15. 废催化剂提钒之后的镍渣
15.废催化剂提钒后的镍渣1背景
2017年2月，中华人民共和国钦州保税港海关委托中国环境科学院固体废物研究所对其查获的一批“镍湿法冶金中间体”进行固体废物性质鉴定，以确定其是否属于国家禁止进口的固体废物。
2 样品特征及性质分析
（1）样品为蓝绿色粉末，有少量团聚物，样品含水量为12.72%，550℃煅烧后烧失量为1.96%，样品外观如图1所示。
图1 样品外观
（2）利用X射线荧光光谱仪（XRF）对样品的成分进行分析，主要含有铝、钠、镍、硅、磷、钒等，结果如表1所示。
表1 样品的主要成分及含量(除Cl外，其他元素均以氧化物表示) 单位: %
（3）利用X射线衍射仪（XRD）对样品的相组成进行分析，主要相组成为Al2O3、Na6（-）6、Na2O-Al2O3-SiO2-H2O、·5H2O、AlO（OH）等。
(4)样品在电子显微镜下观察，主要呈微米级的细小颗粒，其中许多呈鳞片状，如图2和图3所示。
图2 样品的扫描电子显微镜图像（500倍）
图3 样品的扫描电子显微镜图像（2000倍）
(5) 观察了由样品制成的抛光盘的矿物相。样品成分中大部分为Al2O3相，少量为Ni9S8相和铝硅酸钠相。Al2O3相以片状聚集体形式生成，其中含有Fe、V、Na、Ni、P、Cr等杂质元素。抛光盘的显微镜照片如图4和图5所示。
图 4. 嵌入铝硅酸钠相的层状 Al2O3 相聚集体
图5：层状Al2O3相、细粒Ni9S8相和钠铝硅酸盐相交织在一起
3. 生产来源分析
（1）样品不是镍精矿
镍矿主要分为镍硫化矿和镍氧化物矿。镍硫化矿的典型矿物为铁镍硫化物[(Fe,Ni)9S8]，镍氧化物矿的主要矿物类型为镁硅酸镍矿[(Mg,Fe,Ni,Co)(OH)8]和镍蛇纹石红土矿[(Mg,Fe,Ni,Co)]。镍氧化物矿不能用物理方法选矿，目前50%～60%的金属镍来自镍硫化矿，必须经过选矿富集后才能冶炼。国内外主要镍冶炼厂精矿成分见表2[1]。
表2 镍精矿成分及含量 单位：%
《镍精矿》（YS/T 340-2005）将镍精矿按化学成分分为五个等级，其化学成分及含量应符合表3的规定，并明确要求精矿水分不得超过14%，粒度<74μm不得小于80%，不得混入不同颜色、不同形状的矿物、非矿物等外来夹杂物。
表3 镍精矿化学成分 单位：%
样品的粒度、水分含量明显不符合标准要求；表1中的成分分析（XRF）结果显示，样品的主要成分为铝，含量约为38%，并含有少量的Fe、S、SiO2、MgO，含量分别约为1.32%、0.20%、4.14%、0.20%，与表2中镍精矿的成分有明显差异。样品中的镍含量约为4.85%，低于《镍精矿》（YS/T 340-2005）中五等分的镍含量；样品的主要物相成分为三氧化二铝（Al2O3），与镍矿物的成分不同。因此判断该样品不是镍矿，更不是镍精矿。
（2）镍渣
国内外已有多家公司从石油炼制废催化剂中提取钒（V）和钼（Mo）等物质。例如美国CRI-MET金属回收公司采用加压浸出工艺[2]从废催化剂中提取V、Mo、Ni、Co、Al(OH)3。该工艺第一步是在加压碱性条件下进行氧化浸出，使V和Mo进入溶液相，然后逐步分离提取，其他物质进入固相，有用物质也可逐步提取出来。我国不少厂家采用钠化焙烧浸出，分步提取V和Mo，钒、钼沉淀，催化剂中的其他组分进入渣相，然后从渣相中进一步提取镍和铝等物质。
根据我们前期对国产石油废催化剂提取钒、钼后残留镍渣的研究与实验分析，某公司镍渣化学成分如表4所示，镍渣形貌如图6、图7所示。
表4 某公司利用废石油触媒提取钒、钼后残余镍渣成分及含量 单位：%
图6 镍渣堆放场
图7 镍渣样品
该样品与废石油催化剂提钒后残留的镍渣进行对比，二者外观特征十分相似，样品成分与镍渣具有较高的可比性，其中铝、硅主要来源于催化剂本身的载体材料，钒主要是催化剂使用过程中吸收的石油精炼中的钒杂质，钠是在催化剂原料钠化焙烧过程中加入的碱所致。因此综合判断该样品为废石油精炼催化剂提钒后残留的镍渣。
4、固体废物性质分析
（1）该样品为石油炼制废催化剂提钒后的残留镍渣。镍渣属于“生产过程中产生的残渣”和“失去原有功能的产品”。石油炼制镍渣的回收属于“金属及金属化合物的回收利用”。因此，根据《固体废物鉴别指南（试行）》的原则，该鉴别样品判定为固体废物。
（2）2014年12月30日，环境保护部、商务部、国家发展改革委、海关总署、国家质检总局发布第80号公告，将“含镍矿渣、灰渣（包括含镍废催化剂和提钒、提钼后的镍渣）”列入《禁止进口固体废物目录》，并建议将鉴别样品归类为此类废物。因此，鉴别样品为我国禁止进口的固体废物。
参考
[1] 任洪久, 王利川. 有色金属提取冶金手册(铜镍)[M]. 北京: 冶金工业出版社, 2007, 508-512.
[2]王海增,郭鲁刚,余红.含钼废催化剂规模化资源化利用工艺路线[J].中国资源综合利用,2002,9:7-9.