Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва, Россия:
В. С. Римошевский, аспирант кафедры металлургии стали, новых производственных технологий и защиты металлов, эл. почта: v.rimoshevsky@gmail.com

А. В. Павлов, докт. техн. наук, профессор кафедры металлургии стали, новых производственных технологий и защиты металлов, зав. лабораторией диагностики материалов, эл. почта: pav-gnts@misis.ru

Р. М. Мустафин, канд. техн. наук, доцент кафедры металлургии стали, новых производственных технологий и защиты металлов, старший научный сотрудник

Е. А. Бут, канд. техн. наук, доцент кафедры металлургии стали, новых производственных технологий и защиты металлов, старший научный сотрудник

Более 75 % реакций в нефтеперерабатывающей промышленности являются каталитическими. Отработанные катализаторы, не пригодные для дальнейшей эксплуатации в нефтепереработке, подлежат захоронению на специализированных полигонах. Учитывая, что объем образующихся отработанных катализаторов составляет 4 % (мас.) всех отходов нефтехимической промышленности, то представляется актуальной разработка способа переработки, позволяющего извлечь все полезные элементы — кобальт, никель, молибден, а также получить шлак, пригодный для дальнейшего использования в черной металлургии. Технология переработки, удовлетворяющая описанным критериям, позволит избежать необходимости захоронения отработанных катализаторов. Описан способ пирометаллургической переработки отработанных катализаторов с использованием кальция в качестве восстановителя в целях одновременного снижения температуры плавления шлакового расплава и полного восстановления оксидов никеля, кобальта и молибдена, содержащегося в катализаторах. Применено математическое планирование эксперимента в соответствии с методикой планирования смесевых экспериментов на правильном симплексе. Приведены химические составы исходных катализаторов, шихты, получаемого металла и шлака. Определены зависимости химического состава конечных продуктов от соотношения компонентов в исходной шихте. Найдены пределы изменения составов шихты, позволяющие получать конечный продукт заданного состава. Приведены ограничения по химическому составу конечных продуктов. Представлено описание методики проведения экспериментов. Получены кобальт-никель-молибденовые лигатуры на основе меди, пригодные для дальнейшего извлечения чистых элементов электролитическим рафинированием. Получен известково-глиноземистый шлак, пригодный для рафинирования стали.

1. Гостеева Н. В. Разработка технологии извлечения молибдена из отработанных молибденовых катализаторов гидроочистки нефтепродуктов методами возгонки и выщелачивания: автореф. дис. … канд. техн. наук. — М., 2008. — 9 с.
2. Akcil A., Vegliò F., Ferella F. et al. A review of metal recovery from spent petroleum catalysts and ash // Waste Management. 2015. Vol. 45. P. 420–433. DOI: 10.1016/j.wasman.2015.07.007
3. Liu C., Yu Y., Zhao H. Hydrodenitrogenation of quinoline over Ni/Mo/Al2O3 catalyst modified with fluorine and phosphorus // Fuel Processing Technology. 2005. Vol. 86. P. 449–460.
4. Шишова Н. В., Литвинова Т. А., Косулина Т. П. Экологические аспекты каталитических процессов переработки нефти // Булатовские чтения : мат-лы I Междунар. науч.-практ. конф. 31 марта 2017, в 5 т. T. 4. — Краснодар : Юг, 2017.
5. Mymrin V., Pedroso A. M., Ponte H. A. et al. Thermal engineering method application for hazardous spent petrochemical catalyst neutralization // Applied Thermal Engineering. 2016. Vol. 110. P. 1428–1436. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2016.09.077
6. Пат. 2466199 РФ. Способ переработки отработанного молибден-алюминийсодержащего катализатора / Е. Д. Федоров, О. К. Крылова, С. Н. Радушинский, К. М. Смирнов; заявл. 17.05.2011 ; опубл. 10.11.2012, Бюл. № 31.
7. Banda R., Nguyen T. H., Sohn S. H., Lee M. S. Recovery of valuable metals and regeneration of acid from the leaching solution of spent HDS catalysts by solvent extraction // Hydrometallurgy. 2013. Vol. 133. P. 161–167. DOI: 10.1016/j.hydromet.2013.01.006
8. Chauhan G., Pant K. K., Nigam K. D. P. Metal Recovery from Hydroprocessing Spent Catalyst: A Green Chemical Engineering Approach // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2013. Vol. 52(47). P. 16724–16736. DOI: 10.1021/ie4024484
9. Пат. 2462522 РФ. Способ извлечения молибдена, никеля, кобальта или их смеси из отработанных или регенерированных катализаторов / Ж.-Л. Рот, Л. Пезановски ; заявл. 25.03.2008 ; опубл. 27.09.2012 ; Бюл. № 27.
10. Busnardo R. G., Busnardo N. G., Salvato G. N., Afonso J. C. Processing of spent NiMo and CoMo/Al₂O₃ catalysts via fusion with KHSO₄ // Journal of Hazardous Materials. 2007. Vol. 139(2). P. 391–398. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2006.06.015
11. Павлов А. В., Римошевский В. С. Способы утилизации отработанных молибденсодержащих катализаторов нефтехимического синтеза // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2016. Т. 59(1). С. 5–10. DOI: 10.17073/0368-0797-2016-1-5-10
12. Перехода С. П., Лайнер Ю. А. Исследование научных основ и разработка технологии комплексной переработки отработанных катализаторов гидроочистки // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. 2010. № 4. С. 27–33.
13. Атлас шлаков. — М. : Металлургия, 1985. — 24 с.
14. Кириченко А. С., Серегин А. Н. Повышение эффективности пирометаллургической переработки отработанных автомобильных катализаторов с использованием металл-коллектора на основе железа // Черные металлы. 2017. № 11. С. 59–63.
15. Новик Ф. С. Планирование эксперимента на симплексе при изучении металлических систем. — М. : Металлургия, 1985. — 256 с.