專利名稱：利用費托合成用氧化鋁負載鈷基廢催化劑制備高純硝酸鈷的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供了一種對廢催化劑進行回收利用的方法，尤其是一種利用費托合成用 氧化鋁負載鈷基(Co/Al203)廢催化劑制備高純硝酸鈷的方法。
背景技術(shù)：
&)/^1203催化劑廣泛應(yīng)用于費托合成工業(yè)，經(jīng)濟效益顯著，然而鈷昂貴的價格限 制了這一領(lǐng)域的發(fā)展，而且費托合成工業(yè)產(chǎn)生的Co/A1^3廢催化劑會對環(huán)境造成嚴重的污 染。從&)/^1203廢催化劑中回收鈷，用于再次生產(chǎn)鈷基催化劑，大大降低了該催化劑的使用 成本，而且有效地減少了Co/A1^3廢催化劑對環(huán)境的污染，具有廣泛的應(yīng)用前景。
中國專利CN1401427首先用H2/N2混合氣將廢催化劑中的鈷還原，溶于硝酸成 為硝酸鈷溶液后，堿化該溶液得Co(0H)2沉淀，最后用硝酸使沉淀溶解，蒸發(fā)結(jié)晶得到 Co(N03)2 6H20。中國專利CN101270420首先用CO將廢催化劑中的鈷還原，然后堿化并沉 淀鈷得到Co(0H)2，最后用硝酸使沉淀溶解，蒸發(fā)結(jié)晶得到Co(N03)2 *6H20。這些方法得到的 Co(N03)2 61120純度都不高，均低于99%。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種操作簡單，儀器設(shè)備要求低，回收率高，產(chǎn)品純度高的從 費托合成用Co/Al203廢催化劑中回收鈷的方法，所得產(chǎn)品Co(N03)2 61120可以作為原料直 接用于再次制備鈷基催化劑或其它用途。
本發(fā)明的回收方法步驟如下 (1)將費托合成用氧化鋁負載鈷基廢催化劑研磨成均勻粉末，加入過量質(zhì)量分數(shù) 為35 % 37 %的濃鹽酸，加熱至微沸使之完全溶解得溶液I ，冷卻后過濾除去溶液I中的不 溶物得溶液II ; (2)用飽和堿溶液和2mol/L的pH3. 0的醋酸緩沖溶液調(diào)節(jié)上述溶液II至pH3得 溶液III，然后按照溶液I中鈷物質(zhì)的量的2. 5倍加入Na2S 9H20以沉淀溶液III中的鈷， 靜置陳放24h后過濾得到CoS沉淀； (3)加入過量質(zhì)量分數(shù)為64% 66%的濃硝酸在75。C條件下溶解CoS，溶解完全 后用飽和堿溶液調(diào)至pH2. 8 ;加入pHl. 5的草酸溶液，以再次沉淀鈷，其中草酸溶液中草酸 的量為溶液I中鈷物質(zhì)的量的2. 5倍；然后用質(zhì)量分數(shù)為5%的堿溶液調(diào)節(jié)終點至pHl. 5， 趁熱過濾得到CoC204 ; (4)將步驟(3)得到的CoC204干燥后在45(TC下煅燒5h，得到Co203 ; (5)加入硝酸溶液使Co203剛好完全溶解，所述硝酸溶液為64 % 66%的濃硝酸
與水以體積比i : 1混合得到，然后蒸發(fā)結(jié)晶得到(:0(冊3)2*61120。 上述步驟(1)中所用濃鹽酸的用量為12mL/每克廢催化劑。 上述步驟(2)中加入的醋酸緩沖溶液的體積為12mL/每克廢催化劑。 上述步驟(3)中所用濃 酸的體積為20 30mL/每克CoS。
如上所述費托合成用Co/Al203廢催化劑來源不限，所述堿溶液是NaOH溶液或KOH 溶液等。 本發(fā)明的優(yōu)點是通過選擇兩種合適的沉淀劑經(jīng)兩步沉淀法有效地將鈷與基體鋁 分離，在保證鈷的高回收率的同時得到了高純度的硝酸鈷產(chǎn)品。


附圖是本發(fā)明的流程示意圖。
具體實施例方式
以下用具體實施例來說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護范圍不限于此
實施例1 :參見圖1，將費托合成用Co/Al^廢催化劑研磨成均勻粉末，元素分析的 結(jié)果為鈷的質(zhì)量百分數(shù)為10. 68% ;稱取5. 00g該粉末，置于燒杯中，加入60mL質(zhì)量分數(shù) 為35% 37%的濃鹽酸加熱，保持微沸，使之溶解，當(dāng)不溶物的量保持不變時停止加熱，冷 卻后過濾除去不溶物，得到CoCl2與A1C13的混合溶液。在不斷攪拌下，往上述溶液中滴加飽 和NaOH溶液，直至pH2. 3，然后加入60mL濃度為2mol/L的pH3. 0的醋酸緩沖溶液，混合均 勻后分四次共加入5. 44g Na2S *9H20固體，加完后振搖10min后靜置24h。過濾分離出CoS 沉淀，用2mol/L的pH3. 0的醋酸緩沖溶液少量多次洗滌沉淀，直至用鉻天青S定性檢測濾 出液中無鋁。將干燥后的CoS全部轉(zhuǎn)移至圓底燒瓶中，加入20mL質(zhì)量分數(shù)為64% 66% 的濃硝酸，75t:水浴條件下不斷攪拌，直至固體完全溶解，得到硝酸鈷溶液。將得到的硝酸 鈷溶液用飽和NaOH溶液調(diào)至pH2. 8。加水使2. 86g草酸固體(H2C204 21120)剛好完全溶解， 用lwt^的NaOH溶液調(diào)節(jié)至pH1. 5，得到草酸溶液。在75。C水浴條件下不斷攪拌，向上述硝 酸鈷溶液中滴加(0. 004mL/s)預(yù)熱至50 60°C的草酸溶液，滴加完后繼續(xù)攪拌10min，用 5wt %的NaOH溶液調(diào)節(jié)終點至pHl. 5，趁熱過濾，用70 80°C的水洗滌沉淀至濾出液為中 性，待CoC204沉淀干燥后轉(zhuǎn)移至馬弗爐中45(TC煅燒5h，得到&)203，加入硝酸溶液(64% 66%的濃硝酸與水以體積比1 : l混合得到)使&)203剛好完全溶解得到硝酸鈷溶液，然 后將所得硝酸鈷溶液置于60 7(TC水浴中繼續(xù)蒸發(fā)濃縮，至溶液表面出現(xiàn)結(jié)晶膜，立刻取 下，邊攪拌，邊結(jié)晶，結(jié)晶完成后將其轉(zhuǎn)移至干燥器中保存直至恒重，所得Co (N03) 2 6H20質(zhì) 量為2. 40g，純度為99. 98%，鈷的回收率為91.04%。 實施例2 :將費托合成用Co/Al203廢催化劑研磨成均勻粉末，元素分析的結(jié)果為 鈷的質(zhì)量百分數(shù)為19. 08% ，稱取7. 26g該粉末，置于燒杯中，加入87mL質(zhì)量分數(shù)為35% 37%的濃鹽酸加熱，保持微沸，使之溶解，當(dāng)不溶物的量保持不變時停止加熱，冷卻后過濾 除去不溶物，得到CoCl2與A1C13的混合溶液。在不斷攪拌下，往上述溶液中滴加飽和KOH 溶液，直至pH2. 3，然后加入87mL濃度為2mol/L的pH3. 0的醋酸緩沖溶液，混合均勻后分 四次共加入14. 10gNa2S 9H20固體，加完后振搖10min后靜置24h。過濾分離出CoS沉淀， 用2mol/L的pH3. 0的醋酸緩沖溶液少量多次洗滌沉淀，直至用鉻天青S定性檢測濾出液中 無鋁。將干燥后的CoS全部轉(zhuǎn)移至圓底燒瓶中，加入50mL質(zhì)量分數(shù)為64% 66%的濃硝 酸，75t:水浴條件下不斷攪拌，直至固體完全溶解，得到硝酸鈷溶液。將此硝酸鈷溶液用飽 和K0H溶液調(diào)至pH2. 8。加水使7. 40草酸固體(腳4 2H20)剛好完全溶解，用lwt %的 K0H溶液調(diào)節(jié)至pHl. 5，得到草酸溶液。在75t:水浴條件下不斷攪拌，向上述硝酸鈷溶液中
4滴加(0. 008mL/s)預(yù)熱至50 60°C的草酸溶液，滴加完后繼續(xù)攪拌10min，用5wt%的KOH 溶液調(diào)節(jié)終點至PHI. 5，趁熱過濾，用70 80°C的水洗滌沉淀至濾出液為中性，待CoC204沉 淀干燥后轉(zhuǎn)移至馬弗爐中45(TC煅燒5h，得到&)203，加入硝酸溶液(64% 66%的濃硝酸
與水以體積比i : i混合得到)使(:0203剛好完全溶解得到硝酸鈷溶液，然后將所得硝酸鈷
溶液置于60 7(TC水浴中繼續(xù)蒸發(fā)濃縮，至溶液表面出現(xiàn)結(jié)晶膜，立刻取下，邊攪拌，邊結(jié) 晶，結(jié)晶完成后將其轉(zhuǎn)移至干燥器中保存直至恒重，所得Co(N0》2 *61120質(zhì)量為6. 28g，純度 為99. 99%，鈷的回收率為91. 80%。
權(quán)利要求
一種利用費托合成用氧化鋁負載鈷基廢催化劑制備高純硝酸鈷的方法，其特征在于包括如下步驟(1)將費托合成用氧化鋁負載鈷基廢催化劑研磨成均勻粉末，加入過量質(zhì)量分數(shù)為35％～37％的濃鹽酸，加熱至微沸使之完全溶解得溶液I，冷卻后過濾除去溶液I中的不溶物得溶液II；(2)用飽和堿溶液和2mol/L的pH3.0的醋酸緩沖溶液調(diào)節(jié)上述溶液II至pH3得溶液III，然后按照溶液I中鈷物質(zhì)的量的2.5倍加入Na2S·9H2O以沉淀溶液III中的鈷，靜置陳放24h后過濾得到CoS沉淀；(3)加入過量質(zhì)量分數(shù)為64％～66％的濃硝酸在75℃條件下溶解CoS，溶解完全后用飽和堿溶液調(diào)至pH2.8；加入pH1.5的草酸溶液，以再次沉淀鈷，其中草酸溶液中草酸的量為溶液I中鈷物質(zhì)的量的2.5倍；然后用質(zhì)量分數(shù)為5％的堿溶液調(diào)節(jié)終點至pH1.5，趁熱過濾得到CoC2O4；(4)將步驟(3)得到的CoC2O4干燥后在450℃下煅燒5h，得到Co2O3；(5)加入硝酸溶液使Co2O3剛好完全溶解，所述硝酸溶液為64％～66％的濃硝酸與水以體積比1∶1混合得到，然后蒸發(fā)結(jié)晶得到Co(NO3)2·6H2O。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(1)中所用濃鹽酸的用量為12mL/每 克廢催化劑。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于步驟(2)中加入的醋酸緩沖溶液的體 積為12mL/每克廢催化劑。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于步驟(3)中所用濃硝酸的體積為20 30mL/每克CoS。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的堿溶液是NaOH或K0H溶液。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用費托合成用氧化鋁負載鈷基廢催化劑制備高純硝酸鈷的方法，該方法包括研磨、濃鹽酸溶解、硫化鈉沉鈷、草酸沉鈷、煅燒、硝酸溶解、蒸發(fā)結(jié)晶等步驟，最終得到高純Co(NO3)2·6H2O。本發(fā)明方法對儀器設(shè)備要求低，回收率高，產(chǎn)品純度高，鈷回收率大于91％，回收制備的Co(NO3)2·6H2O純度高于99.9％。
文檔編號C01G51/00GK101700913SQ20091027279
公開日2010年5月5日 申請日期2009年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月17日
發(fā)明者余曉雪, 孫小梅, 李步海, 李金林 申請人:中南民族大學(xué)