①含有稀贵金属。单纯从含量来看,废催化剂中稀贵金属的量较少,但是废催化剂中的稀贵金属具有很高的回收利用价值,比从金属矿中提取贵金属的方法简便、快捷且所得的产品纯度较高。
②含有有机物。化工生产过程中的催化剂会附着一定量的来自于原料或生产过程中生成的有机物,这些有机物污染环境的同时也给稀贵金属成分的回收带来一定的困难。
③可能还含有重金属。化工行业使用的催化剂中通常会添加铂(Pt)、钯(Pd)、钌(Ru)、铑(Rh)、铱(Ir)、钴(Co)等多种贵金属、重金属或稀土金属作为活性组分,意味着这些新鲜催化剂在使用之前就已经包含了毒性成分,而且仍会保留在催化剂中。
④可能会富集生产原料中的其他有害物质,如气态烃脱砷废催化剂中含有高浓度砒霜、空气氨氧化废催化剂中含有氰化物、天然气脱汞废催化剂中含有汞、催化裂化废催化剂中含有镍(Ni)、钒(V)等。
化工废催化剂污染防治的基本思路是在无害化基础上可通过再生回收利用、回收重金属及综合利用等途径对废催化剂进行资源化利用;废催化剂经回收利用后剩余的残渣和回收价值低的废催化剂则需要稳定化和无害化处理,以降低有害成分浸出的可能性。
1.减量化
减量化是防治化工废催化剂污染环境的优先措施。对化工废催化剂进行减量化是指通过采用合适的手段减少化工行业废催化剂的数量或体积、降低有害成分的浓度、减轻或清除其危险特性等,从“源头”上直接减少或减轻对环境和人体健康的危害,最大限度地合理开发和利用资源和能源。可以通过以下途径实现:①优化催化剂的制造工艺,尽量减少可能延长催化剂的使用寿命;②优化化工生产工艺,降低有害杂质对催化剂活性的影响;③源头控制,采用绿色催化技术,减少有毒催化剂的使用量;④采用高效分离技术减少废催化剂含有或沾染的反应物料量等;⑤催化剂的生产企业加大对废催化化剂综合回收利用的力度,减量化、无害化废催化剂中的有害成分。
2.资源化
废催化剂中的有色金属或贵金属的含量相对于相应金属矿中所含有的成分要高得多,而且成分比较简单。可以将这类含有一定量有色金属属或贵金属的催化剂集中回收,而后等同于金属矿的二次资源/矿源进行利用,充分发挥其经济价值和社会价值。
2.1目前回收废催化剂中贵金属的方法按照采用工艺的不同可分为火法和湿法两种。综合来说,从经济性方面进行考虑,需要达到一定规模才能采用火法工艺,而且火法对设备的要求比较高。火法主要有焚烧法、熔炼法、氯化法等。我国目前对废催化剂的回收利用主要还是以湿法为主。湿法工艺包括预处理(研磨、焙烧等)、浸溶、提取和提纯过程,其中贵金属属的浸出和提取是决定回收效率的关键。
2.2目前绝大部分仅从废催化剂中提取了铂、钯、银等稀贵金属,而对占废催化剂50%~70%的载体Al2O3未充分回收利用,大部分被当作废弃物丢弃,不仅浪费了资源,还有可能带来环境污染。可考虑从废催化剂中回收氢氧化铝,重新制成氧化铝载体。
3.无害化
一些难以资源化利用的废催化剂和提取废催化剂中有价值金属后剩余的残渣不能随意丢弃,需进行无害化处置。对废弃催化剂无害化处置的工艺包括焚烧、熔融玻璃化等,主要通过改变物理、化学或生物特性等的方法,将催化剂或残渣的体积缩小、减少或消除其中的危险成分。大部分催化剂的载体是Al2O3或SiO2,和水泥和釉面砖的原料基本相同。对于一些回收价值不太大的东西废催化剂及无害化处理后的残渣,可将其磨碎后添加加到水泥或釉面砖的原料中进行固化或作为建材原料料、筑路等使用,实现危废的协同处置。