FR2533588A1 - Process for recovering metals from spent hydrotreatment catalysts. - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne des procédés de lixiviation et de récupération de métaux de catalyseurs d 'hydrotraitement usés. The present invention relates to processes for leaching and recovering spent hydrotreatment catalyst metals.
Un progrès moderne réalisé dans le traitement du pétrole brut est l'amélioratipn de charges contenant des métaux et du soufre, par exemple des pétroles bruts et des résidus, par des procédés d'hydrotraitement. Cette amélioration est nécessaire pour convertir la charge lourde en fractions plus intéressantes de plus bas point d'ébullition et pour éliminer les impuretés, notamment les métaux et le soufre qui peuvent polluer l'atmosphère lors de la combustion. Modern progress in the processing of crude oil is the improvement of metal and sulfur containing feedstocks, eg crude oils and residues, by hydrotreatment processes. This improvement is necessary to convert the heavy load into more valuable lower boiling fractions and to remove impurities, including metals and sulfur that can pollute the atmosphere during combustion.
Les pétroles bruts contiennent diverses impuretés dissoutes, comprenant du nickel, du vanadium, du fer et du soufre. Les fractions plus légères sont souvent séparées par distillation à la pression atmosphérique ou sous un vide partiel, en laissant les métaux dans une fraction à haut point d'ébullition généralement appelée "fraction résiduaire" ou "résidus" Les résidus contiennent en général au moins 35 parties par million d'impuretés métalliques, dont la proportion atteint fréquemment 100 ppm et dépasse dans les cas extrêmes 1000 ppm. Crude oils contain various dissolved impurities, including nickel, vanadium, iron and sulfur. The lighter fractions are often separated by distillation at atmospheric pressure or partial vacuum, leaving the metals in a high-boiling fraction generally referred to as "waste fraction" or "residues". Residues generally contain at least 35 parts per million metal impurities, whose proportion frequently reaches 100 ppm and in extreme cases exceeds 1000 ppm.
Ces métaux et tout le soufre présents sont éliminés en améliorant ainsi la charge par un traitement de cette dernière avec un catalyseur en présence d'hydrogène. De tels catalyseurs consistent généralement en un support solide qui renferme des métaux catalytiques, en général du molybdène ou du tungstène avec, soit du nickel, soit du cobalt. A mesure de l'utilisation du catalyseur, des métaux provenant de la charge se déposent à sa surface extérieure et à la surface interne de ses pores, finissant par obturer les pores et réduisant l'activité du catalyseur à un point tel qu'il ne donne plus la qualité désirée du produit.De tels catalyseurs seront appelés !'catalyseurs usés" dans le présent mémoire, et ils contiennent des métaux catalytiques; une matrice inorganique de support, des métaux provenant de la charge, des composés du soufre et un résidu hydrocarboné. These metals and all the sulfur present are eliminated thus improving the charge by treating it with a catalyst in the presence of hydrogen. Such catalysts generally consist of a solid support which contains catalytic metals, usually molybdenum or tungsten with either nickel or cobalt. As the catalyst is used, metals from the charge deposit on its outer surface and on the inner surface of its pores, eventually clogging the pores and reducing catalyst activity to such an extent that This catalyst will be referred to herein as the "spent catalysts" and will contain catalytic metals, an inorganic support matrix, metals from the feed, sulfur compounds, and a residue. hydrocarbon.
Le pétrole brut que l'on extrait à l'heure actuelle tend à être lourd, ce qui oblige les raffineurs à utiliser davantage de catalyseurs d'hydrotraitement qu'il n'en était nécessaire jusqu'à présent pour éliminer les métaux et le soufre de la charge. Une pénurie des métaux catalytiques intéressants, notamment le cobalt, est donc possible. Dans un effort visant à recycler'à la fois les métaux catalytiques et les supports des catalyseurs, en créant ainsi une source renouvelable de métaux catalytiques, on a tenté d'extraire des métaux de catalyseurs d'hydrotraitement, notamment de catalyseurs d'hydrodésulfuration et d'hydrodémétallation. The crude oil currently being extracted tends to be heavy, forcing refiners to use more hydrotreatment catalysts than hitherto needed to remove metals and sulfur of the charge. A shortage of catalytic metals of interest, especially cobalt, is therefore possible. In an effort to recycle both catalytic metals and catalyst supports, thereby creating a renewable source of catalytic metals, attempts have been made to extract metals from hydrotreatment catalysts, including hydrodesulphurization catalysts, and hydrodemetallization.
Un procédé général de lixiviation de catalyseurs d'hydrotraitement est décrit dans le brevet des Etats
Unis d'Amérique NO 3 567 433. Une solution aqueuse de lixiviation contenant de l'ammoniac et un sel ammonium est mise en contact avec des particules du catalyseur usé.A general process for leaching hydrotreatment catalysts is described in the US Pat.
United States No. 3,567,433. An aqueous leaching solution containing ammonia and an ammonium salt is contacted with particles of the spent catalyst.
Les conditions du système n'ont pas été optimisées, et il en est résulté une faible récupération des métaux.System conditions were not optimized, resulting in poor metal recovery.
Un autre procédé de lixiviation est révélé dans Chemical Abstracts, 94:178649x. Un catalyseur usé contenant de l'aluminium, du vanadium, du nickel, du cobalt et du molybdène a été lixivié avec de l'ammoniaque et des sels d'ammonium, à une température supérieure à llO"C et à une pression partielle d'oxygène supérieure à 0,1 MPa pendant plus d'une demi-heure. Another leaching process is disclosed in Chemical Abstracts, 94: 178649x. A spent catalyst containing aluminum, vanadium, nickel, cobalt and molybdenum was leached with ammonia and ammonium salts at a temperature above 110 ° C. and at a partial pressure of 40.degree. oxygen greater than 0.1 MPa for more than half an hour.
D'autres procédés de récupération de métaux de catalyseurs usés de démétallation ou de désulfuration sont connus. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 4 216 118 fait connaître des catalyseurs de chloration usés destinés à la transformation de composés de vanadium en tétrachlorure de vanadium et de composés de nickel en chlorure de nickel en vue d'une récupération par extraction à l'aide d'un solvant. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 4 145 397 décrit la récupération de métaux de catalyseurs usés par griffage à hautes températures et lixiviation avec un alcali caustique. Other processes for recovering spent catalyst metals from demetallation or desulfurization are known. U.S. Patent No. 4,216,118 discloses spent chlorination catalysts for the conversion of vanadium compounds to vanadium tetrachloride and nickel compounds to nickel chloride for recovery by extraction. using a solvent. U.S. Patent No. 4,145,397 describes the recovery of spent catalyst metals by high temperature scratching and leaching with caustic alkali.
Un article paru dans Engineering and Mining
Journal, Mai 1978, page 105, décrit une installation de traitement de catalyseurs usés ne contenant pas de cobalt, par lixiviation d'abord à l'hydroxyde de sodium, puis au carbonate d'ammonium.An article in Engineering and Mining
Journal, May 1978, page 105, describes a spent cobalt-free catalyst treatment plant, by first leaching with sodium hydroxide and then with ammonium carbonate.
Le cobalt est un métal particulièrement difficile à éliminer de catalyseurs d'hydrotraitement par des techniques classiques de lixiviation aqueuse. Dans des conditions optimales de lixiviation, une solution aqueuse de lixiviation contenant de l'ammoniac et un sel d'ammonium élimine rarement plus d'environ 50 % du cobalt présent sur le catalyseur usé. Il a été mis en évidence que si les catalyseurs usés étaient lixiviés avec une première solution aqueuse d'ammoniac et d'un sel d'ammonium, puis lixiviés avec une seconde solution aqueuse renfermant de l'anhydride sulfureux dissous, la récupération totale du cobalt pouvait être très supérieure à 90 % du métal présent sur le catalyseur usé initial. Cobalt is a particularly difficult metal to remove from hydrotreatment catalysts by conventional aqueous leaching techniques. Under optimal leaching conditions, an aqueous leach solution containing ammonia and an ammonium salt seldom removes more than about 50% of the cobalt on the spent catalyst. It was found that if spent catalysts were leached with a first aqueous solution of ammonia and an ammonium salt and then leached with a second aqueous solution containing dissolved sulfur dioxide, total recovery of cobalt could be much greater than 90% of the metal present on the original spent catalyst.
,La présente invention propose un procédé pour récupérer les métaux de particules d'un catalyseur usé d'hydrotraitement, lesdits métaux à récupérer comprenant au moins un métal du Groupe VIII du Tableau Périodique et au moins un métal du Groupe Vb et du Groupe VIb du
Tableau Périodique, procédé consistant
(a) à griller les particules dans une atmosphère contenant de l'oxygène moléculaire, à une température comprise dans l'intervalle de 400 à 6000C
(b) à lixivier les particules avec une première solution aqueuse contenant de l'ammoniac et un sel d'ammonium à une température inférieure au point d'ébullition à la pression atmosphérique de ladite première solution aqueuse pour former une première liqueur chargée et des particules lixiviées une fois
(c) à séparer les particules lixiviées une fois de la première solution chargée ;
(d) à lixivier les particules lixiviées une fois avec une seconde solution aqueuse contenant de l'anhydride sulfureux pour former une seconde liqueur chargée et des particules lixiviées deux fois
(e) à séparer la seconde liqueur chargée des particules lixiviées deux fois ;
(f) à précipiter les sulfures métalliques de la seconde liqueur chargée par l'addition de sulfure d'hydrogène ;;
(g) à griller lesdits sulfures métalliques précipités avec le catalyseur usé frais de l'étape (a) ;
(h) à transférer les métaux contenus dans la première liqueur chargée de la classe comprenant les métaux du Groupe Vb et du Groupe VIb dans une première solution organique par échange d'ions en phase liquide ;
(i) à extraire les métaux de ladite première solution organique avec une première solution aqueuse d'extraction ;
(j) à séparer lesdits métaux par précipitations successives ;
(k) à transférer sélectivement les métaux du
Groupe VIII du Tableau Périodique de la première liqueur chargée dans au moins une seconde solution organique par échange d'ions en phase liquide en série
(l) à extraire chacune desdites secondes solutions organiques formant des solutions aqueuses contenant un métal unique.The present invention provides a method for recovering the metals of particles from a spent hydrotreatment catalyst, said metals to be recovered comprising at least one Group VIII metal of the Periodic Table and at least one Group Vb and Group VIb metal of the
Periodic Table, consisting of
(a) grilling the particles in an atmosphere containing molecular oxygen, at a temperature in the range of 400 to 6000C
(b) leaching the particles with a first aqueous solution containing ammonia and an ammonium salt at a temperature below the boiling point at atmospheric pressure of said first aqueous solution to form a first charged liquor and particles leached once
(c) separating the leached particles once from the first charged solution;
(d) leaching the leached particles once with a second aqueous solution containing sulfur dioxide to form a second charged liquor and twice leached particles
(e) separating the second charged liquor from the leached particles twice;
(f) precipitating the metal sulfides of the second charged liquor by the addition of hydrogen sulfide;
(g) roasting said precipitated metal sulfides with fresh spent catalyst of step (a);
(h) transferring the metals contained in the first charged liquor of the class comprising Group Vb and Group VIb metals into a first organic solution by ion exchange in the liquid phase;
(i) extracting the metals from said first organic solution with a first aqueous extraction solution;
(j) separating said metals by successive precipitation;
(k) selectively transferring metals from the
Group VIII of the periodic table of the first liquor charged in at least a second organic solution by ion exchange in liquid phase in series
(l) extracting each of said second organic solutions forming aqueous solutions containing a single metal.
La figure unique du dessin annexé est un spectre Raman illustrant un complexe de bicarbonate de vanadium nouveau. The single figure of the accompanying drawing is a Raman spectrum illustrating a new vanadium bicarbonate complex.
LIXIVIATION
Des métaux déposés sur des catalyseurs d'hydrotraitement et en particulier l'ensemble nickel, cobalt, molybdène et vanadium, peuvent tous être éliminés simultanément de catalyseurs usés d'hydrotraitement par l'utilisation d'une solution aqueuse de lixiviation contenant de l'ammoniac et un sel d'ammonium. Des catalyseurs d'hydrotraitement usés peuvent être considérés comme un minerai à forte teneur qui présente une composition métallique particulière.La lixiviation est le procédé de choix pour éliminer des métaux de ce minerai particulier, attendu que les support s sont poreux et que les métaux -sont tous individuellement aptes à la lixiviation ; toutefois, pour simplifier la séparation en aval des métaux et pour permettre au maximum la récupération intacte de la matricede support inorganique, les conditions de lixiviation que lton choisit ne doivent pas permettre la lixiviation du fer, qui est une impureté fréquente de l'huile ou du support inorganique.LEACH
Metals deposited on hydrotreatment catalysts and in particular the nickel, cobalt, molybdenum and vanadium group can all be removed simultaneously from spent hydrotreatment catalysts by the use of an aqueous leaching solution containing ammonia. and an ammonium salt. Used hydrotreating catalysts can be considered as a high grade ore with a particular metal composition. Leaching is the method of choice for removing metals from this particular ore, since the supports are porous and the metals - all are individually capable of leaching; however, in order to simplify the downstream separation of the metals and to allow the maximum recovery of the inorganic support matrix intact, the leaching conditions chosen must not allow the leaching of the iron, which is a frequent impurity of the oil or inorganic support.
L'un des métaux les plus intéressants des catalyseurs usés est le cobalt. Normalement, une proportion de moins de 50 % du cobalt contenu dans le catalyseur est lixiviée avec une solution aqueuse d'ammoniac. On a trouvé que par la mise en contact du catalyseur lixivié une fois dans l'opération de lixiviation par l'ammoniaque avec une seconde solution aqueuse de lixiviation contenant de l'anhydride sulfureux (SO) dissous, il était possible de récupérer plus de 90 Do de la quantité initiale totale de cobalt présent sur le catalyseur usé non grillé. One of the most interesting metals of spent catalysts is cobalt. Normally, less than 50% of the cobalt in the catalyst is leached with an aqueous solution of ammonia. It was found that by contacting the leached catalyst once in the ammonia leaching operation with a second aqueous leachate solution containing dissolved sulfur dioxide (SO), it was possible to recover over 90 Do of the initial total amount of cobalt present on the spent non-roasted catalyst.
Pour simplifier le traitement en aval, il est préférable de traiter un seul courant aqueux contenant des métaux. Le meilleur choix, en vue du traitement, est un courant aqueux ammoniacal. Pour faire passer dans la solution ammoniacale les métaux lixiviés par la solution aqueuse de SO2, on précipite les métaux sous la forme de sulfures. To simplify downstream processing, it is preferable to treat a single aqueous stream containing metals. The best choice for treatment is an aqueous ammonia stream. In order to pass the leached metals through the aqueous solution of SO2 into the ammoniacal solution, the metals are precipitated in the form of sulphides.
Les sulfures métalliques ainsi récupérés sont mélangés avec le catalyseur usé non grillé et ils sont exposés à un nouveau grillage et à une nouvelle lixiviation avec la première solution aqueuse ammoniacale. La première liqueur chargée, c'est-à-dire le produit contenant les métaux de la première solution aqueuse, a par conséquent une teneur en cobalt en équilibre supérieure à la valeur qu'elle aurait si la charge ne consistait qu'en catalyseurs usés.The metal sulphides recovered in this manner are mixed with the spent non-roasted catalyst and are exposed to further roasting and leaching with the first aqueous ammonia solution. The first charged liquor, that is to say the product containing the metals of the first aqueous solution, therefore has a cobalt content in equilibrium greater than the value it would have if the charge consisted only of spent catalysts. .
Le catalyseur usé, à mesure qu'il sort du récipient de réaction catalytique, est fortement contaminé par des dépôts carbonés, également appelés "coke", et du soufre. The spent catalyst, as it exits the catalytic reaction vessel, is heavily contaminated with carbonaceous deposits, also known as "coke", and sulfur.
Ces impuretés sont aisément éliminées par combustion dans une atmosphère contenant de l'oxygène moléculaire, par exemple de l'air, mais on a trouvé que la quantité de métaux lixiviés des particules de catalyseur, principalement le nickel, tendait à être réduite si le catalyseur était grillé à une trop haute température. Les conditions souhaitables pour la réaction avec l'oxygène se situent au-dessous de 600 C et de préférence entre 400 et 5000C. On peut régler la température par dilution de l'oxygène avec de l'azote ou par d'autres moyens connus de l'homme de l'art. Le catalyseur ainsi traité est dépourvu de résidu carboné important et les métaux qui y sont contenus peuvent être aisément éliminés par une première lixiviation aqueuse. La première solution de lixiviation aqueuse est une solution d'ammoniac et d'un sel d'ammonium.Une telle solution sera alcaline, ce qui est préconisé pour solubiliser le vanadium et le molybdène, et elle contiendra de l'ammoniac libre, agent complexant efficace pour le nickel et pour le cobalt. Des solutions d'ammoniac et de carbonate d'ammonium sont particulièrement bien adaptées, parce qu'elles permettent le recyclage du réactif par distillation de la liqueur chargée et réabsorption dans de la solution aqueuse fraîche ou recyclée. Le sulfate d'ammonium constitue un autre sel d'ammonium apprécié pour la mise en oeuvre de l'invention. Le nickel et le cobalt sont des cations libres et forment des complexes du type ammine, et le molybdène et le vanadium se présentent sous la forme d'ions anioniques d'oxyde et forment des sels d'ammonium.These impurities are easily removed by combustion in an atmosphere containing molecular oxygen, for example air, but it has been found that the amount of metals leached from the catalyst particles, mainly nickel, tends to be reduced if the catalyst was grilled at a too high temperature. The desirable conditions for the reaction with oxygen are below 600 ° C and preferably between 400 and 5000 ° C. The temperature can be adjusted by diluting the oxygen with nitrogen or by other means known to those skilled in the art. The catalyst thus treated lacks a large carbonaceous residue and the metals contained therein can be easily removed by a first aqueous leaching. The first aqueous leaching solution is a solution of ammonia and an ammonium salt. Such a solution will be alkaline, which is recommended for solubilizing vanadium and molybdenum, and it will contain free ammonia, complexing agent. effective for nickel and cobalt. Solutions of ammonia and ammonium carbonate are particularly well suited because they allow the recycling of the reagent by distillation of the charged liquor and reabsorption in fresh or recycled aqueous solution. Ammonium sulphate constitutes another ammonium salt which is preferred for the implementation of the invention. Nickel and cobalt are free cations and form complexes of the ammine type, and the molybdenum and vanadium are in the form of anionic oxide ions and form ammonium salts.
Le support du catalyseur, dans les particules de catalyseur usé, consiste fréquemment en alumine. Toutefois, des mélanges d'alumine avec d'autres oxydes inorganiques réfractaires, par exemple silice, oxyde de bore, magnésie et oxyde de titane, de même que des supports qui contiennent des argiles naturelles renfermant de l'alumine, par exemple kaolin et halloysite, peuvent être lixiviés par le procédé de l'invention. The catalyst support in spent catalyst particles frequently consists of alumina. However, mixtures of alumina with other refractory inorganic oxides, for example silica, boron oxide, magnesia and titanium oxide, as well as supports which contain natural clays containing alumina, for example kaolin and halloysite can be leached by the process of the invention.
Il y a lieu de remarquer que le catalyseur est normalement sous la forme de particules à géométrie uniforme, de produits extrudés allongés ou de particules sphériques. D'autres formes peuvent être traitées par le procédé de l'invention. Le catalyseur peut être broyé ou autrement traité afin de modifier sa forme avant la mise en oeuvre de l'invention. It should be noted that the catalyst is normally in the form of uniform geometry particles, elongated extrudates or spherical particles. Other forms may be processed by the process of the invention. The catalyst may be milled or otherwise treated to modify its shape prior to the practice of the invention.
Dans un système tamponné tel qu'un système de lixiviation contenant de l'ammoniaque et un sel d'ammonium, deux paramètres doivent être ajustés en vue d'une extraction optimale : la concentration de l'élément à lixivier et le pH des solutions de lixiviation. La solution doit contenir suffisamment d'ammoniac pour complexer le nickel et le cobalt présents, et suffisamment d'ammonium pour ajuster le pH. Le pH ne doit pas etre inférieur à 9,5, sinon les récupérations de molybdène et de vanadium sont perturbées, et il ne doit pas être supérieur à 11, sinon la perturbation porte sur les récupérations de nickel et de cobalt.Une concentration en ammoniac aqueux NH3(aq), appelé ci-après ammoniaque, plus Nli4+(aq) appelé ci-après ammonium, ne dépassant pas 6 M, avec des valeurs approximativement égales de la concentration en ammoniaque et de la concentration en ammonium, satisfait à ces exigences. Il est préférable que la solution ait au moins un rapport hexamoléculaire de l'ammoniaque à la quantité d'ion cobalt plus la quantité d'ion nickel portées, d'après le calcul, par les particules de catalyseur usé. In a buffered system such as a leach system containing ammonia and an ammonium salt, two parameters must be adjusted for optimal extraction: the concentration of the element to be leached and the pH of the solution solutions. leaching. The solution must contain enough ammonia to complex the nickel and cobalt present, and enough ammonium to adjust the pH. The pH must not be less than 9.5, otherwise the molybdenum and vanadium recoveries are disturbed, and it must not be greater than 11, otherwise the disturbance relates to the nickel and cobalt recoveries.An ammonia concentration aqueous NH3 (aq), hereinafter referred to as ammonia, plus Nli4 + (aq), hereinafter referred to as ammonium, not exceeding 6 M, with approximately equal values of the ammonia concentration and the ammonium concentration, meets these requirements . It is preferred that the solution has at least one hexamolecular ratio of ammonia to the amount of cobalt ion plus the amount of nickel ion calculated by the spent catalyst particles.
La concentration molaire du sel d'ammonium ne doit pas dépasser environ 2 M, sinon un complexe de vanadium précipite. Un système de lixiviation particulièrement apprécié est un système dans lequel la concentration de l'ammoniaque est, initialement, à peu près égale à la concentration en ion ammonium et les deux espèces chimiques sont présentes à des concentrations d'environ 2 M.The molar concentration of the ammonium salt should not exceed about 2 M, otherwise a vanadium complex precipitates. A particularly preferred leaching system is a system in which the concentration of ammonia is initially about equal to the ammonium ion concentration and the two chemical species are present at concentrations of about 2 M.
On s'est aperçu que la durée de lixiviation était imp-ortante pour l'obtention d'un rendement maximal en cobalt. Pour maximiser la récupération du cobalt, les particules de catalyseur ne doivent pas être en contact avec la solution de lixiviation pendant plus de 15 minutes. It was found that the leaching time was important for obtaining maximum cobalt yield. To maximize cobalt recovery, the catalyst particles should not be in contact with the leach solution for more than 15 minutes.
La température de la lixiviation est également importante.The temperature of the leaching is also important.
En général, le nombre d'espèces particulières qui passent en solution est d'autant plus grand que la.température est plus haute ; mais une limite supérieure réside dans le point d'ébullition de la solution à la pression atmosphérique, au-dessus duquel un récipient fonctionnant sous pression est exigé. Dans la pratique, une température comprise entre environ 85 et 950C se montre optimale. Au bout de 15 minutes à environ 850C, la solution de lixiviation contient normalement plus de 85 % du molybdène, environ 75 à 80 % du nickel, 75 à 85 % du vanadium et au moins 45 % du cobalt. (Ces pourcentages se réfèrent à la quantité en poids de métal en solution comparativement à la quantité de métal qui se trouvait sur le catalyseur usé avant la lixiviation).Une proportion de moins de 0,1 % de l'alumine et une proportion de moins de 5 % du fer sont extraites.In general, the number of particular species which pass into solution is greater as the temperature is higher; but an upper limit lies in the boiling point of the solution at atmospheric pressure, above which a pressure vessel is required. In practice, a temperature between about 85 and 950C is optimal. After 15 minutes at about 850 ° C., the leach solution normally contains more than 85% of the molybdenum, about 75 to 80% of the nickel, 75 to 85% of the vanadium and at least 45% of the cobalt. (These percentages refer to the amount by weight of metal in solution compared to the amount of metal that was on the used catalyst before leaching). A proportion of less than 0.1% of the alumina and a proportion of less 5% of the iron are extracted.
Les particules de catalyseur lixiviées une fois sont ensuite séparées de la première liqueur chargée et sont mises en contact avec une seconde solution aqueuse d'anhydride sulfureux préparée par barbotage de S02 directement dans la cuve de lixiviation ou par formation séparée d'une solution aqueuse de SO2 et passage de cette solution préparée à l'avance dans la cuve de lixiviation. La température de cette solution doit se situer entre 65 et 1000C et de préférence entre 80 et 100 C. Etant donné qu'il est préconisé de lixivier autant de métal que possible avec aussi peu de solution que possible, on préfère que la seconde solution soit aussi près que possible de la saturation en SO2. The once leached catalyst particles are then separated from the first charged liquor and contacted with a second aqueous solution of sulfur dioxide prepared by bubbling SO 2 directly into the leach tank or by separately forming an aqueous solution of SO2 and passage of this solution prepared in advance in the leaching tank. The temperature of this solution should be between 65 and 1000C and preferably between 80 and 100 C. Since it is recommended to leach as much metal as possible with as little solution as possible, it is preferred that the second solution be as close as possible to saturation in SO2.
Le catalyseur lixivié deux fois est ensuite séparé de la seconde liqueur chargée et les métaux qui y sont dissous sont précipités par addition de sulfure d'hydrogène à la solution. Il a été observé que les métaux représentatifs précipités étaient le nickel, en quantité d'environ 5 t ; le molybdène et le vanadium en quantité d'environ 2 % ; et le cobalt en quantité d'environ 35 % les pourcentages se référant à la quantité présente sur le catalyseur non grillé. Les sulfures métalliques précipités sont séparés de la seconde liqueur chargée et sont mélangés avec le catalyseur usé non grillé. Le mélange est grillé et lixivié à l'ammoniaque. La température de la seconde liqueur chargée doit être abaissée-entre 10 et 300C avant la précipitation avec H2S.Une concentration en H2S dlenviron 0,1 M dans la seconde liqueur chargée fait précipiter rapidement les métaux intéressants. The double leached catalyst is then separated from the second charged liquor and the metals dissolved therein are precipitated by the addition of hydrogen sulfide to the solution. It was observed that the representative metals precipitated were nickel in an amount of about 5 t; molybdenum and vanadium in an amount of about 2%; and cobalt in an amount of about 35 percent, based on the amount on the non-roasted catalyst. The precipitated metal sulfides are separated from the second charged liquor and are mixed with the spent non-roasted catalyst. The mixture is roasted and leached with ammonia. The temperature of the second charged liquor should be lowered between 10 and 300 ° C before precipitation with H2S. A H2S concentration of about 0.1 M in the second charged liquor precipitates the metals of interest.
L'alumine de support du catalyseur tend à être lixiviée dans la seconde solution aqueuse. Des quantités représentatives peuvent atteindre 10 % de l'alumine totale. The catalyst support alumina tends to be leached into the second aqueous solution. Representative amounts can reach 10% of the total alumina.
Attendu que le fer n'est pas précipité par le sulfure d'hydrogène, l'invention offre une séparation aisée entre les métaux catalytiques intéressants et les métaux de contamination présentant moins d'intérêt.Since iron is not precipitated by hydrogen sulfide, the invention provides an easy separation between the catalytic metals of interest and the contaminating metals of less interest.
Extraction du molybdène et du vanadium
La première liqueur chargée venant de la lixiviation ammoniacale est extraite successivement avec plusieurs réactifs liquides d'échange ionique. Les ions métal liques intéressants peuvent être divisés en deux catégories.Extraction of molybdenum and vanadium
The first charged liquor from the ammonia leach is extracted successively with several liquid ion exchange reagents. Interesting metal ions can be divided into two categories.
Dans la première catégorie se trouvent des métaux du Groupe
VIII, en particulier cobalt et nickel, qui sont présents à l'état de cations dans la liqueur chargée. Dans la seconde catégorie se trouvent des métaux choisis dans les Groupes
V et VI, notamment le molybdène, le tungstène et le vanadium, qui sont présents dans la liqueur chargée sous forme d'oxyanions. Dans la pratique de la présente invention, les oxyanions sont extraits les premiers. Les métaux intéressants des Groupes V et VI sont transférés dans la première solution organique par un premier échange ionique en phase liquide. On peut conduire l'extraction directement sur une liqueur chargée venant de la solution de lixiviation contenant de lBammoniaque et un sel d'ammonium. Cette solution a normalement un pH d'environ 10 à 10,5.La substance organique d'extraction préconisée est un composé d'ammonium quaternaire de formule générale RR'3N+Cl dans laquelle R est le groupe méthyle et R' est un groupe ayant 8 à 12 atomes de carbone. De telles substances organiques d'extraction sont vendues par la firme Henkel Corporation sous le nom commercial de Aliquote 336 et par la Sherex Chemical Company sous le nom commercial de Adogens 464, et on peut s'en procurer auprès de la firme Aldrich Chemical sous la forme d'un composé impur de chlorure de méthyltricaprylammonium. In the first category are Group metals
VIII, in particular cobalt and nickel, which are present in the cation state in the charged liquor. In the second category are selected metals in the Groups
V and VI, in particular molybdenum, tungsten and vanadium, which are present in the charged liquor in the form of oxyanions. In the practice of the present invention, the oxyanions are extracted first. The metals of Groups V and VI are transferred into the first organic solution by a first ion exchange in the liquid phase. The extraction can be carried out directly on a charged liquor from the leach solution containing ammonia and an ammonium salt. This solution normally has a pH of approximately 10 to 10.5. The organic extraction substance recommended is a quaternary ammonium compound of general formula RR '3 N + Cl in which R is the methyl group and R' is a group having 8 to 12 carbon atoms. Such organic extractants are sold by Henkel Corporation under the trade name Aliquote 336 and Sherex Chemical Company under the trade name Adogens 464, and are available from Aldrich Chemical Corporation under the trade name Aliquote 336. form of an impure compound of methyltricaprylammonium chloride.
Les composés d'ammonium quaternaire sont en solution organique, de préférence en solution hydrocarbonée, par exemple dans du kérosène, solution qui peut être conditionnée par un alcool paraff inique tel que le décanol. La mise en contact de la phase aqueuse avec le réactif d'échange anionique extrait à la fois le molybdène et le vanadium. La réaction peut être illustrée par le schéma général suivant
dans lequel x et Z sont de petits nombres entiers, normalement compris entre 0 et 10, et M représente tout oxyanion de métal du Groupe V ou VI, et R peut être tout substituant organique qui rend suffisamment hydrophobe l'amine quaternaire.Il a été observé que lorsque le produit A1iquats 336 constituait le réactif d'échange anionique, l'extraction tendait à être limitée à l'équilibre par le molybdène. Dans la pratique, on a trouvé que, par l'utilisation d'installations d'extraction à étages multiples, on extrayait le molybdène plus rapidement que par des extractions à un seul étage.The quaternary ammonium compounds are in organic solution, preferably in hydrocarbon solution, for example in kerosene, which solution can be conditioned by a paraffinic alcohol such as decanol. The contacting of the aqueous phase with the anionic exchange reagent extracts both molybdenum and vanadium. The reaction can be illustrated by the following general scheme
wherein x and Z are small integers, typically 0 to 10, and M is any Group V or VI metal oxyanion, and R may be any organic substituent that sufficiently quaternary amine is hydrophobic.It has been observed that when the product A1iquats 336 was the anionic exchange reagent, the extraction tended to be limited to equilibrium by molybdenum. In practice, it has been found that, by the use of multi-stage extraction plants, molybdenum is extracted more rapidly than by single-stage extractions.
Extraction-et récupération du vanadium et du molybdène
Les métaux sont ensuite transférés de la phase organique dans une phase aqueuse au moyen d'une solution aqueuse de bicarbonate ou de carbonate ou d'un autre anion.Extraction and recovery of vanadium and molybdenum
The metals are then transferred from the organic phase into an aqueous phase using an aqueous solution of bicarbonate or carbonate or other anion.
Une solution d'extraction appréciée est une solution aqueuse saturée de bicarbonate d'ammonium à un pH d'environ 8 et à une température d'environ 0 à 300C. On a. observé que l'extraction tendait à être limitée par le vanadium. En présence de vanadium, on a trouvé que la solution d'extraction au bicarbonate convenait particulièrement bien pour extraire le vanadium de la phase organique.A preferred extraction solution is a saturated aqueous solution of ammonium bicarbonate at a pH of about 8 and at a temperature of about 0 to 300C. We have. observed that extraction tended to be limited by vanadium. In the presence of vanadium, it has been found that the bicarbonate extraction solution is particularly suitable for extracting vanadium from the organic phase.
Lorsque le procédé global implique la lixiviation de catalyseurs usés avec une solution aqueuse d'ammoniac et d'un sel d'ammonium, il est préférable que la solution d'extraction soit une solution saturée de bicarbonate d'ammonium. De cette façon, des ions nouveaux ne sont pas introduits dans des courants, ce qui facilite le recyclage des courants vers des étapes qui se situent en amont dans le procédé. L'ion ammonium est préconisé, attendu que le métavanadate d'ammonium constitue un produit apprécié de ce procédé. When the overall process involves leaching spent catalysts with an aqueous solution of ammonia and an ammonium salt, it is preferable that the extraction solution is a saturated solution of ammonium bicarbonate. In this way, new ions are not introduced into currents, which facilitates the recycling of currents to steps which are upstream in the process. The ammonium ion is recommended, since ammonium metavanadate is a preferred product of this process.
Lorsque du vanadium est présent, il peut être récupéré de la solution aqueuse par réglage de sôn pH à 7 environ, par-addition de HCl concentré. On a trouvé que l'ion chlorure était important pour la cinétique de la précipitation du métavanadate de vanadium. On renvoie au procédé commenté dans Zhurnal Prikladnoi Khimii, 43, pages 949-954, 1970. Du'chlorure d'ammonium en excès est ajouté à la solution aqueuse et-tout chlorure d'ammonium non dissous est enlevé par filtration, ce qui crée une solution saturée de chlorure d'ammonium. La solution est chauffée à 75-80 C pendant 20 minutes, puis refroidie lentement en une période d'environ 30 minutes, à environ 300C. la solution est encore refroidie à environ OOC pendant 3 heures.Des cristaux sont recueillis par filtration pendant que la solution est refroidie, et ils sont lavés à l'eau froide. When vanadium is present, it can be recovered from the aqueous solution by adjusting its pH to about 7, by addition of concentrated HCl. The chloride ion was found to be important for the kinetics of vanadium metavanadate precipitation. Reference is made to the process commented in 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, which creates a saturated solution of ammonium chloride. The solution is heated at 75-80 ° C. for 20 minutes and then cooled slowly over a period of about 30 minutes to about 300 ° C. the solution is further cooled to about 0 ° C for 3 hours. Crystals are collected by filtration while the solution is cooled, and they are washed with cold water.
La solution aqueuse résultante peut contenir du molybdène ou du tungstène, ou bien elle peut ne pas contenir de métaux.Le molybdène ou le tungstène peut être récuperé par réduction du volume de la solution jusqu'à ce que les métaux commencent à précipiter. La précipitation peut être favorisée par addition d'un ion approprié pour former un sel moins soluble, par exemple de l'hydroxyde de calcium peut être ajouté pour précipiter le molybdate de calcium moins soluble. The resulting aqueous solution may contain molybdenum or tungsten, or it may not contain metals. Molybdenum or tungsten may be recovered by reducing the volume of the solution until the metals begin to precipitate. Precipitation can be promoted by adding an appropriate ion to form a less soluble salt, for example calcium hydroxide can be added to precipitate the less soluble calcium molybdate.
Extraction et récupération du cobalt et du nickel
Les métaux du Groupe VIII se trouvant encore en solution dans la première liqueur chargée, sont placés chacun sélectivement dans une solution organique par échange d'ions en phase liquide en série. Chaque solution organique ainsi formée est ensuite extraite de manière à former une solution aqueuse contenant le métal du Groupe VIII. Les métaux du Groupe VIII qui prédominent dans la liqueur chargée des catalyseurs usés d'hydrodésulfuration ou d'hydrodémétallation sont le nickel et le cobalt. Extraction and recovery of cobalt and nickel
The Group VIII metals still in solution in the first charged liquor are each selectively placed in an organic solution by ion exchange in the liquid phase in series. Each organic solution thus formed is then extracted to form an aqueous solution containing the Group VIII metal. The Group VIII metals that predominate in the charged liquor of spent hydrodesulphurization or hydrodemetallization catalysts are nickel and cobalt.
Le nickel est extrait avec une substance organique d'extraction du nickel. Les substances organiques d'extraction préconisées comprennent des oximes. Nickel is extracted with an organic nickel extraction substance. The organic extraction substances recommended include oximes.
L'hydroxyoxime répond à la formule générale
dans laquelle R, R' et R" peuvent représenter divers radicaux organiques hydrocarbonés tels que des radicaux aliphatiques et alkylaryliques. R" peut aussi représenter l'hydrogène. R et R' sont avantageusement des hydrocarbures insaturés ou des groupes alkyle à chaSne ramifiée contenant environ 6 à environ 20 atomes de carbone. R et
R' sont aussi avantageusement égaux. Il est également préférable que R" soit l'hydrogène ou un hydrocarbure insaturé ou un groupe alkyle à chaîne ramifiée contenant environ 6 à 20 atomes de carbone.Hydroxyoxime meets the general formula
in which R, R 'and R "may represent various hydrocarbon organic radicals such as aliphatic and alkylaryl radicals R" may also represent hydrogen. R and R 'are preferably unsaturated hydrocarbons or branched chain alkyl groups containing from about 6 to about 20 carbon atoms. R and
R 'are also advantageously equal. It is also preferable that R "is hydrogen or an unsaturated hydrocarbon or a branched chain alkyl group containing about 6 to 20 carbon atoms.
Des oximes convenables sont décrites, par exemple,dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique NO 3 224 873, NO 3 592 775, NO 3,455680, NO 3 428 499, NO 3 276 863 et N" 3 197 274.Des substances d'extraction particulièrement convenables comprennent la 2-hydroxy-4nonylbenzophénoxime qui est une substance d'extraction principale dans une composition contenant également une alpha-hydroxyoxime vendue par la firme Henkel Corporation sous le nom commercial de LIXs 64N ; la 8-diéthyl-7-hydroxy6-dodécanoneoxime qui est la principale substance d'extraction d'une composition vendue par la firme Henkel Corporation sous le nom commercial de LIXs 63 ; et la 2-hydroxy4-dodécylbenzophénoxime qui est la principale substance d'extraction d'une composition contenant également une alpha-hydroxyoxime, vendue par la firme Henkel Corporation sous le nom commercial de LIXe 64. Suitable oximes are described, for example, in U.S. Patent Nos. 3,224,873, 3,559,775, 3,455,680, 3,428,499, 3,276,863 and 3,319,274. Particularly suitable extraction substances include 2-hydroxy-4-nonylbenzophenoxime, which is a main extractant in a composition also containing an alpha-hydroxyoxime sold by Henkel Corporation under the tradename LIXs 64N; 7-hydroxy-dodecanone oxime which is the main substance of extraction of a composition sold by Henkel Corporation under the trade name of LIX 63, and 2-hydroxy-4-dodecylbenzophenoxime which is the main substance of extraction of a composition also containing an alpha-hydroxyoxime, sold by Henkel Corporation under the trade name LIXe 64.
L'agent drextraction préconisé est le produit LIX 64N. Cet agent contient environ 46 à 50 % de bêtahydroxybenzophénoneoxime et environ 1 à 2 % d'une alphahydroxyoxime aliphatique dans un diluant hydrocarboné tel que le kérosène. Cet agent d'extraction permet une extraction quasi quantitative du nickel et offre un très haut degré de séparation du nickel (II) par rapport au cobalt (III). The recommended removal agent is LIX 64N. This agent contains about 46 to 50% of beta-hydroxy benzophenone oxime and about 1 to 2% of an aliphatic alpha-hydroxyoxime in a hydrocarbon diluent such as kerosene. This extraction agent allows an almost quantitative extraction of nickel and offers a very high degree of separation of nickel (II) compared to cobalt (III).
Le nickel est séparé de la substance d'extraction par toute solution classique d'épuisement, par exemple à l'acide sulfurique. The nickel is separated from the extraction substance by any conventional solution of exhaustion, for example with sulfuric acid.
Le cobalt est extrait ensuite, dans les extractions en série. Le cobalt présent dans la liqueur chargée est au degré d'oxydation +3 et doit être réduit au degré d'oxydation +2 avant de pouvoir être aisément extrait par des agents classiques d'extraction du cobalt. Le cobalt (III) est réduit de manière classique en cobalt (II) par mise en contact de la solution de cobalt (III) avec du cobalt métallique. La grenaille de cobalt constitue une forme de cobalt métallique que l'on peut utiliser pour cette réduction. The cobalt is then extracted in the series extractions. The cobalt present in the charged liquor is at the +3 oxidation state and must be reduced to the +2 oxidation state before it can be readily extracted by conventional cobalt extraction agents. Cobalt (III) is conventionally reduced to cobalt (II) by contacting the solution of cobalt (III) with metallic cobalt. Cobalt shot is a form of cobalt metal that can be used for this reduction.
Le cobalt (II) est ensuite extrait avec un agent d'extraction contenant comme substance d'extraction une bêta-dicétone de chélation des métaux. Une substance d'extraction appréciée est une bêta-dicétone de formule
dans laquelle n a une valeur de 1 à 4, m est égal à 0, 1 ou 2 et R est un groupe alkyle ayant 1 à 25 atomes de carbone. Les composés et leur préparation sont décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique No 4 152 396 cité en référence et la substance préconisée est vendue par la firme Henkel Chemical sous le nom commercial de LIX 51. The cobalt (II) is then extracted with an extractant containing as extraction substance a metal chelating beta-diketone. A preferred extraction substance is a beta-diketone of the formula
wherein n is 1 to 4, m is 0, 1 or 2 and R is an alkyl group having 1 to 25 carbon atoms. The compounds and their preparation are described in the referenced U.S. Patent No. 4,152,396 and the preferred material is sold by Henkel Chemical under the trade name LIX 51.
D'autres substances organiques d'extraction du cobalt (II) comprennent les oximes, dioximes et dicétones mentionnées ci-dessus en tant que substances d'extraction du nickel.Other organic cobalt (II) extracting substances include the oximes, dioximes and diketones mentioned above as nickel extractants.
Si la même substance d'extraction est utilisée à la fois pour le cobalt et pour le nickel, une sélectivité peut être offerte par le degré d'oxydation du cobalt. If the same extraction substance is used for both cobalt and nickel, selectivity can be provided by the degree of oxidation of cobalt.
La bêta-dicétone de chélation des n étaux utilisée com e substance d'extraction est avantageusenent dissoute dans du kérosène avec environ 10-15 % d'un agent de conditionnement. L'agent de ccnditionnement est avantageusement un alcool qui contient environ 10 atones de carbone, le décanol étant préconisé. Un hydrocarbure apprécié est le kérosène. Un exemple d'hydrocarbure avantageux est le produit Kermac 470B qui est vendu par la firme Kerr-McGee.Les proportions dans lesquelles on doit utiliser la bêta-dicétone-de chélation des métaux, l'alcool et l'hydrocarbure sont régies par des considérations telles que la vitesse et le degré d'accomplissement des séparations des phases et la concentration du cobalt dans la liqueur à extraire Lorsque le décanol et le produit KermacQ 470B sont choisis, respectivement, comme alcool et comme hydrocarbure, la concentration optimale en décanol est d'environ 15 % en volume, la plage efficace de concentrations étant d'environ 10 à 20 % en volume. The N-chelating beta-diketone used as the extraction substance is preferably dissolved in kerosene with about 10-15% of a conditioning agent. The coupling agent is advantageously an alcohol which contains about 10 carbon atoms, decanol being recommended. A preferred hydrocarbon is kerosene. An example of an advantageous hydrocarbon is the product Kermac 470B which is sold by the firm Kerr-McGee. The proportions in which the beta-diketone-chelation of metals, alcohol and hydrocarbon must be used are governed by considerations such as the rate and degree of completion of the phase separations and the concentration of cobalt in the liquor to be extracted When the decanol and the KermacQ 470B product are selected, respectively, as alcohol and as hydrocarbon, the optimum concentration of decanol is about 15% by volume, the effective range of concentrations being about 10 to 20% by volume.
La capacité maximale de charge du cobalt (II) par rapport à la solution à 5 % en volume de substance d'extraction bêta-dicétonique est d'environ 2,6 g par litre. The maximum loading capacity of cobalt (II) relative to the 5% by volume solution of beta-diketone extractant is about 2.6 g per liter.
Au-delà de ce seuil, une précipitation a lieu dans la phase organique. Une solution organique contenant environ 5 % en volume de bêta-dicétone d'extraction est normalement suffisante pour éliminer la totalité du cobalt venant d'une lixiviation ammoniacale de catalyseurs usés. Par conséquent, il est préférable que la solution de substance organique d'extraction pour catalyseurs usés contienne environ 5 % en volume de bêta-dicétone et environ 15 % en volume de décanol, et environ 75 à 85 % en volume de Kermaco 470B. L'étape d'extraction est avantageusement conduite à une température comprise dans l'intervalle allant approximativement de la température ambiante à environ 400C,-et elle est mise en oeuvre en une ou deux phases d'extraction à contre-courant.Le chargement en cobalt (Il) lors d'une extraction par une bêta-dicétone dépend fortement du pH. Le cobalt (II) commence à charger des solutions faiblement acides, le maximum de chargement ayant lieu à un pH compris entre 7,5 et 9,5. Par conséquent, le réglage du pH par évaporation d'ammoniac de 1a liqueur de lixiviation avant l'extraction du nickel favorise l'extraction du cobalt (II). Le cas échéant, le pH peut encore être ajusté à ce stade par addition d'acide sulfurique ou d'hydroxyde d'ammonium selon que le pH doit être élevé ou abaissé. On a trouvé que des extractions étaient favorables dans des solutions ayant une concentration en ammoniaque demoins de 50 g par litre. Beyond this threshold, a precipitation takes place in the organic phase. An organic solution containing about 5% by volume of extraction beta-diketone is normally sufficient to remove all of the cobalt from ammonia leaching of spent catalysts. Therefore, it is preferred that the spent catalyst organic substance solution contain about 5% by volume of beta-diketone and about 15% by volume of decanol, and about 75 to 85% by volume of Kermaco 470B. The extraction step is advantageously carried out at a temperature in the range of approximately ambient temperature to about 400 ° C., and is carried out in one or two phases of countercurrent extraction. cobalt (II) when extracted with a beta-diketone is strongly pH dependent. Cobalt (II) begins to charge weakly acidic solutions, the maximum loading occurring at a pH between 7.5 and 9.5. Therefore, adjusting the ammonia evaporation pH of the leach liquor prior to nickel extraction promotes extraction of cobalt (II). If necessary, the pH can be further adjusted at this stage by addition of sulfuric acid or ammonium hydroxide depending on whether the pH should be raised or lowered. Extractions have been found to be favorable in solutions having an ammonia concentration of less than 50 grams per liter.
La phase organique contenant du cobalt peut être extraite par l'un quelconque de procédés dont il existe diverses variantes. Une technique classique de l'extraction fréquemment utilisée consiste extraire le cobalt à l'acide sulfurique pour produire du sulfate de cobalt en phase aqueuse. Un autre procédé d'extraction qui s'est montré convenable réside dans l'utilisation d'une solution d'ammoniac et d'un sel d 'ammonium pour extraire le cobalt de la phase organique. The cobalt-containing organic phase can be extracted by any of a variety of methods. A typical extraction technique commonly used is to extract cobalt with sulfuric acid to produce cobalt sulfate in aqueous phase. Another extraction method that has been found suitable is the use of ammonia solution and ammonium salt to extract cobalt from the organic phase.
Un autre procédé consiste à ajouter d'autres ions-métalliques, par exemple du cuivre (II) ou du nickel (II) pour "rassembler" le cobalt de la phase d'extraction organique en libérant le cobalt dans une solution aqueuse. Another method is to add other metal ions, for example copper (II) or nickel (II) to "cobalt" the organic extraction phase by releasing the cobalt in an aqueous solution.
Les solutions aqueuses de métaux du Groupe VIII produites par la présente invention peuvent encore être traitées en vue de produire du métal pur ou un sel qui peut être réutilisé directement pour former un catalyseur neuf. Le nickel ou le cobalt peut être obtenu par électrolyse ou directement réduit par de l'hydrogène gazeux. Les solutions aqueuses de nickel ou de cobalt peuvent être utilisées directement comme source de métaux pour lgimpré- gnation ou la mise en pâte simultanée de catalyseur neuf. The aqueous solutions of Group VIII metals produced by the present invention can be further processed to produce pure metal or a salt that can be reused directly to form a new catalyst. Nickel or cobalt can be obtained by electrolysis or directly reduced by hydrogen gas. Aqueous solutions of nickel or cobalt can be used directly as a source of metals for the simultaneous impregnation or pulping of new catalyst.
Le schéma I suivant illustre en détail les étapes de lixiviation de la présente invention. The following scheme I illustrates in detail the leaching steps of the present invention.
SCHEMA I I
SCHEMA II
<tb> <SEP> Grillage
<tb> <SEP> Phase <SEP> aqueuse
<tb> <SEP> Lixiviation
<tb> <SEP> Liqueur <SEP> chargée
<tb> contenant
<tb> <SEP> Co, <SEP> Ni, <SEP> Mn <SEP> et <SEP> V
<tb> <SEP> Ammoniac
<tb> <SEP> Extraction
<tb> <SEP> (ammonium
<tb> <SEP> quaternaire)
<tb> <SEP> Distillation <SEP> Phaaqueeuse
<tb> <SEP> de <SEP> NH3 <SEP> ~ <SEP> aqueuse <SEP> $organique <SEP> Epuisement
<tb> <SEP> de <SEP>
<tb> <SEP> 3 <SEP> par
<tb> <SEP> I <SEP> tER4)HC03
<tb> <SEP> Précipitation
<tb> <SEP> Extraction <SEP> de <SEP> V <SEP> par
<tb> <SEP> avec <SEP> avec <SEP> LIX <SEP> 64N <SEP> addition <SEP> de
<tb> <SEP> HC1
<tb> <SEP> Phase <SEP> Phase
<tb> <SEP> aqueuse <SEP> 8 <SEP> organique
<tb> <SEP> Precipitation
<tb> <SEP> de <SEP> Mn
<tb> <SEP> Réduction
<tb> <SEP> en <SEP> en <SEP> CoII <SEP> Epuisement
<tb> <SEP> Extraction
<tb> <SEP> avec <SEP> LIX <SEP> 51
<tb> <SEP> Phase
<tb> <SEP> organique
<tb> <SEP> Solution
<tb> <SEP> aqueuse <SEP> am
<tb> <SEP> moniacale
<tb> <SEP> d'épuisement
<tb>
Le catalyseur usé est grillé à une température de 400 à 600 C. Le catalyseur grillé est ensuite mis en contact avec une solution aqueuse contenant, à la fois, de l'ammoniac et un sel d'ammonium. La température de cette lixiviation est maintenue à environ 900C. La première liqueur chargée est ensuite traitée comme indiqué sur le schéma I. Le catalyseur lixivié une fois est mis en contact avec une solution saturée d'anhydride sulfureux entre 65 et 1000C et de préférence entre 80 et 1000C. La seconde liqueur chargée est séparée des catalyseurs lixiviés deux fois, qui sont jetés. La seconde liqueur chargée est ensuite mise en contact avec du sulfure d'hydrogène, ce qui fait précipiter les métaux dans la solution. Les métaux précipités sont principalement le cobalt et le molybdène.<tb><SEP> Toasting
<tb><SEP> Phase <SEP> aqueous
<tb><SEP> Leaching
<tb><SEP> Liquor <SEP> loaded
<tb> containing
<tb><SEP> Co, <SEP> Ni, <SEP> Mn <SEP>, and <SEP> V
<tb><SEP> Ammonia
<tb><SEP> Extraction
<tb><SEP> (ammonium
<tb><SEP> quaternary)
<tb><SEP> Distillation <SEP> Stalker
<tb><SEP> of <SEP> NH3 <SEP> ~ SEP> aqueous <SEP> $ organic <SEP> Exhaustion
<tb><SEP> of <SEP>
<tb><SEP> 3 <SEP> by
<tb><SEP> I <SEP> tER4) HC03
<tb><SEP> Precipitation
<tb><SEP> Extraction <SEP> of <SEP> V <SEP> by
<tb><SEP> with <SEP> with <SEP> LIX <SEP> 64N <SEP> addition <SEP> of
<tb><SEP> HC1
<tb><SEP> Phase <SEP> Phase
<tb><SEP> aqueous <SEP> 8 <SEP> organic
<tb><SEP> Precipitation
<tb><SEP> of <SEP> Mn
<tb><SEP> Reduction
<tb><SEP> in <SEP> in <SEP> CoII <SEP> Exhaustion
<tb><SEP> Extraction
<tb><SEP> with <SEP> LIX <SEP> 51
<tb><SEP> Phase
<tb><SEP> Organic
<tb><SEP> Solution
<tb><SEP> aqueous <SEP> am
<tb><SEP> moniacal
<tb><SEP> of exhaustion
<Tb>
The spent catalyst is roasted at a temperature of 400 to 600 C. The roasted catalyst is then contacted with an aqueous solution containing both ammonia and an ammonium salt. The temperature of this leaching is maintained at about 900C. The first charged liquor is then treated as shown in Scheme I. The once leached catalyst is contacted with a saturated solution of sulfur dioxide at 65 to 1000 ° C and preferably 80 to 1000 ° C. The second charged liquor is separated from the leached catalysts twice, which are discarded. The second charged liquor is then contacted with hydrogen sulfide, precipitating the metals in the solution. The precipitated metals are mainly cobalt and molybdenum.
Les sulfures précipités sont réinjectés dans l'opération de grillage en vue d'être à nouveau grillés et lixiviés avec la solution ammoniacale. On récupère de la sorte la quasi-totalité du cobalt, et on obtient un courant ammoniacal destiné à un traitement subséquent.The precipitated sulphides are reinjected into the roasting operation in order to be roasted again and leached with the ammoniacal solution. In this way, almost all of the cobalt is recovered, and an ammoniacal stream is obtained for subsequent treatment.
Le schéma II est un schéma d'ensemble illustrant toutes les opérations de l'invention. Scheme II is an overall diagram illustrating all the operations of the invention.
SCHEMA II
SCHEMA II
<tb> <SEP> Catal.-se~r <SEP> use
<tb> <SEP> Grillage <SEP> < <SEP> f
<tb> <SEP> Contact <SEP> avec
<tb> <SEP> solution <SEP> noueuse
<tb> <SEP> dlamgoniac <SEP> et <SEP> de
<tb> <SEP> sel <SEP> drammonium
<tb> <SEP> b
<tb> <SEP> Séparation <SEP> du
<tb> <SEP> catalyseur <SEP> et <SEP> de
<tb> <SEP> la <SEP> liqueur <SEP> chargée
<tb> <SEP> Solution <SEP> | <SEP> Catalyseur
<tb> <SEP> aqueuse <SEP> lixivié
<tb> Traitement <SEP> subsé- <SEP> Contact <SEP> avec <SEP> une
<tb> quent <SEP> de <SEP> la <SEP> solution <SEP> aqueuse
<tb> liqueur <SEP> chargée <SEP> d'anhydride <SEP> sulfureux
<tb> <SEP> Séparation <SEP> du <SEP> Précipitation
<tb> <SEP> catalyseur <SEP> et <SEP> de <SEP> ~~-c- <SEP> par <SEP> H2S <SEP> des <SEP> létaux
<tb> <SEP> la <SEP> la <SEP> solution <SEP> en <SEP> solution
<tb> <SEP> aqueuse
<tb> <SEP> Evacuation
<tb> <SEP> du <SEP> support
<tb> <SEP> de <SEP> catalyseur
<tb>
Des métaux sont récupérés de catalyseurs usés dont on sait qu'ils contiennent du cobalt, du nickel, du molybdène et du vanadium. Le catalyseur est tout d'abord grillé et lixivié comme décrit ci-dessus. La première liqueur chargée est ensuite extraite avec une amine quaternaire pour former un premier ensemble de deux courants un courant organique contenant du molybdène et du vanadium et un courant aqueux contenant du cobalt et du nickel. Le premier courant organique est épuisé avec une solution aqueuse de bicarbonate d'ammonium. De l'acide chlorhydrique est ajouté à la solution aqueuse d'épuisement et du métavanådate d'ammonium est précipité. Le volume de la solution est ensuite réduit et du molybdate d'ammonium est précipité.<tb><SEP> Catal.-se ~ r <SEP> use
<tb><SEP> Toasting <SEP><<SEP> f
<tb><SEP> Contact <SEP> with
<tb><SEP> solution <SEP> nodding
<tb><SEP> dlamgoniac <SEP> and <SEP> from
<tb><SEP> salt <SEP> drammonium
<tb><SEP> b
<tb><SEP> Separation <SEP> of
<tb><SEP> Catalyst <SEP> and <SEP> of
<tb><SEP> the <SEP> liquor <SEP> loaded
<tb><SEP> Solution <SEP> | <SEP> Catalyst
<tb><SEP> aqueous <SEP> leached
<tb> Treatment <SEP> subse- <SEP> Contact <SEP> with <SEP> one
<tb> quent <SEP> of <SEP> the <SEP> solution <SEP> aqueous
<tb> liquor <SEP> charged <SEP> with sulfur dioxide <SEP>
<tb><SEP> Separation <SEP> of <SEP> Precipitation
<tb><SEP> catalyst <SEP> and <SEP> of <SEP> ~~ -c- <SEP> by <SEP> H2S <SEP> of <SEP> lethal
<tb><SEP> the <SEP> the <SEP> solution <SEP> in <SEP> solution
<tb><SEP> aqueous
<tb><SEP> Evacuation
<tb><SEP> of <SEP> support
<tb><SEP> of <SEP> Catalyst
<Tb>
Metals are recovered from spent catalysts known to contain cobalt, nickel, molybdenum and vanadium. The catalyst is first roasted and leached as described above. The first charged liquor is then extracted with a quaternary amine to form a first set of two streams an organic stream containing molybdenum and vanadium and an aqueous stream containing cobalt and nickel. The first organic stream is depleted with an aqueous solution of ammonium bicarbonate. Hydrochloric acid is added to the aqueous solution of exhaustion and ammonium metavanate is precipitated. The volume of the solution is then reduced and ammonium molybdate is precipitated.
L'ammoniac en excès est chassé du premier courant aqueux par chauffage de la solution. La première liqueur chargée restante est tout d'abord exposée à l'air, ce qui assure l'existence du cobalt au degré trivalent d'oxydation. Il est ensuite extrait au LIX 64N, ce qui élimine le nickel et crée un second ensemble de deux cou rants.: un courant aqueux contenant le cobalt et toutes impuretés et un courant organique contenant le nickel. La seconde solution organique est extraite à l'acide sulfurique, ce qui forme une solution acide de sulfate contenant du nickel Le cobalt présent dans le second courant aqueux est réduit sur de la grenaille de cobalt et extrait au LIX 51, ce qui forme un troisième ensemble de courants aqueux et organique. The excess ammonia is removed from the first aqueous stream by heating the solution. The first remaining charged liquor is first exposed to the air, which ensures the existence of cobalt at the trivalent degree of oxidation. It is then extracted with LIX 64N, which removes nickel and creates a second set of two streams: an aqueous stream containing cobalt and all impurities and an organic stream containing nickel. The second organic solution is extracted with sulfuric acid, which forms an acid solution of nickel-containing sulphate. The cobalt present in the second aqueous stream is reduced on cobalt shot and extracted with LIX 51, which forms a third. set of aqueous and organic streams.
Le troisième courant aqueux est recyclé dans l'étape de lixiviation,*enrichie en ammoniac provenant de l'étape de distillation de l'ammoniac. Le troisième courant organique est extrait avec une solution d'ammoniac et de carbonate d'ammonium. The third aqueous stream is recycled to the ammonia-enriched leach stage from the ammonia distillation step. The third organic stream is extracted with a solution of ammonia and ammonium carbonate.
En utilisant le schéma I, on dispose d'un procédé qui est entièrement compatible avec une lixiviation ammoniacale. Par conséquent, la liqueur chargée venant de la lixiviation doit être en solution aqueuse ammoniacale. Using Scheme I, there is a process that is fully compatible with ammonia leaching. Therefore, the charged liquor from the leaching must be in aqueous ammonia solution.
Les exemples suivants illustrent en détail diverses étapes du procédé de l'invention. The following examples illustrate in detail various steps of the process of the invention.
Exemple 1
Cet exemple illustre l'étape de lixiviation ammoniacale de la présente invention.Example 1
This example illustrates the ammonia leaching step of the present invention.
On s'est procuré un catalyseur usé d'hydrodésulfuration contenant 1,45 % en poids de cobalt et 6,75 % en poids de molybdène, ayant servi dans une installation pilote. Les particules de catalyseur contenaient, en plus des métaux catalytiques, 1,62 % en poids de nickel et 6,24 % en poids de vanadium de même que 9,86 8 en poids de dépôts charbonneux et 12,3 % en poids de soufre. A spent hydrodesulphurization catalyst containing 1.45 wt.% Cobalt and 6.75 wt.% Molybdenum was obtained for use in a pilot plant. The catalyst particles contained, in addition to the catalytic metals, 1.62% by weight of nickel and 6.24% by weight of vanadium as well as 9.86% by weight of carbonaceous deposits and 12.3% by weight of sulfur. .
Les particules de catalyseur ont été grillées dans un lit d'environ 19,05 mm de profondeur à 3100C pendant 3 heures, puis à 4380C pendant 3 heures. La température n'a jamais dépassé 4500C. A la fin du grillage, les particules avaient perdu 10,2 % de leur poids initial. The catalyst particles were roasted in a bed about 19.05 mm deep at 3100C for 3 hours, then at 4380C for 3 hours. The temperature never exceeded 4500C. At the end of the roasting, the particles had lost 10.2% of their initial weight.
Cette perte-de poids a été attribuée à une oxydation, et une perte subséquente a été attribuée à I'atmosphère de carbone et de soufre. This loss of weight was attributed to oxidation, and a subsequent loss was attributed to the atmosphere of carbon and sulfur.
On a préparé une solution de lixiviation en dissolvant 179 g de (NH4)2CO3-dans 1 litre de solution aqueuse 2M de NH40H. On a placé 98 g de particules de catalyseur, grillées comme ci-dessus, dans un ballon de 5 litres que l'on a chauffé à 85oC. On a prélevé des portions aliquotes toutes les 5 minutes et on les a analysées par un plasma à couplage inductif (PCI) pour déterminer la teneur en métaux. A leach solution was prepared by dissolving 179 g of (NH4) 2CO3-in 1 liter of 2M aqueous NH40H solution. 98 g of catalyst particles, roasted as above, were placed in a 5 liter flask which was heated to 85 ° C. Aliquots were removed every 5 minutes and analyzed by inductively coupled plasma (ICP) to determine the metal content.
Le tableau I indique les résultats obtenus. Table I shows the results obtained.
TABLEAU I
Temps (minutes) Métaux extraits, % /-Co~7 /Ni 7 /-o 7 /v 7 /Fe 7 rP~7
5 47 73 86 74 3,6 15
10 47 73 86 76 5,7 17
28 44 85 86 84 4,2 28
Les concentrations en nickel, molybdène et vana dium,dans la liqueur de lixiviation, croissent avec le temps, mais la concentration en cobalt tend à décroître au bout d'environ 10 minutes. On peut faire varier le temps de lixiviation pour accroître la quantité de tout métal que l'on désire. Etant donné que le phosphore peut interférer avec le traitement en aval de la liqueur de lixiviation et qu'il ne constitue pas un métal intéressant à-récupérer, un arrêt de la lixiviation lorsque la solution contient de faibles quantités de phosphore est préférable.Bien que cet exemple ait impliqué une lixiviation à 850C, les catalyseurs usés auraient pu être lixiviés à toute température comprise entre 750C et le point d'ébullition de la solution, mais de préférence entre 85 et 950C.TABLE I
Time (minutes) Extracted metals,% / -Co ~ 7 / Ni 7 / -o 7 / v 7 / Fe 7 rP ~ 7
5 47 73 86 74 3.6 15
10 47 73 86 76 5.7 17
28 44 85 86 84 4.2 28
Concentrations of nickel, molybdenum and vanadium in the leach liquor increase with time, but the concentration of cobalt tends to decrease after about 10 minutes. The leaching time can be varied to increase the amount of any metal desired. Since phosphorus can interfere with the downstream processing of the leach liquor and is not an interesting metal to recover, stopping leaching when the solution contains small amounts of phosphorus is preferable. this example involved leaching at 850C, the spent catalysts could have been leached at any temperature between 750C and the boiling point of the solution, but preferably between 85 and 950C.
Exemple 2
Cet exemple illustre une autre lixiviation ammoniacale telle qu'effectuée conformément à l'invention.Example 2
This example illustrates another ammoniac leaching as performed in accordance with the invention.
Un catalyseur d'hydrodésu.lfuration usé contenant 1,4 % en poids de cobalt, 6,3 % en poids de molybdène, 2,2 % en poids de nickel et 4,2 g en poids de vanadium a été grillé pendant 2 heures à 4270C sous un léger courant d'air. Lorsque le résidu charbonneux et sulfuré a été éliminé en quasi-totalité par combustion, le grillage a été arrêté. Après refroidissement des particules, on les a placées dans 1 litre de solution préparéeen dissolvant 200 g de (NH4)2CÔ3 dans 1 litre de NH40H aqueux 2M. A spent hydrodesulphurization catalyst containing 1.4% by weight of cobalt, 6.3% by weight of molybdenum, 2.2% by weight of nickel and 4.2 g by weight of vanadium was roasted for 2 hours. at 4270C under a gentle draft. When the carbonaceous and sulphurous residue was almost entirely eliminated by combustion, the roasting was stopped. After cooling the particles, they were placed in 1 liter of solution prepared by dissolving 200 g of (NH 4) 2 CO 3 in 1 liter of 2M aqueous NH 4 OH.
Les teneurs en métaux de la solution ont été déterminées après 2.0 minutes et après 180 minutes. Les résultats sont reproduits sur le tableau Il. The metal contents of the solution were determined after 2.0 minutes and after 180 minutes. The results are shown in Table II.
TABLEAU II
Métaux extraits, %
Temps (minutes) /Co rani~7 /Mo T 1V 7
20 48 71 89 68
180 31 83 97 87
On peut voir qu'avec une-forte prolongation de la durée de lixiviation, on a récupéré davantage de nickel, de molybdène et de vanadium, mais le rendement en cobalt s'est considérablement abaissé.TABLE II
Metals extracted,%
Time (minutes) / Co rani ~ 7 / Mo T 1V 7
20 48 71 89 68
180 31 83 97 87
It can be seen that with a strong prolongation of the leaching time, more nickel, molybdenum and vanadium were recovered, but the cobalt yield was considerably lowered.
Exemple 3
Il s'agit d'un autre exemple de lixiviation ammoniacale de l'invention. Example 3
This is another example of ammoniac leaching of the invention.
Des particules d'un catalyseur d'hydrotraite ent usé ont été grillées a diverses températures; puis placées dans une solution ammoniacale NH4OH 2M de (NH4)2CO3 iN, à la différence que l'essai conduit à 8500C a été placé dans une solution de (NX4)2CO3 0,5M dans
NH40H 2M. Des portions aliquotes de solution ont été prélevées après 15 minutes et après 180 minutes et analysées par PCI pour déterminer la teneur en métaux. Les résultats sont reproduits sur le tableau III.Particles of an entangled hydrotraite catalyst were roasted at various temperatures; then placed in a 2M NH4OH ammonia solution of (NH4) 2CO3 iN, except that the test conducted at 8500C was placed in a solution of (NX4) 2CO3 0.5M in
NH40H 2M. Aliquots of solution were taken after 15 minutes and after 180 minutes and analyzed by PCI to determine the metal content. The results are shown in Table III.
TABLEAU III
Température de grillage
4270C 6000C 760 C 8500C
15 180 15 180 15 180 15 180
Métal min min min min min min min min
Métaux extraits, %
Co 48 31 46 26 32 34 32 15
Mo 89 97 70 74 81 89 52 62
Ni 71 83 45 46 19 28 8 21
V 68 87 70 73 103 107 80 81
Les valeurs indiquées sont les pourcentages de métaux lixiviés dans la solution, comparativement à la teneur en métaux du catalyseur non lixivié.TABLE III
Toasting temperature
4270C 6000C 760C 8500C
15 180 15 180 15 180 15 180
Metal Min Min Min Min Min Min Min Min
Metals extracted,%
Co 48 31 46 26 32 34 32 15
Mo 89 97 70 74 81 89 52 62
Nor 71 83 45 46 19 28 8 21
V 68 87 70 73 103 107 80 81
The values given are the percentages of metals leached in the solution, compared to the metal content of the non-leached catalyst.
La récupération du nickel est réduite à mesure que la température de grillage des particules du catalyseur usé est élevée au-delà de 6000C. Aucun métal n'est nettement mieux récupéré que si le catalyseur usé était grillé à 4270C. Nickel recovery is reduced as the scorching temperature of spent catalyst particles is raised above 6000C. No metal is significantly better recovered than if the spent catalyst was roasted at 4270C.
La récupération du cobalt est en général meilleure après 15 minutes à chaque température de grillage qu'après 180 minutes à la même température de grillage. Il vaut mieux généralement arrêter la lixiviation de la présente invention au bout d'environ 1 heure.Cobalt recovery is generally better after 15 minutes at each roasting temperature than after 180 minutes at the same roasting temperature. It is generally better to stop the leaching of the present invention after about 1 hour.
Exemple 4
Cet exemple illustre la lixiviation à l'anhydride sulfureux de l'invention. 30,00 g de catalyseur usé ayant servi dans une installation pilote ont été lixiviés pendant 60 minutes dans 600 ml d'une solution aqueuse saturée de 502. La température de la lixiviation a été de 850C. Example 4
This example illustrates the sulfur dioxide leaching of the invention. 30.00 g of spent catalyst used in a pilot plant were leached for 60 minutes in 600 ml of a saturated aqueous solution of 502. The leaching temperature was 850C.
TABLEAU IV
Fe Ni V Al Co Mo
Têtes, ppm 6200 7200 21100 353900 14500 13500
Queues, ppm 3900 6200 18300 372400 3900 13400
Pourcentage lixivié 49,38 30,71 30,21 17,65 78,36 20,13
L'analyse des têtes,des queues et du pourcentage final lixivié est indiquée sur le tableau IV.TABLE IV
Fe Ni V Al Co Mo
Heads, ppm 6200 7200 21100 353900 14500 13500
Tails, ppm 3900 6200 18300 372400 3900 13400
Percentage leached 49.38 30.71 30.21 17.65 78.36 20.13
The analysis of the heads, tails and final percentage leached is shown in Table IV.
Exemple 5
Il s'agit d'un autre exemple de lixiviation à l'anhydride sulfureux selon l'invention. 9 g de catalyseur usé ayant servi dans une installation pilote ont été lixiviés pendant 180 minutes dans 170 ml d'une solution aqueuse saturée de' 502 à 880C.Example 5
This is another example of leaching with sulfur dioxide according to the invention. 9 g spent catalyst used in a pilot plant was leached for 180 minutes in 170 ml of a saturated aqueous solution of 502 to 880C.
L'analyse des têtes, des queues et du pourcentage de métaux lixiviés est reproduite sur le tableau V. The analysis of heads, tails and percentage of leached metals is shown in Table V.
TABLEAU V
Fe Ni V Co Mo
Têtes, ppm - 8500 13000 23000 8800
Queues, ppm 1914 3064 7527 2577 7869
Pourcentage lixivié - 71,28 53,94 91,09 28,86
Exemple 6,
Cet exemple montre le degré de précipitation des métaux dans des solutions lixiviées à l'anhydride sulfureux obtenues dans les deux exemples précédents Des sulfures métalliques ont été précipités par barbotagve de H2S dans des solutions- refroidies. à la température ambiante et ayant un pH compris entre 3,5 et 4,0. Les pourcentages de métaux éliminés de chaque liqueur de lixiviation par l'anhydride sulfureux sont reproduits sur le tableau VI.TABLE V
Fe Ni V Co Mo
Heads, ppm - 8500 13000 23000 8800
Tails, ppm 1914 3064 7527 2577 7869
Percent Leached - 71.28 53.94 91.09 28.86
Example 6
This example shows the degree of metal precipitation in sulfur dioxide leach solutions obtained in the two preceding examples. Metal sulfides were precipitated by bubbling with H2S in cooled solutions. at room temperature and having a pH of between 3.5 and 4.0. The percentages of metals removed from each leach liquor by sulfur dioxide are shown in Table VI.
TABLEAU VI
Solution Co Mo Ni V
1 97,7 > 98,6 > 96,0 ' 92,7
2 97,3 90,1 > 94,9 58,2
Exemple 7
Cet exemple montre une coextraction de molybdène et de vanadium dans une liqueur chargée. On a fait varier le pH de la solution aqueuse. On a trouvé que l'extraction la plus efficace s'effectuait à un pH de 10,4, qui est approximativement aussi haut que la pratique le permet dans une solution ammoniacale. La solution organique d'extraction était une solution à 10 î de Aliquat 336 dans du kérosène, avec addition de décanol à 10 %. La solution aqueuse constituant la charge contenait 2,4 g/l de molybdène, 3,1 g/l de vanadium et avait un pH d'environ 10,1. Le pH a eté élevé par addition de NH40H et abaissé par addition de H2SO4.La phase aqueuse et la phase organique ont été mises en contact à la température ambiante dans une ampoule à brome. Le volume de solution aqueuse était égal au volume de solution organique. Les résultats sont reproduits sur le tableau VII.TABLE VI
Solution Co Mo Ni V
1 97.7>98.6> 96.0 '92.7
2 97.3 90.1> 94.9 58.2
Example 7
This example shows a coextraction of molybdenum and vanadium in a charged liquor. The pH of the aqueous solution was varied. The most efficient extraction was found to be at a pH of 10.4, which is approximately as high as practically permitted in an ammonia solution. The organic extraction solution was a 10% solution of Aliquat 336 in kerosene, with the addition of 10% decanol. The aqueous solution constituting the feed contained 2.4 g / l of molybdenum, 3.1 g / l of vanadium and had a pH of about 10.1. The pH was raised by addition of NH 4 OH and lowered by addition of H 2 SO 4. The aqueous phase and the organic phase were contacted at room temperature in a dropping funnel. The volume of aqueous solution was equal to the volume of organic solution. The results are reproduced in Table VII.
TABLEAU VII
No V pHà Durée. g/l, g/i, g/l, g/l
250 de phase phase D=organique phasephase phase
contact, organi- aqueuse aqueuse orga- aqueuse aqueuse (min) que ~~~~~~~ ~~~~~~~~~~~ nique ~~~~~~~ ~~~~~~~~~~~ 10,4 10 1,06 1,28 0,83 2,83 0,43 7,1 10,1 10 0,86 1,62 0,53 2,97 0,40 7,4
9,6 10 0,60 1,88 0,32 3,11 0,43 7,8 10,1 20 0,88 1,63 0,49 3,14 0,41 7,8
Exemple 8
Cet exemple illustre l'effet de la variation des concentrations en bicarbonate sur la facilité d'extraction'des métaux d'une solution à 10 % d'Aliquat() 336 dans du décanol à 10 % et du kérosène, chargée à la fois de molybdène et de vanadium.On a préparé une solution aqueuse renfermant les concentrations suivantes en NH4HCO3 : 6,84, 13,68, 20,52, 100,0 et 200,0 g par litre. On a utilisé pour toutes les concentrations un rapport de la phase aqueuse à la phase organique de 1:1.TABLE VII
No V pH to Duration. g / l, g / l, g / l, g / l
250 phase phase D = organic phase phase phase
contact, aqueous organic aqueous-aqueous organol (min) that ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ~ 10.4 10 1.06 1.28 0.83 2.83 0.43 7.1 10.1 10 0.86 1.62 0.53 2.97 0.40 7.4
9.6 10 0.60 1.88 0.32 3.14 0.43 7.8 10.1 20 0.88 1.63 0.49 3.14 0.41 7.8
Example 8
This example illustrates the effect of variation in bicarbonate concentrations on the ease of extraction of metals from a 10% solution of Aliquat () 336 in 10% decanol and kerosene, charged both with Molybdenum and vanadium. An aqueous solution was prepared containing the following concentrations of NH 4 HCO 3: 6.84, 13.68, 20.52, 100.0 and 200.0 g per liter. A ratio of aqueous phase to organic phase of 1: 1 was used for all concentrations.
Les résultats des essais sont reproduits sur le tableau VIII. The results of the tests are reproduced in Table VIII.
TABLEAU VIII
Valeur initiale Valeur finale [NH4HCO3] pH Mo* Mo organique organique aqueux
g/l (g/l) (g/l) (g/l) pH
6,84 8,29 3,3 2,9 0,26 8,73
13,68 8,20 3,3 2,5 0,68 8,52
20,52 8,20 3,3 2,1 1,1 8,42
100,0 8,21 3,3 0,4 2,9 8,07
200,0 8,34 4,0 0,3 3,7 8,41
Valeur initiale Valeur finale [NH4HCO3] V* V
g/1 pH organique organique aqueux pH (g/l) (g/l) (g/l) (g/l)
6,84 8,29 6,3 6,132 0,025 8,62
13,68 8,20 6,3 6,140 0,081 8,45
20,52 8,20 6,3 6,010 0,182 8,36
100,0 8,21 5,2 3,476 2,070 8,07
200,0 8,34 5,2 1,247 3,360 8,45
* L'analyse en vue de déterminer les concentrations en métaux de la solution a été effectuée par absorption atomique.TABLE VIII
Initial value Final value [NH4HCO3] pH Mo * Organic aqueous organic Mo
g / l (g / l) (g / l) (g / l) pH
6.84 8.29 3.3 2.9 0.26 8.73
13.68 8.20 3.3 2.5 0.68 8.52
20.52 8.20 3.3 2.1 1.1 8.42
100.0 8.21 3.3 0.4 2.9 8.07
200.0 8.34 4.0 0.3 3.7 8.41
Initial value Final value [NH4HCO3] V * V
g / 1 aqueous organic organic pH (g / l) (g / l) (g / l) (g / l)
6.84 8.29 6.3 6.113 0.025 8.62
13.68 8.20 6.3 6.140 0.081 8.45
20.52 8.20 6.3 6.010 0.182 8.36
100.0 8.21 5.2 3.476 2.070 8.07
200.0 8.34 5.2 1.247 3.360 8.45
* The analysis to determine the metal concentrations of the solution was performed by atomic absorption.
Exemple 9
On a préparé deux solutions organiques, l'une chargée de 3,367 g/l de molybdène avec 10 % d'Aliquat# 336 dans du décanol à 10 % dans le kérosène, l'autre étant chargée de 6,292 g/l de vanadium avec 10 % d'Aliquat# 336 dans du décanol à 10 % dans le kérosène, et deux autres solutions aqueuses dont l'une contenait 20 g/l de NH4HCO3 et l'autre contenait 200 g/l de NH4HCO3. On a choisi divers rapports de la phase organique à la phase aqueuse ; les résultats sont reproduits sur les tableaux IX et X. Example 9
Two organic solutions were prepared, one charged with 3.367 g / l molybdenum with 10% Aliquat # 336 in 10% decanol in kerosene, the other being charged with 6.292 g / l vanadium with 10 Aliquat # 336% in 10% decanol in kerosene, and two other aqueous solutions, one of which contained 20 g / l of NH4HCO3 and the other contained 200 g / l of NH4HCO3. Various ratios of the organic phase to the aqueous phase were selected; the results are reproduced in Tables IX and X.
TABLEAU IX
20 g/l de NH4HCO3 200 g/l de NH4HCO3
Rapport pH Phase Phase pli Phase Phase
organique aqueuse organique aqueuse (g/l) (g/l) (g/l) (g/l)
15/1 8,97 3,019 1,389 8,70 2,517 9,412
10/1 8,93 2,994 1,459 8,52 1,562 14,182
5/1 8,87 3x189 1,540 8,35 1,036 11,871
2/1 8,59 2,606 1,318 8,22 0,431 6,096
1/1 8,40 2,217 1,097 8,09 0,248 3,315
1/2 8,19 0,570 0,808 8,02 0,151 1,743
1/5 8,19 1,182 0,428 8,03 0,100 0,705
1/10 8,19 0,660 0,266 8,00 0,119 0,350
1/15 8,17 0,635 0,179 8,00 0,127 0,234
Le tableau IX montre les résultats obtenus pour l'extraction de la solution de molybdène.TABLE IX
20 g / l of NH4HCO3 200 g / l of NH4HCO3
PH report Phase Phase fold Phase Phase
aqueous organic aqueous organic (g / l) (g / l) (g / l) (g / l)
15/1 8.97 3.019 1.389 8.70 2.517 9.412
10/1 8.93 2.994 1.459 8.52 1.562 14.182
5/1 8,87 3x189 1,540 8,35 1,036 11,871
2/1 8.59 2.606 1.318 8.22 0.431 6.096
1/1 8,40 2,217 1,097 8,09 0,248 3,315
1/2 8.19 0.570 0.808 8.02 0.151 1.743
1/5 8,19 1,182 0,428 8,03 0,100 0,705
1/10 8,19 0.660 0.266 8.00 0.119 0.350
1/15 8.17 0.635 0.179 8.00 0.127 0.234
Table IX shows the results obtained for the extraction of the molybdenum solution.
TABLEAU X
20 g/l de NH4HCO3 200 g/l de NH4HCO3
Rapport pH Phase Phase pH Phase Phase
organique aqueuse organique aqueuse (g/1) (g/i) (g/l) (g/l)
15/1 9,03 6,412 0,162 8,52 5,228 *
10/1 8,97 6,306 0,175 8,35 5,326 *
5/1 8,6 6,144 0,179 8,32 3,850 *
2/1 8,44 6,080 0,177 - 2,310 *
1/1 8,53 6,104 0,178 8,10 0,743 5,700
1/2 8,25 5,715 0,151 8,03 0,251
1/5 8,17 5,690 0,137 8,00 0,186 1,112
1/10 8,17 5,131 0,112 8,02 0,352 0,800
1/15 8,20 5,050 0,100 7,99 0,277 0,385
* Présence d'un précipité.PAINTINGS
20 g / l of NH4HCO3 200 g / l of NH4HCO3
PH report Phase Phase pH Phase Phase
aqueous organic aqueous organic (g / 1) (g / i) (g / l) (g / l)
15/1 9.03 6.412 0.162 8.52 5.228 *
10/1 8.97 6.306 0.175 8.35 5.326 *
5/1 8,6 6,144 0,179 8,32 3,850 *
2/1 8,44 6,080 0,177 - 2,310 *
1/1 8,53 6,104 0,178 8,10 0,743 5,700
1/2 8.25 5.715 0.151 8.03 0.251
1/5 8.17 5.690 0.137 8.00 0.186 1.112
1/10 8.17 5,131 0.112 8.02 0.352 0.800
1/15 8,20 5,050 0,100 7,99 0,277 0,385
* Presence of a precipitate.
Le tableau X montre les résultats obtenus pour l'extraction du vanadium de la phase organique. Une particularité exceptionnelle observée en ce qui concerne l'extraction avec 200 g/l de NH4HC03 réside dans une couleur verdâtre n'apparaissant pas dans la solution aqueuse chargée présente dans le cas de la solution à 20 g/l de NH4HCO3. Table X shows the results obtained for the extraction of vanadium from the organic phase. An exceptional feature observed with regard to the extraction with 200 g / l of NH4HC03 resides in a greenish color not appearing in the charged aqueous solution present in the case of the 20 g / l solution of NH4HCO3.
On pense que cela peut être l'indice de la formation d'un composé de vanadium non rapporté précédemment.This is thought to be an indication of the formation of a vanadium compound not previously reported.
Exemple 10
La solution verdatre de l'exemple 9 a été analysée-par spectroscopie Raman.Example 10
The green solution of Example 9 was analyzed by Raman spectroscopy.
TABLEAU XI
Energie de transition Intensité Attribution (Cm-1) .. TABLE XI
Transitional Energy Intensity Attribution (Cm-1) ..
1063 M CO32-
1019 VS HCO3
917 VS Complexe de carbonate de
vanadium V
888 accentuée 2-
674 W C032
633 W HCO3
438 M Complexe de carbonate de
vanadium V
347 W Complexe de carbonate de
vanadium V
La spectroscopie Raman donne une forte preuve de l'existence d'un complexe de carbonate de vanadium V.1063 M CO32-
1019 VS HCO3
917 VS Complex of carbonate of
vanadium V
888 accented 2-
674 W C032
633 W HCO3
438 M Complex of carbonate of
vanadium V
347 W Complex of carbonate of
vanadium V
Raman spectroscopy gives a strong proof of the existence of a V vanadium carbonate complex.
Le tableau XI fait apparaître les bandes Raman de certaines solutions contenant du vanadium et leur attribution. Toutes les solutions ont été ajustées à pH 8,8 au moyen d'acide nitrique ou d'hydroxyde de sodium. Des solutions de bicarbonate de sodium contenant du vanadium montrent une bande
Raman intense à 923 cm 1 et des bandes modérées à 435 cm 1 et à 354 cm 1 comme le font apparaître les courbes b et d de la figure unique. Ces bandes ne font apparaître ni du bicarbonate de sodium dépourvu de vanadium (courbe c) ni une solution de métavanadate dépourvue de bicarbonate (courbe a). En outre, on a observé que des solutions de bicarbonate de vanadium avaient ordinairement une couleur vert clair caractéristique vraisemblablement due au complexe. Table XI shows the Raman bands of some solutions containing vanadium and their attribution. All solutions were adjusted to pH 8.8 using nitric acid or sodium hydroxide. Solutions of sodium bicarbonate containing vanadium show a band
Intense Raman at 923 cm 1 and moderate bands at 435 cm 1 and 354 cm 1 as shown by curves b and d in the single figure. These bands show neither vanadium-free sodium bicarbonate (curve c) nor a solution of metavanadate without bicarbonate (curve a). In addition, it has been observed that vanadium bicarbonate solutions usually have a characteristic light green color presumably due to the complex.
Exemple 11
Cet exemple montre les résultats de la coextraction de Mo et V du solvantorganique chargé, avec une solution à 200 g/l de NH4HC03. On a préparé une solu -tion organique qui contenait 3 g/l de molybdène et 6 g/l de vanadium dissous dans du kérosène contenant en solution 10 % d'Aliquats 336 et 10 % de décanol. On a expérimenté divers rapports de la phase organique à la phase -aqueuse. Example 11
This example shows the results of the coextraction of Mo and V of the organic solvent loaded, with a solution of 200 g / l NH4HCO3. An organic solution was prepared which contained 3 g / l of molybdenum and 6 g / l of vanadium dissolved in kerosene containing in solution 10% Aliquats 336 and 10% decanol. Various ratios of the organic phase to the aqueous phase have been experimented.
Les résultats sont reproduits sur le tableau XII.The results are shown in Table XII.
TABLEAU XII
Rapport pH organique (g/l) aqueuse organique aqueuse
(g/l) (g/l) (g/l)
15/1 8,49 0,168 * 5,175 *
10/1 8,51 0,077 * 4,226 *
5/1 8,52 0,104 * 4,664 *
2/1 8,29 0,051 * 2,166 *
1/1 8,16 0,030 * 0,750 *
1/2 8,01 0,015 0,083 0,321 3,048
1/5 8,03 0,008 0,034 0,234 1,305
1/10 8,00 0,007 0,016 0,211 0,603
1/15 8,00 0,012 0,011 0,349 0,393
* un précipité insoluble s'est formé.TABLE XII
Organic aqueous organic pH (g / l) ratio
(g / l) (g / l) (g / l)
15/1 8.49 0.168 * 5.175 *
10/1 8.51 0.077 * 4.226 *
5/1 8.52 0.104 * 4.664 *
2/1 8.29 0.051 * 2.166 *
1/1 8.16 0.030 * 0.750 *
1/2 8.01 0.015 0.083 0.321 3.048
1/5 8.03 0.008 0.034 0.234 1.305
1/10 8.00 0.007 0.016 0.211 0.603
1/15 8.00 0.012 0.011 0.349 0.393
* an insoluble precipitate has formed.
Exemple 12
Cet exemple illustre la production d'une solution de cobalt (II) à partir d'une solution aqueuse contenant initialement du nickel et du cobalt.Example 12
This example illustrates the production of a solution of cobalt (II) from an aqueous solution initially containing nickel and cobalt.
Des particules de catalyseur usé, ayant servi dans une installation pilote d'hydrodésulfuration, contenant du cobalt et du molybdène, en tant que métaux catalytiques, ont été maintenues en contact avec une charge renfermant de fortes proportions de vanadium et de nickel, comme impu- retés métalliques. Les particules du catalyseur ont été lixiviées avec une solution aqueuse de carbonate d'ammonium et d'ammoniac à un pH d'environ 10,5. Après chauffage de la solution pour évaporer suffisamment d'ammoniac pour que la somme ammoniac plus ammonium soit égale à environ 25 g/l à un pH égal à 9, du nickel a été extrait au moyen de LIX64N dans le kérosène.Ensuite, on a fait passer la solution sur une colonne de grenaille de cobalt et la phase raffinée sortant de cette colonne contenant 2,975 g/l de cobalt a été extraite avec 5 % en volume de LIX 51 dans du décanol à 10 % et du Rermac 470B à 85 %, à 500C-. Là solution organique résultante a été extraite avec une solution de carbonate d'ammonium 2M dans une solution ammoniacale 15M dont le pH avait été ajusté à 10,27 par addition d'acide sulfurique. Environ 25 % du cobalt du produit LIX 51 ont été éliminés pendant chaque contact avec la solution ammoniacale d'extraction.Après plusieurs extractions à contre
Courant, la solution de carbonate de cobalt (II) résultante a été évaporée en donnant une poudre brune contenant du cobalt, consistant vraisemblablement en un mélange d'oxyde et de carbonate.Used catalyst particles, which were used in a hydrodesulfurization pilot plant, containing cobalt and molybdenum, as catalytic metals, were maintained in contact with a feedstock containing high proportions of vanadium and nickel as impurities. metal retentions. The catalyst particles were leached with an aqueous solution of ammonium carbonate and ammonia at a pH of about 10.5. After heating the solution to evaporate enough ammonia so that the sum ammonia plus ammonium is equal to about 25 g / l at a pH equal to 9, nickel was extracted with LIX64N in kerosene.Then, The solution is passed through a column of cobalt shot and the refined phase leaving this column containing 2.975 g / l of cobalt was extracted with 5% by volume of LIX 51 in 10% decanol and 85% Rermac 470B. at 500C-. The resulting organic solution was extracted with a solution of 2M ammonium carbonate in a 15M ammoniacal solution whose pH had been adjusted to 10.27 by the addition of sulfuric acid. About 25% of the cobalt of the LIX 51 product was removed during each contact with the ammonia extraction solution. After several extractions against
As a result, the resulting cobalt (II) carbonate solution was evaporated to give a cobalt-containing brown powder, presumably consisting of a mixture of oxide and carbonate.
La solution de carbonate de cobalt (II) peut être recyclée directement en vue de la production du catalyseur ou bien elle peut être traitée en vue d'obtenir un produit contenant du cobalt. The cobalt (II) carbonate solution can be recycled directly for the production of the catalyst or it can be processed to obtain a product containing cobalt.
Exemple 13
Diverses solutions organique s contenant du cobalt dissous dans le produit LIXe 51 ont été extraites avec des solutions aqueuses d'ammoniac et de carbonate d'ammonium. Les solutions organiques contenaient 5 % de LIXs 51, 85 % de Kermac 470B et 10 % de décanol. La concentration du cobalt dans la phase organique était de 2,65 g/l dans le cas des solutions ammoniacales 3M et 5M et de 3,1 g/l dans le cas de la solution ammoniacale 15M.Example 13
Various organic solutions containing cobalt dissolved in the product LIXe 51 were extracted with aqueous solutions of ammonia and ammonium carbonate. The organic solutions contained 5% LIXs 51, 85% Kermac 470B and 10% decanol. The concentration of cobalt in the organic phase was 2.65 g / l in the case of the 3M and 5M ammoniacal solutions and 3.1 g / l in the case of the 15M ammoniacal solution.
On a fait varier le rapport en volume de la phase organique (O) à la phase aqueuse (A). Les résultats sont récapitulés sur le tableau XII. The volume ratio of the organic phase (O) to the aqueous phase (A) was varied. The results are summarized in Table XII.
TABLEAU XIII
Extraction du cobalt avec une solution anr..oniacale
Phase organique : 5 9 de LIX D1, 85 % de Kermac~ 470B
et 10 % de décanol, tc:pe'rature 500C
Concentration organique/concentré aqueux (g de Cc/litre)
Solutions d'extraction NH37 M 15 5 5 3 (NH4)2CO3, M 2 2,5 2,5 1,5
NH3 Kjeldahl (g/l) 206 pHTA 10,27 10,58 10,4 10,27
Rapport des volumes des phases (O/A)
15/1 2,72/0,42
10/1 2,69/0,31 2,98/1,21 3,0/1,05 3,08/0,23
5/1 2,45/0,51 2,94/0,82 2,98/0,81 3,04/0,31
2/1 2,28/0,53 2,83/0,52 2,86/0,47 3,02/0,16
1/1 2,00/0,97 2,84/6,3-2 2,82/0,28 3,01/0,12
1/2 1,74/0,30 2,67/0,21 2,77/0,17 2,86/0,081
1/5 1,49/0,23 2,45/0,12 2,52/0,094 2,88/0,045
1/10 1,32/0,15 2,34/0,077 2,97/0 15 2,82/0,028
1/15 1,05/0,22 2,06/0,06 2,61/0,03 2,73/0,025
Les résultats indiquent que le cobalt passe de la phase organique à la phase aqueuse plus facilement dans le cas de la solution ammoniacale 15M que dans celui des solutions ammoniacales 5M ou 3M. Par conséquent, aux concentrations ammoniacales élevées, une plus grande quantité de cobalt est extraite si le pH est maintenu à environ 10,5.TABLE XIII
Extraction of cobalt with an anonic solution
Organic phase: 5% of LIX D1, 85% of Kermac ~ 470B
and 10% decanol, tc: 500C
Organic concentration / aqueous concentrate (g of Cc / liter)
Extraction solutions NH37 M 15 5 5 3 (NH4) 2CO3, M 2 2.5 2.5 1.5
NH3 Kjeldahl (g / l) 206 pHTA 10.27 10.58 10.4 10.27
Phase Volume Report (O / A)
15/1 2.72 / 0.42
10/1 2.69 / 0.31 2.98 / 1.21 3.0 / 1.05 3.08 / 0.23
5/1 2.45 / 0.51 2.94 / 0.82 2.98 / 0.81 3.04 / 0.31
2/1 2.28 / 0.53 2.83 / 0.52 2.86 / 0.47 3.02 / 0.16
1/1 2.00 / 0.97 2.84 / 6.3-2 2.82 / 0.28 3.01 / 0.12
1/2 1.74 / 0.30 2.67 / 0.21 2.77 / 0.17 2.86 / 0.081
1/5 1.49 / 0.23 2.45 / 0.12 2.52 / 0.094 2.88 / 0.045
1/10 1.32 / 0.15 2.34 / 0.077 2.97 / 0 15 2.82 / 0.028
1/15 1.05 / 0.22 2.06 / 0.06 2.61 / 0.03 2.73 / 0.025
The results indicate that cobalt changes from the organic phase to the aqueous phase more easily in the case of the 15M ammonia solution than in the 5M or 3M ammoniacal solutions. As a result, at higher ammonia concentrations, more cobalt is extracted if the pH is maintained at about 10.5.
Il va de soi que la présente invention n'a été décrite qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et que de nombreuses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. It goes without saying that the present invention has been described for explanatory purposes, but in no way limiting, and that many modifications can be made without departing from its scope.
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