Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Leaching of nickel from spent catalysts in hydrochloric acid solutions

Miazga B., Mulak Wł.

Physicochemical Problems of Mineral Processing

|

2008

|

Vol. 42

179-186

EN

The results of hydrochloric acid leaching of nickel from spent catalysts used for methanation of small quantities of carbon oxide from hydrogen and ammonia synthesis gases (RANG-19), as well as for hydrogenation of benzene to cyclohexane (KUB-3) are reported. The effects of acid concentration, temperature, solid-to-liquid ratio and reaction time on nickel and aluminium leaching were examined. The leaching of nickel is more affected by temperature in the case of KUB-3 catalyst than RANG-19. After one hour leaching at 60 C in 3.0M HCl solution the extraction of nickel from RANG-19 catalyst amounts to 74%, whereas for KUB-3 after 45 min of leaching extraction of nickel is 99%. The highest leaching efficiency of nickel from both the catalysts are found to be: 3.0M HCl solution, tem perature 60C, solid to liquid ratio of 1/10, particle size 3-8 mm. In these conditions 99% of nickel is extracted from KUB-3 catalyst after 3 hours of leaching, and 98% of nickel from RANG-19 after 4 hours of leaching, respectively.

PL

Przedstawiono wyniki ługowania niklu z dwóch zużytych katalizatorów: katalizatora metalizacji (RANG-19) oraz katalizatora uwodornienia benzenu (KUB-3), stosując roztwory kwasu solnego. Określono wpływ stężenia HCl, temperatury, stosunku fazy stałej do ciekłej oraz intensywności mieszania na wydajność ługowania niklu. Wykazano, że temperatura znacznie bardziej wpływa na szybkość ługowania niklu z katalizatora KUB-3 aniżeli z RANG-19. Po 1 godzinie ługowania w temperaturze 60C w 3.0M HCl ekstrakcja niklu z katalizatora RANG-19 wynosi 74%, podczas gdy z katalizatora KUB-3 po 45 min wyługowania niklu wynosi 99%. Najwyższą wydajność ługowania niklu z obu katalizatorów bez dodatkowego rozdrobnienia (granulki 3-8 mm) uzyskano w 3.0M roztworze HCl, w temperaturze 60C przy stosunku fazy stałej do ciekłej 1/10. W powyższych warunkach ekstrakcja niklu z katalizatora KUB-3 wynosi 99% po 3 godzinach ługowania, natomiast 98% niklu wyługowano z katalizatora RANG-19 po 4 godzinach ługowania.

2

Physicochemical study of spent Hydrodesulphurization (HDS) catalyst

Szymczycha-Madeja A., Mulak Wł., Leśniewicz A.

Physicochemical Problems of Mineral Processing

|

2007

|

Vol. 41

125-132

EN

A spent hydrodesulphurization (HDS) catalyst Ni,Mo/Al2O3 has been studied by means of X-ray diffraction, scanning electron microscope, electron microprobe and chemical analysis. Chemical analysis of catalyst confirmed its partial chemical composition as follows: Ni (5.26%), Mo (5.08%), Al (24.57%), V (5.36%), S (9.64%), C (17.63%), H (1.14%). Powder XRD analysis showed that the main phase of studied catalyst is ă-Al2O3 while V5S8 and Ni3S4 were also detected. SEM results confirmed that V and Ni sulphides are deposited on the surface. The surface area of the catalyst determined by nitrogen adsorption (BET method) was found equal to 80.1 m2/g. Leaching tests of the spent catalyst in solutions of sulphuric acid as well as oxalic acid with oxidizing agents such as NH4NO3, (NH4)2S2O8 and H2O2 have been carried out.

PL

Charakterystykę fizykochemiczną zużytego katalizatora HDS wykonano stosując: analizę rentgenograficzną (XRD), skaningową mikroskopię elektronową z mikrosondą rentgenowską (SEMEDX), transmisyjną mikroskopię elektronową (TEM) oraz analizę chemiczną i elementarną. Analiza XRD wykazała dużą amorficzność katalizatora i jako główną fazę określono γ-Al2O3. Stwierdzono również słabe piki siarczku wanadu (V5S8) i niklu (Ni3S4). Analiza TEM potwierdziła fazę. .-Al2O3 oraz obecność V5S8 i Ni3S4 oraz wykazała zawartość MoS2 w postaci cienkich płytek. Stwierdzono również , że siarczki metali występują w formie małych kryształków o wymiarach od 10 do 30 nm. Na podstawie wyników analizy SEM-EDX wykazano, że zanieczyszczenia katalizatora (V, Ni, Fe, S) osadzają się głównie na jego powierzchni w postaci siarczków. Analiza chemiczna i elementarna określiły następujące zawartości pierwiastków: 5.08% Mo; 5.36% V; 5.26% Ni; 24.87% Al oraz 17.63% C; 1.14% H; 0.38% N oraz 9.64% S. Przeprowadzono również ługowania testujące w roztworach kwasu siarkowego (VI) i szczawiowego w obecności utleniaczy (NH4NO3; (NH4)2S2O8 i H2O2. Najwyższy stopień wyługowania metali uzyskano w roztworach kwasu szczawiowego z dodatkiem H2O2, po 3 godzinach ługowania do roztworu przechodziło: 62% Mo, 70% Ni, 80% V oraz 57% Al.

3

Kinetics of pyrite oxidation in acidic potassium dichromate sulutions

Chojnacka M., Wawrzak D., Mulak Wł., Szymczycha-Madeja A.

Physicochemical Problems of Mineral Processing

|

2007

|

Vol. 41

117-124

EN

The kinetics of pyrite oxidation in potassium dichromate solution was investigated. The effect of stirring rate, temperature and particle size have been examined. In addition the solid phases before and after leaching were examined by SEM, electron microprobe and chemical analysis. The rate of pyrite oxidation was found to be independent of the stirring speed. The consumption of dichromate ions in the initial solutions showed that at all temperatures under consideration sulphide sulphur was oxidized to sulphate. The value of the apparent activation energy of 43.5 ± 1.5 kJmol-1, the independence of reaction rate on the stirring speed, the linear relationship between the rate constant, and the inverse of the initial particle diameter are in good agreement with a mechanism controlled by chemical reaction.

PL

Określono wpływ temperatury, wielkości ziaren oraz warunków hydrodynamicznych w roztworze na szybkość ługowania pirytu w kwaśnym roztworze K2Cr2O7. W celu zbadania składu i morfologii powierzchni faz stałych przed i po ługowaniu wykonano analizy skaningowym mikroskopem elektronowym z mikrosondą rentgenowską. Na podstawie krzywych kinetycznych stosując zależność f(α)=1-(1-α)1/3 od czasu obliczono stałe szybkości reakcji oraz energię aktywacji równą 43,5 ± 1,5 kJ/mol. Wartość energii aktywacji oraz liniowa zależność stałej szybkości reakcji od odwrotności średnicy ziaren wskazuje, że najwolniejszym etapem procesu jest reakcja chemiczna na powierzchni pirytu. Stwierdzono również, że w całym badanym zakresie temperatur (30-70 st.C) jony S2- utleniają się do jonów SO4 2-.

4

Preliminary results of metals leaching from a spent hydrodesulphurization (HDS) catalyst

Mulak Wł., Szymczycha A., Leśniewicz A., Żyrnicki W.

Physicochemical Problems of Mineral Processing

|

2006

|

Vol. 40

69-76

EN

A spent industrial HDS catalyst Ni,Mo/γ-Al2O3 used for reducing sulphur in petroleum products was physically and chemically characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscope, electron microprobe and chemical analysis. The leaching efficiency of Mo, Ni, V and Al from the spent catalyst in oxalic acid solution with hydrogen peroxide addition was investigated. The effects of oxalic acid and hydrogen peroxide concentrations and the stirring speed on the rate of metal leaching were studied. The results revealed that addition of hydrogen peroxide to oxalic acid up to 3.0M H2O2 concentration enhanced leaching of metals remarkably, and thereafter remained relatively constant. The highest extraction of metals from the spent catalyst (at 50 C in solution of 0.5M H2C2O4 with 3.0M H2O2) was found to be 90% Mo, 94% V, 65% Ni and 33% Al in 4 hour leaching.

PL

Katalizatory hydroodsiarczania HDS o składzie Ni,Mo/Al2O3 oraz Co,Mo/Al2O3 należą do najszerzej stosowanych w procesach rafineryjnych. Ich dezaktywacja następuje głównie na skutek osadzania się na powierzchni związków węgla i siarczków metali. Tego typu zużyte katalizatory zaliczane są do niebezpiecznych odpadów: są one łatwopalne, wybuchowe, toksyczne, korozyjne, a w kontakcie ze środowiskiem naturalnym wydzielają trujące gazy. Recykling tych katalizatorów jest konieczny ze względów ekologicznych i ekonomicznych. Do badań stosowano zużyty katalizator Ni,Mo/Al2O3 uprzednio odolejony toluenem. Jego charakterystykę fizykochemiczną wykonano na podstawie wyników analizy chemicznej, elementarnej, rentgenowskiej oraz skaningowym mikroskopem elektronowym z mikrosondą rentgenowską. Analiza chemiczna katalizatora wykonana metodą ICP-OES po uprzednim przeprowadzeniu próbki do roztworu wykazała następujące zawartości metali: 5,08% Mo, 5,26% Ni, 5,36% V oraz 24,57% Al. Wyniki analizy skaningowym mikroskopem elektronowym wykazały obecność wanadu, niklu, żelaza oraz siarki głównie na powierzchni katalizatora. W celu ustalenia optymalnego czynnika ługującego metale z katalizatora wykonano ługowania testujące w czasie trzech godzin w temperaturze 70oC w roztworach kwasu siarkowego (VI) oraz kwasu szczawiowego z dodatkiem takich utleniaczy jak: H2O2, NaNO3, NH4NO3 oraz (NH4)2S2O8. Wykazano, że najlepszym czynnikiem ługującym molibden i wanad jest roztwór kwasu szczawiowego z dodatkiem ditlenku diwodoru, natomiast najlepszym czynnikiem ługującym nikiel jest roztwór zawierający kwas siarkowy (VI) z dodatkiem H2O2 lub (NH4)2S2O8. Określono wpływ stężenia H2C2O4 oraz H2O2 na wydajność ługowania Mo, Ni, V oraz Al. Najwyższe wydajności wyługowania metali wynoszące 90% Mo, 94% V, 65% Ni oraz 33% Al uzyskano w roztworze zawierającym 0,5M H2C2O4 z dodatkiem 3,0M H2O2 w temperaturze 50oC po 4 godzinach ługowania.

5

Mechanism of catalytic action of cupric ions in ferric salts leaching of millerite

Mulak Wł., Chojnacka M., Wawrzak D.

Physicochemical Problems of Mineral Processing

|

2001

|

Vol. 35

67-72

EN

Based on experimental leaching results of millerite as well as changes in the composition and microstructure of solid residue surface after leaching with ferric salts acid solutions the mechanism of catalytic action of cupric ions has been proposed. The solid residues were examined using a scanning microscope (SEM), X-ray diffraction, electron microprobe and chemical analyses. It was found that cupric ions added to the ferric chloride solution oxidizes catalitically the sulphide ions on the surface of millerite to the elemental sulphur. During the ferric sulphate leaching of millerite a sulphurrich sulphide layer passivating the surface of the mineral was found, and addition of cupric ions has no influence on the leaching rate.

PL

W oparciu o wyniki ługowania milerytu jak również nowe dane eksperymentalne dotyczące zmiany składu i mikrostruktury powierzchni faz stałych po ługowaniu w roztworach soli żelaza (III) zaproponowano mechanizm katalitycznego wpływu jonów miedzi (II) na proces ługowania. Fazy stałe po ługowaniu badano mikroskopem skaningowym, mikrosondą rentgenowską, jak również poddano analizie rentgenowskiej i chemicznej. Ługowanie prowadzono w czasie 5 godz. w roztworach zawierających 0.2M FeCl3 - 1.0M HCl - 2.0 M NaCl w temperaturze 95oC. Stwierdzono, że dodatek 0.2 M CuCl2 w powyższych warunkach ługowania zwiększa wyługowanie niklu z 21 do 51%. Zaproponowano mechanizm katalitycznego wpływu jonów miedzi (II) na proces ługowania. Zgodnie z tym mechanizmem jony miedzi (II) biorą bezpośredni udział w utlenieniu wydzielanego siarkowodoru z utworzeniem produktów pośrednich ulegających szybciej utlenianiu przez jony żelaza (III) niż siarkowodór. Wykazano, że podczas ługowania milerytu roztworami siarczanu żelaza (III) następuje tworzenie się pasywnej warstewki polisiarczku niklu na powierzchni milerytu. Dodatek jonów miedzi (II) do roztworu siarczanu żelaza (III) nie wpływa na szybkość ługowania milerytu. Warunkiem koniecznym, aby jony miedzi (II) spełniały rolę katalizatora w procesie ługowania jest powstawanie takich produktów pośrednich z jonami siarczkowymi, z których roztwór ługujący szybko odtwarza jony miedzi (II).