears to be limited by the vanadium. If one knows that vanadium is present, then a bicarbonate stripping solution is particularly suitable for stripping vanadium from the organic phase.
Sieht das Gesamtverfahren die Auslaugung von verbrauchten Katalysatoren mit einer wäßrigen Lösung von Ammoniak und einem Ammoniumsalz vor, dann ist es vorzuziehen, daß die Stripplösung eine gesättigte Lösung von Ammoniumbicarbonat ist. Auf diese Weise werden keine neuen Ioner, in die Ströme eingeführt, was eine leichte Rezyklierur.g der Ströme zu früheren Stufen des Verfahrens ermöglicht. Ammonium wird bevorzugt, da Ammoniummetavanadat ein bevorzugtes Produkt dieses Verfahrens ist.The overall process sees the leaching of consumed Catalysts with an aqueous solution of ammonia and an ammonium salt before, then it is preferable that the stripping solution is a saturated solution of ammonium bicarbonate. In this way no new Ions, introduced into the streams allowing easy recycling of the streams to earlier stages of the process. Ammonium is preferred as ammonium metavanadate is a preferred product of this process.
Liegt Vanadium vor, dann kann es aus der wäßrigen Lösung durch Einstellen ihres pH auf ungefähr 7 durch Zugabe von konzentrierter HCl gewonnen werden. Chloridionen haben sich als wichtig für die Kinetik der Vanadiummetavanadatausfällung erwiesen (vgl. Zhurnal Prikladnoi Khimii, 43, Seiten 949-954, 1970). Überschüssiges Ammoniumchlorid wird der wäßrigen Lösung zugesetzt und etwa nichtaufgelöstes Ammoniumchlorid wird durch Filtration entfernt, wobei eine gesättigte Ammoniumchloridlösung erhalten wird. Die Lösung wird auf 75 bis 8O0C während 20 min erwärmt, dann langsam während einer Zeitspanne von ungefähr 30 min auf ungefähr 300C abgekühlt. Die Lösung wird weiter auf ungefähr 00C während 3 h abgekühlt. Kristalle werden,während sich die Lösung in kaltem Zustand befindet, durch Filtration gesammelt und mit kaltem H^O gewaschen.If vanadium is present, it can be recovered from the aqueous solution by adjusting its pH to about 7 by adding concentrated HCl. Chloride ions have proven to be important for the kinetics of vanadium metavanadate precipitation (cf. Zhurnal Prikladnoi Khimii, 43, pages 949-954, 1970). Excess ammonium chloride is added to the aqueous solution and any undissolved ammonium chloride is removed by filtration to give a saturated ammonium chloride solution. The solution is heated to 75 to 8O 0 C for 20 min, then slowly cooled to about 30 min 0 C for a period of about 30th The solution is cooled further to approximately 0 ° C. for 3 h. Crystals are collected by filtration while the solution is in the cold state and washed with cold H2O.
Die "erhaltene wäßrige Losu.kj kann entweder Molybdän oder Wolfram oder überhaupt kei:ie Metalle enthalten. Das Molybdän oder Wolfram können du.-ch Herabsetzen des Volumens der Lösung, bis sich die Metalle abzuscheiden beginnen, gewonnen werden. Die Ausfällung kann durch Zugabe eines .The "obtained aqueous Losu.kj can either molybdenum or Tungsten or no metals at all. The molybdenum or tungsten can du.-ch lowering the volume of the Solution until the metals begin to separate out can be obtained. The precipitation can be achieved by adding a.
geeigneten Ions zur Bildung eines weniger löslichen Salzes, gefördert werden, beispielsweise kann Kalzxumhydroxid
zugesetzt werden, um das weniger lösliche Kalziummolybdat auszufällen.
10suitable ions to form a less soluble salt, for example calcium hydroxide can be added to precipitate the less soluble calcium molybdate.
10
Die Metalle der Gruppe VIII, die sich noch in der ersten angereicherten Lösung befinden, werden jeweils selektiv in eine organische Lösung durch Reihenfiüssigkeitsionenaustausch überführt. Jede auf diese Weise gebildete organische Lösung wird dann gestrippt, wobei eine wäßrige Lösung erhalten wird, welche das Metall der 20. Gruppe VIII enthält. Die überwiegendsten Metalle der Gruppe der Hydroentschwefelungs- oder Hydroentmetallisierungskatalysatoren, die in der angereicherten Flüssiakeit vorliegen, sind. Nickel und Kobalt.The metals of group VIII, which are still in the first enriched solution, are each selectively converted into an organic solution by serial liquid ion exchange convicted. Any organic solution thus formed is then stripped, whereby an aqueous solution containing the 20th Group VIII metal is obtained. The most prevalent metals in the group hydrodesulphurisation or hydrodesulphurisation catalysts, which are present in the enriched liquid, are. Nickel and cobalt.
Nickel wird mit einem organischen Nickelextraktionsmittel extrahiert. Bevorzugte organischen Extraktionsmittel sind Oxime. Die Hydroxyoximkomponente entspricht der allgemeinen FormelNickel is extracted with an organic nickel extractant. Preferred organic extractants are oximes. The hydroxyoxime component corresponds to the general formula
OH MOH
·'—C - r-n' OH MOH
· '—C - r-n'
R' 'R ''
worin R, R' und R" aus einer Vielzahl von organischen Kohlenwasserstoffresten, wie aliphatischen festen undwherein R, R 'and R "are selected from a variety of organic hydrocarbon radicals such as aliphatic solid and
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33339323333932
Alkylarylresten, bestehen kann: R" kann auch Wasserstoff sein. Vorzugsweise sind R und R1 nichtgesättigte Kohlen- ■ Wasserstoffe oder verzweigte Alkylgruppen, die ungefähr I 6 bis ungefähr 20 Kohlenstoffatome enthalten. R und R1 sind vorzugsweise gleich. Ferner steht vorzugsweise R" für Wasserstoff oder ungesättigte Kohlenwasserstoffoder verzweigte Alkylgruppen, die ungefähr 6 bis 20 Kohlenstoff atome enthalten.Alkylaryl radicals, can consist: R "can also be hydrogen. Preferably, R and R 1 are unsaturated hydrocarbons or branched alkyl groups which contain about I 6 to about 20 carbon atoms. R and R 1 are preferably the same. represents hydrogen or unsaturated hydrocarbon or branched alkyl groups containing about 6 to 20 carbon atoms.
Geeignete Oxime werden beispielsweise in den US-PSSuitable oximes are described, for example, in US Pat
3 224 873, 3 592 775, 3 455 680, 3 428 499, 3 276 863 und 3 197 274 beschrieben. Ein besonders geeignetes Extru-' sionsmittel besteht aus 2-Hydroxy-4-nonylbenzophenoxi:u, welches ein primäres Extraktionsmittel in einer Zubereitung ist, die auch ein CK-Hydroxyoxim enthält und von3,224,873, 3,592,775, 3,455,680, 3,428,499, 3,276,863, and 3,197,274. A particularly suitable extrusion agent consists of 2-hydroxy-4-nonylbenzophenoxy: u, which is a primary extraction agent in a preparation which also contains a CK -hydroxyoxime and of
ig) der Henkel Corporation unter dem Warenzeichen LIJC^ 64N in den Handel gebracht wird. Erwähnt sei ferner 8-Diethyl-7-hydroxy-5-dodecanonoxim, welches das primäre Extraktionsmittel in einer Zubereitung ist, die von der Henkel Corporation unter dem Warenzeichen LIlC 63 verkauft wird, und 2-Hydroxy-4-dodecylbenzophenoxim, welches das primäre Extraktionsmittel in einer Zubereitung ist, die ebenfalls ein ^'-Hydroxyoxim enthält und von der Henkel Οig) by Henkel Corporation under the trademark LIJC ^ 64N. Also of note are 8-diethyl-7-hydroxy-5-dodecanone oxime, which is the primary extractant in a formulation sold by Henkel Corporation under the trademark LIIC 63, and 2-hydroxy-4-dodecylbenzophenoxime, which is the primary extractant is in a preparation that also contains a ^ '- hydroxyoxime and from the Henkel Ο
wird.will.
kel Corporation unter dem Warenzeichen LIX 64 verkauftkel Corporation under the trademark LIX 64
Das bevorzugte Extraktionsmittel besteht aus LIX^ 64N. Dieses Mittel enthält ungefähr 46 bis 50 % ß-Hydroxybenzophenoxim und ungefähr 1 bis 2 % eines aliphatischen »Λ-Hydroxyoxims in einem Kohlenwasserstoffverdünnungsmittel, wie Kerosin. Dieses Extraktionsmittel bewirkt eine nahezu quantitative Extraktion von Nickel und gewährleistet einen sehr hohen Abtrennungsgrad bezüglich Nickel (II) gegenüber Kobalt (III).The preferred extractant consists of LIX ^ 64N. This agent contains about 46 to 50% β-hydroxybenzophenoxime and about 1 to 2% of an aliphatic »Λ-Hydroxyoxime in a hydrocarbon diluent like kerosene. This extractant causes an almost quantitative extraction of nickel and ensures a very high degree of separation with respect to Nickel (II) versus cobalt (III).
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Nickel wird aus dem Extraktionsmittel durch jede geeignete Stripplösung, beispielsweise Schwefelsäure, abgestrippt. Nickel is stripped from the extractant by any suitable stripping solution such as sulfuric acid.
Kobalt wird anschließend bei der Durchführung der Reihenextraktion extrahiert. Das Kobalt in der angereicherten Flüssigkeit liegt in dem dreiwertigen Oxidationszustand vor und muß in den zweiwertigen Oxidationszustand reduziert v/erden, bevor es sich leicht durch herkömmliche Kobaltextraktionsmittel extrahieren läßt. Kobalt (III) wird in zweckmäßiger Weise zu Kobalt (II) durch Kontaktieren der Kobalt(III)-Lösung mit Kobaltmetall reduziert. Eine Form des Kobaltmetalls für diese Reduktion besteht v aus Kobaltschrot.Cobalt is then extracted when performing the serial extraction. The cobalt in the enriched liquid is in the trivalent oxidation state and must be reduced to the divalent oxidation state before it can be easily extracted by conventional cobalt extractants. Cobalt (III) is conveniently reduced to cobalt (II) by contacting the cobalt (III) solution with cobalt metal. A form of cobalt metal for this reduction is v cobalt meal.
Das Kobalt (II) wird dann πι it einem Extraktionsmittel, das ein Metallchelierungs-ß-diketonextraktionsmittel enthält, extrahiert. Ein bevorzugtes Extraktionsmittel ist das ß-Diketon der FormalThe cobalt (II) is then πι it an extractant, which is a metal chelating ß-diketone extractant contains, extracted. A preferred extractant is the ß-diketone of the formal
worin η für 1 bis 4 steht, m 0, 1 oder 2 ist und R eine Alkylgruppe mit 1 bis 25 Kohlenstoffatomen bedeutet. Die Verbindungen und ihre Herstellung werden in der US-PS 4 152 396 beschrieben und werden von der Henkel Chemical unter dem Warenzeichen LIX 51 in den Handel gebracht.wherein η is 1 to 4, m is 0, 1 or 2 and R is a Denotes an alkyl group having 1 to 25 carbon atoms. The compounds and their preparation are described in U.S. Pat 4,152,396 and are marketed by Henkel Chemical under the trademark LIX 51.
Andere organische Kobalt (II)-Extraktionsmittel sind die Oxime, Dioxime und Diketone, wie sie vorstehend als Nikkelextraktionsmittel beschrieben worden sind. Wird das gleiche Extraktionsmittel· sowohl für Kobalt als auch fürOther organic cobalt (II) extractants are the oximes, dioximes and diketones, as described above as nickel extractants have been described. Will be the same extractant · for both cobalt and for
G5 Nickel verwendet, dann kann die "Selektivität durch denIf G5 uses nickel, the "selectivity" can be achieved by the
BAD ORIGINAL C0PY \ BAD ORIGINAL C0PY \
-21-1. Oxidationssustand des Kobalts eingestellt werden.-21-1. The oxidation state of the cobalt can be set.
In geeigneter Weise wird das Metallchelierungs-ß-diketonextraktionsmittel in Kerosin mit ungefähr 10 bis 15 % eines Konditionierungsmittels aufgelöst. In vorteilhafter Weii;e besteht das Konditionierungsmittel aus einem Alkohol, der ungefähr 10 Kohlenstoffatome enthält, wobei Decanol bevorzugt wird. Ein bevorzugter Kohlenwasserstoff ist Kerosin. Ein Beispiel für einen bevorzugten Kohlenwasserstoff ist Kermac ^ 470B, das von der Kerr-McGee in den Handel gebracht wird. Das Verhältnis von Metallchelierungs-ß-diketon zu dem Alkohol zu dem zu verwendenden Kohlenwasserstoff richtet sich nach verschiedenen Gesichtspunkten, beispielsweise der Geschwindigkeit und der Vollständigkeit der Phasentrennungen sowie der Konzentration des Kobalt in der zu extrahierenden Flüssigkeit. Werden Decanol und Kermac4* 470B als Alkohol bzw. Kohlenwasserstoff ausgewählt, dann beträgt die optimale Decanolkonzentration ungefähr 15 Volumenprozent, wobei eine Konzentration zwischen ungefähr 10 und 20 Volumenprozent zweckmäßig ist.Suitably, the metal chelating β-diketone extractant is dissolved in kerosene with about 10 to 15% of a conditioning agent. Advantageously, the conditioning agent consists of an alcohol containing about 10 carbon atoms, with decanol being preferred. A preferred hydrocarbon is kerosene. An example of a preferred hydrocarbon is Kermac ^ 470B, marketed by Kerr-McGee. The ratio of metal chelating ß-diketone to the alcohol to the hydrocarbon to be used depends on various aspects, for example the speed and completeness of the phase separations and the concentration of cobalt in the liquid to be extracted. If Decanol and Kermac 4 * 470B are selected as alcohol and hydrocarbon, respectively, then the optimal decanol concentration is approximately 15 percent by volume, with a concentration between approximately 10 and 20 percent by volume being appropriate.
Die maximale Beladungskapazität des Kobalt(II) auf der 5 volumenprozentigen ß-Diketonextraktionslösung beträgt ungefähr 2,6 g pro Liter. Jenseits dieses Wertes beginnt eine Ausfällung in der organischen Phase. Eine organische Lösung, die ungefähr 5 Volumen-% des ß-Diketonextraktionsmittels enthält, ist in typischer Weise ausreichend, um das ganze Kobalt aus einer ammoniakalischen Auslauglösung der verbrauchten Katalysatoren zu entfernen. Es ist daher vorzuziehen, wenn die organische Extraktionsmittellösung für die verbrauchten Katalysatoren ungefähr 5 Volumenprozent ß-Diketon und ungefähr 15 Volumenprozent Decanol sowie ungefähr 75 bis 85 Volumenprozent Kermac0 47 0B enthält. In geeigneter Weise wird die Extraktionsstufe bei einer Temperatur zwischen ungefähr ZimmertemperaturThe maximum loading capacity of cobalt (II) on the 5 percent by volume ß-diketone extraction solution is approximately 2.6 g per liter. Beyond this value, precipitation begins in the organic phase. An organic solution containing about 5% by volume of the β-diketone extractant is typically sufficient to remove all of the cobalt from an ammoniacal leach solution of the spent catalysts. It is therefore preferable if the organic extractant solution for the spent catalysts contains approximately 5 percent by volume ß-diketone and approximately 15 percent by volume decanol and approximately 75 to 85 percent by volume Kermac 0 47 0B. Suitably the extraction step is carried out at a temperature between about room temperature
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und ungefähr 400C sowie in einer oder in zwei Stufen einer Gegenstromextraktion ausgeführt. Das Beladen einer ß-Diketonextraktionslösung nit Kobalt(II) ist stark pH-abhängig. Kobalt(II)-Beladung beginnt in schwachsauren Lösungen, wobei die maximale Beladung zwischen einem pH von 7,5 und 9,5 erfolgt. Die pH-Einstellung durch Verdampfen des Ammoniaks aus der wäßrigen Auslaugflüssigkeit vor der Extraktion von Nickel erleichtert daher eine Kobalt(II)-Extraktion. Erforderlichenfalls kann der pH zu diesem Zeitpunkt durch Zugabe von Schwefelsäure oder Ammoniumhydroxid weiter eingestellt werden, und zwar in Abhängigkeit davon, ob der pH nach oben oder nach unten eingestellt werden muß. Es wurde gefunden, daß Extraktionen in Lösungen mit weniger als 50 g/l Ammoniakkonzentration günstig sind.and about 40 0 C and carried out in one or in two stages of a countercurrent extraction. The loading of a ß-diketone extraction solution with cobalt (II) is strongly pH-dependent. Cobalt (II) loading begins in weakly acidic solutions, with the maximum loading occurring between a pH of 7.5 and 9.5. Adjusting the pH by evaporating the ammonia from the aqueous leach liquor prior to the extraction of nickel therefore facilitates cobalt (II) extraction. If necessary, the pH at this point can be further adjusted by adding sulfuric acid or ammonium hydroxide, depending on whether the pH needs to be adjusted up or down. It has been found that extractions in solutions with less than 50 g / l ammonia concentration are beneficial.
Die organische Phase, die Kobalt enthält, kann nach verschiedenen alternativen Methoden gestrippt werden. Eine herkömmliche Strippmethode, die häufig angewendet wird, ist das Strippen des Kobalts mit Schwefelsäure zur Gewinnung von Kobaltsulfat in wäßriger Phase. Eine andere geeignete Strippmethode ist die Verwendung einer Ammoniak- und Ammoniumsalzlösung zum Strippen von Kobalt aus der organischen Phase. Eine weitere Methode ist die Zugabe von anderen Metallionen, beispielsweise Kupfer(II) oder Nickel(II), um das Kobalt aus dem organischen Extraktionsmittel zu entfernen und in eine wäßrige Lösung zu überführen .The organic phase, which contains cobalt, can be stripped by various alternative methods. One The traditional stripping method that is widely used is the stripping of the cobalt with sulfuric acid for recovery of cobalt sulfate in the aqueous phase. Another suitable stripping method is the use of an ammonia and ammonium salt solution for stripping cobalt from the organic phase. Another method is adding of other metal ions, for example copper (II) or nickel (II), in order to remove the cobalt from the organic extractant and to convert it into an aqueous solution .
Die wäßrigen Lösungen der Metalle der Gruppe VIII, die erfindungsgemäß erzeugt werden, können weiter zur Erzeugung von reinem Metall oder eines Salzes, das direkt zur Bildung eines neuen Katalysators verwendet werden kann, verarbeitet werden. Nickel oder Kobalt kann elektrisch oder direkt durch Wasserstoffgas reduziert werden. DieThe aqueous solutions of the Group VIII metals that are produced in accordance with the invention can be further used to produce pure metal or a salt which can be used directly for Formation of a new catalyst can be used, processed. Nickel or cobalt can be electrical or be reduced directly by hydrogen gas. the
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wäßrigen Lösungen von Nickel oder Kobalt können direkt als Metallquelle zur Imprägnierung von neuen Katalysatcren verwendet werden.Aqueous solutions of nickel or cobalt can be used directly as a metal source for the impregnation of new catalysts be used.
Nachfolgend werden die Zeichnungen näher erläutert.The drawings are explained in more detail below.
Fig. 1 zeigt im Detail die Auslaugstufen gemäß vorliegender Erfindung. Verbrauchter Katalysator wird bei 400 bis 6000C geröstet. Der geröstete Katalysator wird dann mit einer wäßrigen Lösung, die soFig. 1 shows in detail the leaching stages according to the present invention. Spent catalyst is roasted at 400 to 600 0 C. The roasted catalyst is then mixed with an aqueous solution that is so
wohl Ammoniak als auch ein Ammoniumsalz enthält, kontaktiert. Die "Temperatur dieser Auslaugung wird bei ungefähr 90°C gehalten. Die erste angereicherte Flüssigkeit wird in der in Fig. 1 gezeigten Weise weiter verarbeitet. Der einmal ausgelaugte Kaprobably contains ammonia and an ammonium salt. The "temperature of this leaching" will be held at about 90 ° C. The first enriched liquid is in the manner shown in FIG further processed. The once worn out Ka
talysator wird mit einer gesättigten Lösung von Schwefeldioxid zwischen 65 und 1000C und vorzugsweise zwischen 80 und 1000C kontaktiert. Die zwiite angereicherte Flüssigkeit wird von den zweimil . ausgelaugten Katalysatoren, die weggeworfen werden, entfernt. Die zweite angereicherte Flüssigkeit wird.dann mit dem Wasserstoff kontaktiert, wobei die Metalle aus der Lösung ausgefällt werden. Die ausgefällten Metalle bestehen in erster Linie aus Kobalt und Molybdän. Die ausgefälltentalysator is contacted with a saturated solution of sulfur dioxide 65-100 0 C and preferably between 80 and 100 0 C. The second enriched liquid is from the two-mil. removed catalytic converters that are discarded. The second enriched liquid is then contacted with the hydrogen, precipitating the metals from solution. The precipitated metals consist primarily of cobalt and molybdenum. The precipitated
Sulfide werden erneut der Röststufe zugesetzt und erneut geröstet und dann erneut mit der ammoniakalischen Lösung ausgelaugt. Auf diese Weise wird im wesentlichen das ganze Kobalt wiedergewonnen, ferner ein ammoniakalischer Strom, der für dieSulphides are again added to the roasting stage and roasted again and then again with the ammoniacal one Solution drained. In this way, essentially all of the cobalt is recovered, furthermore an ammoniacal current, which for the
Weiterverarbeitung eingesetzt werden kann.Further processing can be used.
Fig. 2 zeigt das gesamte Fließschema gemäß vorliegendor Erfindung. Metalle werden aus verbrauchten Kat;;-lysatoren, von denen man weiß, daß sie Kobalt,Fig. 2 shows the entire flow diagram according to the present invention Invention. Metals are made from used Kat ;; - analyzers, which are known to be cobalt,
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Nickel, Molybdän und Vanadium enthalten, entfernt.Containing nickel, molybdenum and vanadium.
Der Katalysator wird zuerst geröstet und in der beschriebenen Weise ausgelaugt. Die erste angereicherte Flüssigkeit wird dann mit einem quaternären. Amin extrahiert, wobei zwei erste Ströme erhalten werden, und zwar ein organischer Strom, der Molybdän und Vanadium enthält, und ein wäßriger Strom, der Kobalt und Nickel enthält. Der erste organische Strom wird mit einer wäßrigen Lösung von Ammoniumbicarbonat gestrippt. ChlorwasThe catalyst is first roasted and leached in the manner described. The first enriched Fluid then becomes a quaternary. Amine extracted, two first streams can be obtained, namely an organic stream containing molybdenum and vanadium, and an aqueous one Electricity containing cobalt and nickel. The first organic stream is mixed with an aqueous solution stripped of ammonium bicarbonate. Chlorwas
serstoff säure wird der wäßrigen Stripplösung zugesetzt und Ammoniummetavanadat ausgefällt. Das Volumen der Lösung wird dann herabgesetzt und Ammoniummolybdat ausgefällt.Hydrogen acid is added to the aqueous stripping solution and ammonium metavanadate precipitated. The volume of the solution is then reduced and ammonium molybdate failed.
überschüssiges Ammoniak wird aus dem ersten wäßrigen Strom durch Erhitzen der Lösung entfernt. Die zurückbleibende erste angereicherte Flüssigkeit wird der Einwix-kung von Luft ausgesetzt, um zu gewährleisten, daß sich das Kobalt in dem dreiwertigen Oxidationszustand befindet. Es wird dann mit L1ä%4N extrahiert, wobei das Nickel entfernt wird und zwei zweite Ströme erhalten werden, und zwar ein wäßriger Strom, der Kobalt sowie evtl. Verunreinigungen enthält sowie ein organischer Strom, der Nickel enthält. Die zweite organische Lösung wird dann mit Schwefelsäure gestrippt, wobei eine saure Nickel enthaltende Sulfatlösung erhalten wird. Das Kobalt in dem zweiten wäßrigen Strom wird über Kobaltschrot reduziert und mit LIX 51 extrahiert, wobei zwei dritte Ströme erhalten werden, und zwar ein wäßriger und ein.organischer Strom.Excess ammonia is removed from the first aqueous stream by heating the solution. The remaining first-enriched liquid is the Einwix - kung exposed to air, in order to ensure that the cobalt is in the trivalent oxidation state. It is then extracted with L1-% 4N, the nickel being removed and two second streams being obtained, namely an aqueous stream containing cobalt and any impurities and an organic stream containing nickel. The second organic solution is then stripped with sulfuric acid to give an acidic nickel-containing sulfate solution. The cobalt in the second aqueous stream is reduced over cobalt meal and extracted with LIX 51, two third streams being obtained, namely an aqueous and an organic stream.
Der dritte wäßrige Strom wird erneut der Auslaugstufe zugeführt, die an Ammoniak angereichert ist, das bei der q: Arnmoniakdestillationsstufe entfernt v/orden ist. Der drit-The third aqueous stream again becomes the leach stage supplied, which is enriched in ammonia, which is removed from the q: ammonia distillation stage. The third
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-1 te organische Strom wird mit einer Lösung von Ammoniak unter Ammoniumcarbonat gestrippt.- The 1st organic stream is stripped with a solution of ammonia under ammonium carbonate.
Unter Anwendung des in Fig. 1 gezeigten Fließschemas wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, das vollständig
mit einer ammoniakalisehen Auslaugung verträglich
ist. Daher sollte die angereicherte Flüssigkeit aus der Auslaugung in einer wäßrigen ammoniakalischen
Lösung vorliegen.
10Using the flow sheet shown in Figure 1, a process is provided which is fully compatible with ammoniacal leaching. Therefore, the enriched liquor from the leach should be in an aqueous ammoniacal solution.
10
Die folgenden Beispiele erläutern die verschiedenen erfindungsgemäßen Stufen.The following examples illustrate the various examples according to the invention Stages.
Dieses Beispiel zeigt die ammoniakalisehe Auslaugstufe ■ gemäß vorliegender Erfindung.This example shows the ammoniacal leaching stage ■ according to the present invention.
Ein verbrauchter Hydroentschwefelungskatalysator, der 1,45 Gew.-% Kobalt und 6,75 Gew.-% Molybdän enthält, wird aus einer Pilot-Anlage erhalten. Die Katalysatorteilchen enthalten zusätzlich zu den katalytischen Metallen 1,62 Gew.-% Nickel und 6,24 Gew.-% Vanadium sowie 9,86 Gew.-% kohlenwasserstoffartige Abscheidungen und 12,3 Gew.-% Schwefel.A spent hydrodesulfurization catalyst that Contains 1.45% by weight cobalt and 6.75% by weight molybdenum, is obtained from a pilot plant. The catalyst particles contain metals in addition to the catalytic 1.62% by weight nickel and 6.24% by weight vanadium and 9.86% by weight hydrocarbon-like deposits and 12.3 wt% sulfur.
Die Katalysatorteilchen werden in einem Bett mit eines: Tiefe von ungefähr 19 mm bei 3100C 3 h lang geröstet und dann bei 438°C während 3 h. Die Temperatur übersteigt niemals 4500C. Nach Beendigung des Röstens hab.in die Teilchen 10,2 Gew.-S ihres ursprünglichen Gewichtes verloren. Dieser Gewichtsverlust ist auf die Oxidi-The catalyst particles are in a bed with a: mm depth of about 19 for 3 hours and then roasted h at 438 ° C for 3 h at 310 0 C. The temperature never exceeds 450 0 C. Upon completion of the roasting hab.in the particles 10.2 parts by weight S lost its original weight. This weight loss is due to the
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dation und den anschließenden Verlust von. Kohlenstoff und Schwefel an die Atmosphäre zurückzuführen.dation and the subsequent loss of. carbon and returning sulfur to the atmosphere.
Eine Auslauglösung wird hergestellt durch Auflösen von 179 g (NH.)„CO- in 1 1 einer wäßrigen 2M Lösung von NH4OH. 98 g Katalysatorteilchen, die in der vorstehend beschriebenen Weise geröstet worden sind, werden in einen 5 1 Kolben gegeben, der auf 850C erhitzt wird. Aliquots werden alle 5 min entnommen und durch ICP (Inductively Coupled Plasma) zur Bestimmung des Metallgehaltes analy- ' siert.A leach solution is prepared by dissolving 179 g (NH.) “CO- in 1 liter of an aqueous 2M solution of NH 4 OH. 98 g of catalyst particles that have been roasted in the manner described above, are placed in a 5 1 flask is heated to 85 0 C. Aliquots are taken every 5 minutes and analyzed by ICP (inductively coupled plasma) to determine the metal content.
Die Tabelle I zeigt die Ergebnisse. 15Table I shows the results. 15th
73
3573
73
35
86
H 6rf 6
86
H 6
76 5^774 zo
76 5 ^ 7
10 ■ j
10
47
4447
47
44
Die Konzentrationen an Nickel, Molybdän und Vanadium in der Auslaugflüssigkext nehmen mit dem Verlauf der Zeit zu, die Konzentration an Kobalt nimmt jedoch nach ungefähr 10 min ab. Die Auslaugzeit kann zur Erhöhung der Menge an dem gesuchten Metall variiert werden. Da Phosphor die Verarbeitung der Auslaugflüssigkeit beeinflussen kann und kein wertvolles zu gewinnendes Metall ist, wird die Auslaugung vorzugsweise abgestoppt, wenn die Lösung geringe Mengen an Phosphor enthält. Wenn auch im Falle dieses Beispiels bei 850C ausgelaugt wird, so können dennoch die verbrauchten Katalysatoren bei jeder Tem-The concentrations of nickel, molybdenum and vanadium in the leach liquor increase with the passage of time, but the concentration of cobalt decreases after approximately 10 minutes. The leach time can be varied to increase the amount of metal sought. Since phosphorus can affect the processing of the leach liquor and is not a valuable metal to be recovered, the leaching is preferably stopped when the solution contains small amounts of phosphorus. Even in the case when this example is leached at 85 0 C, the spent catalysts can still at any tem-
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peratur zwischen 750C und dem Siedepunkt der Lösung ausgelaugt werden, wobei jedoch die Auslaugung vorzugsweise zwischen 85 und 950C durchgeführt wird.temperature of the solution be leached between 75 0 C and the boiling point, but the leaching is carried out preferably between 85 and 95 0 C.
Dieses Beispiel zeigt eine andere anunoniakalische Auslaugung gemäß vorliegender Erfindung. 10This example shows another anunoniacal leach according to the present invention. 10
Verbrauchter Hydroentschwefelungskatalysator, der 1,4 Gew.-% Kobalt, 6,3 Gew.-% Molybdän, 2,2 Gew.-% Nickel und 4,2 Gew„-% Vanadium enthält, wird 2 h lang bei 4270C unter einem leichten Luftstrom geröstet. Nachdem im wesentlichen der ganze kohlenstoffhaltige und schwefelhaltige Rückstand abgebrannt worden ist, wird das Rosten abgestoppt. Nachdem die Teilchen abgekühlt worden sind, werden sie in 1 1 einer Lösung eingebracht, die durch Auflösen von 200 g (NH4J2CO3 in 1 1 einer wäßrigen 2M ΝΗ,ΟΗ-Lösung hergestellt worden ist.Spent hydrodesulfurization catalyst, which contains 1.4% by weight of cobalt, 6.3% by weight of molybdenum, 2.2% by weight of nickel and 4.2% by weight of vanadium, is kept at 427 ° C. for 2 hours roasted in a gentle stream of air. After essentially all of the carbonaceous and sulfurous residue has been burned off, rusting is stopped. After the particles have been cooled, they are introduced into 1 l of a solution which has been prepared by dissolving 200 g (NH 4 I 2 CO 3 in 1 l of an aqueous 2M ΝΗ, ΟΗ solution.
Die Lösung wird -auf ihren Metallgehalt nach 20 min und
180 min analysiert. Die Ergebnisse gehen aus der Tabelle II hervor.
25The solution is analyzed for its metal content after 20 minutes and 180 minutes. The results are shown in Table II.
25th
Zeit (min)Time (min)
20 30 1-.J020 30 1-.J0
■ρn / A
■ ρ
0 7■; y
0 7
31 33 i'i 71
31 33
Man sieht, daß mit einer merklichen Zunahme der Zeit-.35 spanne der Auslaugung mehr Nickel, Molybdän und Vana-It can be seen that with a marked increase in the leaching time, more nickel, molybdenum and vanadium
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-28--28-
dium gewonnen werden, wobei jedoch die Ausbeute an Kobalt beträchtlich abfällt.dium can be obtained, but the cobalt yield drops considerably.
Dies ist ein anderes Beispiel für eine erfindungsgemäße ammoniakalische Auslaugung.This is another example of one according to the invention ammoniacal leaching.
Verbrauchte Hydroprocessincj-Katalysatorteilchen werden bei verschiedenen Temperaturen geröstet und dann in eine Lösung von 1M (NH4J3CO3, aufgelöst in einer 22t NH4OH-Lösung, eingebracht, mit Ausnahme des Versuchs bei 8500C, bei welchem eine 0,5M (NH4) .,CC^-Lösung in einer 2M NH4OH-Lösung verwendet wird. Aliquots der Lösungen werden nach 15 min und 180 min entfernt und durch ICP auf den Metallgehalt untersucht. Die Ergebnisse gehen aus der Tabelle III hervor.Spent Hydroprocessincj catalyst particles are roasted at various temperatures and then 4 OH solution is introduced into a solution of 1M (NH 4 J 3 CO 3 dissolved in a 22t NH, with the exception of the test at 850 0 C, in which a 0, 5M (NH 4 )., CC ^ solution is used in a 2M NH 4 OH solution. Aliquots of the solutions are removed after 15 minutes and 180 minutes and examined for metal content by ICP. The results are shown in Table III.
RösttemperaturRoasting temperature
Mo
Ni
VCo
Mon
Ni
V
74
46
7326th
74
46
73
89
28
10734
89
28
107
89
71
6848
89
71
68
97
83
8731
97
83
87
70
45
7046
70
45
70
81
19
10332
81
19th
103
52
8
8032
52
8th
80
62
21
8115th
62
21
81
Die Werte stellen % der in die Lösung extrahierten Metalle dar, und zwar im Vergleich zu dem Metallgehalt auf dem nichtausgelaugten Katalysator.The values represent % of the metals extracted into the solution compared to the metal content on the non-leached catalyst.
Die Nickelwiedergewinnung Leidet, wenn die nösttempera-Nickel recovery suffers when the
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tur der verbrauchten Kataiysatorteilchen auf Werte oberhalb 6000C erhöht wird. Keines der Metalle wird in der Lösung in einem größerem Ausmaße nach eincan Rösten bei Temperaturen von mehr als 427°C ausgelaugt, als dies nach einem Rösten bei 427°C der Fall ist. Die Kobaltgewinnung ist im. allgemeinen besser nach 15 min bei jeder Rösttemperatur als nach 180 min bei der gleichen Rösttemperatur. Es ist im allgemeinen am zweckmäßigsten, die Auslaugung gemäß vorliegender Erfindung nach ungefähr 1 h abzustoppen.ture of the used Kataiysatorteilchen to values above 600 0 C is increased. None of the metals in the solution are leached to a greater extent after roasting at temperatures greater than 427 ° C than is the case after roasting at 427 ° C. Cobalt extraction is in. generally better after 15 minutes at any roasting temperature than after 180 minutes at the same roasting temperature. It is generally most convenient to stop the leaching of the present invention after about 1 hour.
Dieses Beispiel zeigt die SO2-Auslaugung gemäß vorliegender Erfindung. 30,00 g des verbrauchten Katalysators aus einer Pilot-Anlage werden 6 0 min in 600 ml einer gesättigten wäßrigen S0o-Lösung ausgelaugt. Die Temperatir der Auslaugung beträgt 850C.This example shows the SO2 leaching of the present invention. 30.00 g of the spent catalyst from a pilot plant are leached for 6 0 min in 600 ml of a saturated aqueous S0 o solution. The temperature of the leaching is 85 ° C.
FeFe
Ni VNi V
AlAl
CoCo
Vorlauf ppm 6200 7200 21100 353900 14500 13500 Nachlauf ppm 3900 6200 18300 372400 3900 13400 ProzentsatzLead ppm 6200 7200 21100 353900 14500 13500 Follow-up ppm 3900 6200 18300 372400 3900 13400 percentage
ausgelaugt 49,38 '30,71 30,21 17,65 78,36 20,13leached 49.38 '30, 71 30.21 17.65 78.36 20.13
Die Analyse der Vorläufe, Nachläufe sowie die Endprozentsätze der Auslaugungen gehen aus der Tabelle IV hervor.Analysis of the forerunners, tailings and the final percentages of leaching are shown in Table IV.
Dies ist -}in anderes Beispiel für die S0o-Ausl nuqung gemäß vorliegender Erfindung. 9 g des verbrauchten Ka; ;i-This is -} in another example of the S0 o -suqung according to the present invention. 9 g of the consumed Ka; ; i-
-30--30-
lysators aus der Pilot-Anlage werden 180 min in 170 ml einer gesättigten wäßrigen Losung von SO2 bei 88°C ausgelaugt. lysators from the pilot plant are leached in 170 ml of a saturated aqueous solution of SO 2 at 88 ° C. for 180 minutes.
Die Analysen der Vorläufe, Nachläufe sowie die Prozentsätze der ausgelaugten Metalle gehen aus der Tabelle V hervor.The analyzes of the foreruns, onward runs and the percentages of the leached metals can be found in Table V. emerged.
2577
91,0923000
2577
91.09
7869
28,868800
7869
28.86
Nachlauf ppm
Prozentsatz
ausgelaugtFlow ppm
Follow-up ppm
percentage
drained
3064
71,288500
3064
71.28
7527
53,9413000
7527
53.94
Dieses Beispiel zeigt das Ausmaß der Metallausfällung aus den SC^-Auslauglösungen, die auf die vorstehenden zwei Beispiele zurückgehen. Die Metallsulfide werden durch Durchperlen von H_S durch die Lösungen, die auf Zimmertemperatur abgekühlt worden sind, und einen pH zwischen 3,5 und 4,0 besitzen, ausgefällt. Der Prozentsatz ' der Metalle, die aus jeder SO2-Auslaugflüssigkeit entfernt werden, geht aus der Tabelle VI hervor.This example demonstrates the extent of metal precipitation from the SC ^ leaches that stem from the previous two examples. The metal sulfides are precipitated by bubbling H_S through the solutions, which have been cooled to room temperature and have a pH between 3.5 and 4.0. The percentage of metals removed from each SO 2 leach liquor is shown in Table VI.
Lösung 1 2Solution 1 2
CoCo
97,7
97,397.7
97.3
MoMon
NiNi
> 98,6
90,1> 98.6
90.1
p-94,9p-94.9
92,7 58,292.7 58.2
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W · * ίW * ί
-31--31-
1 Beispiel 7 1 example 7
1010
1515th
Dieses Beispiel zeigt ein Koextraktion von Molybdän und Vanadium aus einer angereicherten Flüssigkeit- Der pH der wäßrigen Lösung wird variiert. Man stellt fest, daß die wirksamste Extraktion bei einem pH von 10,4 erfolgt, was der höchstmöglich praktische Wert in einer ammoniakalischen Lösung ist. Eine organische Extraktionslösung besteht aus 10 % Aliquots '& 336 in Kerosin, der 10 % Dodecanol zugesetzt worden sind. Die wäßrige Beschikkungslösung weist 2,4 g/l Molybdän, 3,1 g/1 Vanadium sowie einen pH von ungefähr 10,1 auf. Der pH wird durch Zugabe von NH-OH erhöht und durch Zugabe von H-SO. herabgesetzt. Die wäßrige Phase und die organische Phase werden bei Zimmertemperatur in einem Scheidetrichter kontaktiert. Das Volumen der wäßrigen Lösung entspricht dem Volumen der organischen Lösung. Die Ergebnisse gehen aus der Tabelle VII hervor.This example shows a co-extraction of molybdenum and vanadium from an enriched liquid. The pH of the aqueous solution is varied. It is found that the most efficient extraction occurs at a pH of 10.4, which is the most practical value possible in an ammoniacal solution. An organic extraction solution consists of 10% aliquots & 336 in kerosene to which 10% dodecanol has been added. The aqueous feed solution has 2.4 g / l molybdenum, 3.1 g / l vanadium and a pH of approximately 10.1. The pH is increased by adding NH-OH and by adding H-SO. degraded. The aqueous phase and the organic phase are brought into contact at room temperature in a separatory funnel. The volume of the aqueous solution corresponds to the volume of the organic solution. The results are shown in Table VII.
pH 25C pH 25 C
10,410.4
10,110.1
9,69.6
10,110.1
Kontaktzeit (min)Contact time (min)
10 10 10 2010 10 10 20
g/ig / i
organisch organic
1,06 0,86 0,60 0,881.06 0.86 0.60 0.88
Tabelle VII
Mo Table VII
Mon
wäßrig aqueous
"wäßr."aq.
0,83
0,53
0,32
0,490.83
0.53
0.32
0.49
g/i g/i orga- wäßnisch rigg / i g / i organically rig
2,83
2,97
3,11
3,142.83
2.97
3.11
3.14
0,43 0,40 0,43 0,410.43 0.40 0.43 0.41
wäßr.aq.
7,1 7,4 7,8 7,87.1 7.4 7.8 7.8
3030th
3535
Dieses Beispiel zeigt die Wirkung einer Variation der Bicarbonatkonzentrationen bezüglich der Einfachheit des Abstrippens von Metallen aus einer Lösung von 10 % AIi-This example shows the effect of varying the bicarbonate concentrations on the simplicity of the Stripping of metals from a solution of 10% Ali-
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quatiV 336 in 10 % Decanol und Kerosin, beladen mit sowohl Molybdän als auch Vanadium. Wäßrige Lösungen mit den nachfolgend angegebenen Konzentrationen an NH4HCO-. werden hergestellt: 6,84, 13,68, 20,52, 100,0 und 200,0 g/l. Ein Verhältnis wäßrig zu organisch von 1:1 wird für alle Konzentrationen eingehalten.quat iV 336 in 10% decanol and kerosene, loaded with both molybdenum and vanadium. Aqueous solutions with the concentrations of NH 4 HCO- indicated below. are produced: 6.84, 13.68, 20.52, 100.0 and 200.0 g / l. An aqueous to organic ratio of 1: 1 is maintained for all concentrations.
Die Ergebnisse der Versuche gehen aus der Tabelle VIII hervor.The results of the tests are shown in Table VIII emerged.
fs -J[NH 4 HCO-.]
fs -J
* Die Analyse der Metallkonzentrationen in Lösung erfolgt durch Atomabsorption.* The analysis of the metal concentrations in solution is carried out by atomic absorption.
Zwei organische Lösungen, und zwar eine mit 3,3 67 g/lTwo organic solutions, one with 3.3 67 g / l
BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
COPY ]COPY]
frzFrench
-33--33-
Molybdän, beladen auf 10 I Aliquat 336 in 10 "s Decanol in Kerosin, und die andere mit 6,292 g/l Vanadium, beladen auf 10 % Aliquat 336 in 10 ΐ Decanol in Kerosin sowie zwei andere wäßrige Lösungen, eine mit 20 g/l NH4HCO3 und die andere mit 200 g/l NH4HCO3, werden hergestellt. Es wird eine Vielzahl von Verhältnissen organisch zu wäßrig ausgewählt, und die Ergebnisse gehen aus den Tabellen IX und X hervor.Molybdenum, loaded onto 10 I of Aliquat 336 in 10 "s decanol in kerosene, and the other with 6,292 g / l vanadium, loaded to 10% of Aliquat 336 in 10 ΐ decanol in kerosene and two other aqueous solutions, one with 20 g / l NH 4 HCO 3 and the other at 200 g / L NH 4 HCO 3 are made A variety of organic to aqueous ratios are selected and the results are shown in Tables IX and X.
Die Tabelle IX zeigt die Werte pens der iMo-Lösung.Table IX shows the values pens of the iMo solution.
bezüglich des Strip-regarding the strip
-34--34-
Die Tabelle X zeigt die Werte bezüglich des Abstrippens von V aus der organischen Lösung. Ein ungewöhnliches Merkmal der 200 g/l NH4HCO3-Stripplösung ist eine grünliche Farbe, die nicht in der angereicherten wäßrigen Lösung vorherrscht, die in der 20 g/l NH4HCO3-Losung vorliegt. Man nimmt an, daß dies auf die Bildung einer bisher nicht bekannten Vanadiumverbindung zurückgeht. ■Table X shows the values relating to the stripping of V from the organic solution. An unusual feature of the 200 g / l NH 4 HCO 3 stripping solution is a greenish color which is not predominant in the enriched aqueous solution that is present in the 20 g / l NH 4 HCO 3 solution. It is believed that this is due to the formation of a previously unknown vanadium compound. ■
Die grünliche Lösung des Beispiels 8 wird durch Raman-Spektroskopie analysiert.The greenish solution of Example 8 is determined by Raman spectroscopy analyzed.
Übergangsenergie (cm"1) 1063Transition energy (cm " 1 ) 1063
1019 917 888 674 633 438 3471019 917 888 674 633 438 347
Intensitätintensity
mittelmiddle
sehr stark sehr starkvery strong very strong
scharfspicy
schwachweak
schwachweak
mittelmiddle
schwachweak
ZuordnungAssignment
CO.
jCO.
j
HCO.HCO.
2-2-
2-2-
Vanadium-V-Carbonatkomplex ρVanadium V carbonate complex ρ
co/-co / -
HCO3"HCO 3 "
Vanadium-V-Carbonatkomplex Vanadium-V-CarbonatkomplexVanadium V carbonate complex Vanadium V carbonate complex
Die Raman-Spektroskopie deutet stark auf Vanadium-V-Carbonat -Komplexe hin. Die Tabelle XI zeigt die Raman-Banden von einigen Vanadium enthaltenden Lösungen sowie ihre Zuordnung. Alle Lösungen werden auf einen pH von 8,8 unter Verwendung von entweder Salpetersäure oder Natriumhydroxid eingestellt. Natriumbicarbonatlösungen, die Vanadium enthalten, zeigen intensive Raman-Bande bei 923 cm sowie mäßige Banden bei 4 35 cm und 35 4 cm , wie aus den Fig. 3B und D hervorgeht. Weder vanadium-Raman spectroscopy strongly suggests vanadium-V-carbonate complexes. Table XI shows the Raman bands of some vanadium-containing solutions and their assignment. All solutions are brought to a pH of 8.8 adjusted using either nitric acid or sodium hydroxide. Sodium bicarbonate solutions, containing vanadium show intense Raman bands 923 cm and moderate bands at 4 35 cm and 35 4 cm, as can be seen from FIGS. 3B and D. Neither vanadium
BAD ORJGINALBAD ORJGINAL
COPY jCOPY j
-35--35-
freies Natriumbicarbonat (Pig. 3C) noch bicarbonatfreio Metavanadatlösungen (Fig. 3A) zeigen diese Banden. Ferner wurde festgestellt, daß Vanadiumbicarbonatlösungen gewöhnlich eine charakteristisch hellgrüne Farbe aufweisen, von der man annimmt, daß sie auf den Komplex zurückgeht.free sodium bicarbonate (Pig. 3C) nor bicarbonate free Metavanadate solutions (Fig. 3A) show these bands. It has also been found that vanadium bicarbonate solutions are usually are characteristically light green in color believed to be due to the complex.
Dieses Beispiel zeigt die Ergebnisse des gemeinsamen Strippens von sowohl Mo und V aus einem beladenen organischen Lösungsmittel mit 200 g/l NH4HCO,-Lösung. Eine organische Lösung wird hergestellt, die 3 g/l Molybdän und 6 g/l Vanadium, aufgelöst in einer Kerosinlösung, die 10 % Aliquat® 336 und 10 3 Decanol enthält, aufweist. Verschiedene Verhältnisse organisch zu wäßrig werden versucht. Die Werte gehen aus der folgenden Tabelle XII hervor. This example shows the results of stripping both Mo and V together from a loaded organic Solvent with 200 g / l NH4HCO, solution. An organic solution is made that contains 3 g / L molybdenum and 6 g / l vanadium dissolved in a kerosene solution containing 10% Aliquat® 336 and 10 3 decanol. Various proportions organic to aqueous are tried. The values are shown in Table XII below.
nisRelationship
nis
* Gebildetes unlösliches ppt.* Made insoluble ppt.
BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
copycopy
-36- '. ' fCHT-36- '. 'FCHT
Dieses Beispiel zeigt die Herstellung einer Kobalt(II)-lösung aus einer wäßrigen Lösung, die anfänglich sowohl Nickel als auch Kobalt enthält.'This example shows the preparation of a cobalt (II) solution from an aqueous solution initially containing both nickel and cobalt. '
Verbrauchte Katalysatorteilchen, die in einer Hydroentschwefelungs-Pilot-Anlage angefallen sind und Kobalt und Molybdän als katalytische Metalle enthalten, werden verwendet, wobei diese Teilchen in Kontakt mit einem Beschickungsmaterial waren, das hohe Mengen an Vanadium und Nickel als Verunreinigungsmetalle enthält. Die Katalysatorteilchen werden mit einer wäßrigen Ammoniumcarbonat/Ammoniak-Lösung bei einem pH von ungefähr 10,5 ausgelaugt. Nach einem Erhitzen der Lösung zur Verdampfung einer ausreichenden Menge Ammoniak, so daß Ammoniak plus Ammonium ungefähr 25 g/l bei einem pH von 9 entspricht, wird Nickel mit LIX*^ 64N in Kerosin extrahiert. Die Lösung wird dann durch eine Säule mit Kobaltschrot geschickt und das Raffinat aus dieser Säule, das 2,975 g/l Kobalt enthält, mit 5 Volumen-% LIX5- 5 1 in 10 % Decanol und 85 % Kermac® 470B bei 500C extrahiert. Die erhaltene organische Lösung wird mit 2 molarer Ammoniumcarbonatlösung in 15 molarer Ammoniaklösung, deren pH auf 10,27 durch Zugabe von Schwefelsäure eingestellt worden ist, gestrippt. Ungefähr 25 % des Kobalt aus dem LIX 51 werden während eines jeden Kontakts mit der Ammoniakstripplösung entfernt. Nach einigen Gegenstromextraktionen wird die erhaltene Kobalt(II)carbonatlosung eingedampft, wobei ein Kobalt enthaltendes braunes Pulver erhalten wird, das, wie man annimmt, aus einem gemischten Oxid/Carbonat-Salz besteht.Spent catalyst particles from a pilot hydrodesulfurization plant containing cobalt and molybdenum as catalytic metals are used, which particles have been in contact with a feedstock containing high levels of vanadium and nickel as impurity metals. The catalyst particles are leached with an aqueous ammonium carbonate / ammonia solution at a pH of approximately 10.5. After heating the solution to evaporate sufficient ammonia so that ammonia plus ammonium equals approximately 25 g / l at a pH of 9, nickel is extracted with LIX * ^ 64N in kerosene. The solution is then passed through a column with cobalt meal and containing the raffinate from this column, 2.975 g / l cobalt, extracted with 5% by volume LIX 5- 5 1% in 10% decanol, and 85 Kermac® 470B at 50 0 C . The organic solution obtained is stripped with 2 molar ammonium carbonate solution in 15 molar ammonia solution, the pH of which has been adjusted to 10.27 by adding sulfuric acid. Approximately 25% of the cobalt from the LIX 51 is removed during each contact with the ammonia stripping solution. After a few countercurrent extractions, the cobalt (II) carbonate solution obtained is evaporated to give a cobalt-containing brown powder which is believed to consist of a mixed oxide / carbonate salt.
Die Kobalt(II)carbonatlosung kann direkt dem Katalysatorhersteller zugestellt oder zur Erzeugung eines Kobaltproduktes verarbeitet werden.The cobalt (II) carbonate solution can be sent directly to the catalyst manufacturer delivered or processed to produce a cobalt product.
COPY :COPY:
^D ORIGINAL^ D ORIGINAL
-37--37-
Beispiel 13Example 13
Verschiedene organische Lösungen, die Kobalt in LIX"1 51-Lösung enthalten, werden mit wäßrigen Lösungen von Ammoniak und Ammoniumcarbonat gestrippt, die organischen Lösungen sind 5 % LIX®' 51 , 85 % Kermac^" 470B und 10 % Decanol. Die Konzentration an Kobalt in der organischen Phase beträgt 2,65 g/l im Falle des 3M und 5M Ammoniaks und 3,1 g/l im Falle des 15M Ammoniaks. Das Voluraenverhältnis organisch (O)/wäßrig (A) wird variiert. Die Ergebnisse gehen aus der Tabelle XIII hervor.Various organic solutions containing cobalt in LIX " 1 51 solution are stripped with aqueous solutions of ammonia and ammonium carbonate, the organic solutions are 5% LIX® '51, 85% Kermac ^" 470B and 10% decanol. The concentration of cobalt in the organic phase is 2.65 g / l in the case of 3M and 5M ammonia and 3.1 g / l in the case of 15M ammonia. The volume ratio organic (O) / aqueous (A) is varied. The results are shown in Table XIII.
Tabelle XIII . Table XIII .
Kobaltstrippen mit Ammoniaklösung Organische Phase: 5 2 LIX"V 51, 85 ο KERMAC ^4 7 0B und 10 % DECANOL, Temperatur 500C, organische Konzentration/wäßriges Konzentrat (g Co/1) Cobalt stripping with ammonia solution Organic phase: 5 2 LIX " V 51, 85 ο KERMAC ^ 4 7 0B and 10% DECANOL, temperature 50 0 C, organic concentration / aqueous concentrate (g Co / 1)
(g/i) ' Δ Kjeldahl NE 5 206
(g / i) ' Δ
verhältnis (O/A)Volume phases
ratio (O / A)
COPYCOPY
-38--38-
Die Werte zeigen, daß das Kobalt in die wäßrige Phase aus der organischen Phase leichter geht im Falle des 1SM Ammoniak als im Falle des 5M oder 3M Ammoniaks. Daher wird bei einer höheren Ammoniakkonzentration mehr Kobalt gestrippt, wenn der pH bei ungefähr 10,5 gehalten wird.The values show that the cobalt passes more easily into the aqueous phase from the organic phase in the case of 1SM ammonia than in the case of 5M or 3M ammonia. Therefore, at a higher concentration of ammonia stripped more cobalt if the pH was kept at about 10.5.
Die vorliegenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu beschränken.The present examples illustrate the invention without restricting it.
BAD ORiGfNALBAD ORiGfNAL
Claims (16)
angereicherten Lösung abgetrennt werden,(c) the particles once leached from the first
separated from the enriched solution,
erste organische Lösung durch Flüssigkeitsionenaustausch überführt werden,(h) the Group Vb and VIb metals contained in the first enriched liquid into one
first organic solution are transferred by liquid ion exchange,
werden, wobei wäßrige Lösungen erhalten werden,
die einzelne Metalle enthalten.(1) each of the second organic solutions stripped
are obtained, aqueous solutions are obtained,
which contain individual metals.
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/422,814 US4434140A (en) | 1982-09-24 | 1982-09-24 | Stripping a solution containing molybdenum and vanadium values |
| US06/422,813 US4432953A (en) | 1982-09-24 | 1982-09-24 | Leaching cobalt from spent hydroprocessing catalysts with sulfur dioxide |
| US06/422,761 US4514368A (en) | 1982-09-24 | 1982-09-24 | Leaching nickel, cobalt, molybdenum, tungsten, and vanadium from spent hydroprocessing catalysts |
| US06/422,987 US4434141A (en) | 1982-09-24 | 1982-09-24 | Recovery of cobalt, molybdenum, nickel and vanadium from an aqueous ammonia and ammonium salt solution by coextracting molybdenum and vanadium and sequential extraction of nickel and cobalt |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3333992A1 true DE3333992A1 (en) | 1984-04-12 |
Family
ID=27503710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE3333992A Ceased DE3333992A1 (en) | 1982-09-24 | 1983-09-20 | Process for the recovery of metals from used hydroprocessing catalyst particles |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3333992A1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3168481A (en) * | 1960-06-30 | 1965-02-02 | Sinclair Research Inc | Removal of nickel and vanadium from silica based cracking catalysts |
| DE2316837B2 (en) * | 1972-04-14 | 1977-07-28 | Union Carbide Corp, New York, N.Y. (V.St.A.) | PROCESS FOR RECOVERING METALS FROM A USED CATALYST OBTAINED IN THE REMOVAL OF SULFUR FROM CRUDE OIL |
| DE2735684A1 (en) * | 1976-08-06 | 1978-02-09 | Baba Research Inst Ltd | PROCESS FOR RECOVERING MOLYBDA, VANADIUM, COBALT AND NICKEL FROM THE ROEST PRODUCTS OF USED CATALYSTS FOR THE DESULFURIZATION OF PETROLEUM |
-
1983
- 1983-09-20 DE DE3333992A patent/DE3333992A1/en not_active Ceased
Patent Citations (3)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: CHEVRON RESEARCH AND TECHNOLOGY CO., SAN FRANCISCO |
|
| 8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: DEUFEL, P., DIPL.-WIRTSCH.-ING.DR.RER.NAT. HERTEL, |
|
| 8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: DEUFEL, P., DIPL.-WIRTSCH.-ING.DR.RER.NAT. HERTEL, |
|
| 8131 | Rejection |