Prace IMŻ 1 (2010) 201 Piotr RÓŻAŃSKI, Jerzy POGORZAŁEK Instytut Metalurgii Żelaza im. St. Staszica UTYLIZACJA KATALIZATORÓW NIKLOWO-MOLIBDENOWYCH Z WYKORZYSTANIEM PROCESU PIROMETALURGICZNEGO Przedstawiono przebieg i wyniki badań nad opracowaniem kompleksowej technologii utylizacji zużytego katalizatora molibdenowo-niklowego na nośniku z tlenku glinu, który po wykorzystaniu zawiera dodatkowo wanad, siarkę i ciekłą fazę węglowodorową i nie nadaje się do regeneracji. Praca objęła badania procesu wypalania fazy węglowodorowej i siarki ze zużytego katalizatora, odzysku metali w procesie pirometalurgicznym, określenie wpływu na środowisko tych procesów, a także badania nad doborem sposobu zagospodarowania powstałego stopu metali oraz żużla. Badania przeprowadzono w skali laboratoryjnej, półtechnicznej, a przetapianie katalizatora i przydatność uzyskanego stopu metali dodatkowo sprawdzono w skali przemysłowej. Określono warunki wypalania ciekłej fazy węglowodorowej wraz z usunięciem możliwie dużej ilości siarki ze zużytego katalizatora. Zawarta w tym materiale siarka powinna ulec całkowitemu wypaleniu, ale z powodu specyficznej budowy katalizatora jej całkowite wypalenie wymaga bardzo długotrwałego procesu. Opracowano technologię przetapiania w piecu łukowo-oporowym wypalonego katalizatora na stop metali i żużel. Na podstawie przeprowadzonych wytopów przemysłowych potwierdzono przydatność uzyskanego stopu metali w stalownictwie. Ustalono, że faza mineralna powstająca w procesie przetopu katalizatora może być wykorzystana do produkcji polimerobetonów lub kruszyw dla budownictwa. Słowa kluczowe: katalizator, utylizacja, odzysk metali, proces pirometalurgiczne UTILIZATION OF NICKEL-MOLYBDENUM CATALYSTS BY A PYROMETALLURGICAL PROCESS The course and results of research on development of the comprehensive technology of utilization of used nickel-molybdenum catalyst on the aluminum oxide support, which upon utilisation additionally contains vanadium, sulphur and liquid hydrocarbon phase and is not suitable for regeneration, are presented. The work included investigations of burning the hydrocarbon phase and sulphur out of the used catalyst, recovering metals in the pyrometallurgical process, influence of these processes on the environment, as well as selection of the manner of managing the generated metal alloy and slag. The research was carried out on the laboratory, semi-technical scale and remelting of the catalyst as well as usability of the obtained metal alloy was additionally verified on the industrial level. The conditions of burning out the liquid hydrocarbon phase and removing as much sulphur from the spent catalyst as possible were specified. The whole sulphur contained in this material should be burnt out, however due to the specific design of the catalyst complete sulphur burn-out would require a very long-lasting process. The technology of remelting the burnt out catalyst into metal alloy and slag in the arc furnace was developed. Based on the industrial heats the suitability of the obtained metal alloy in the steelmaking industry was confirmed. It was determined that the mineral phase formed in the catalyst remelting process can be used for production of polymer concretes or aggregates for the construction industry. Keywords: catalyst, utilization, recovery of metals, pyrometallurgical process 1. WPROWADZENIE W zakładach petrochemicznych wykorzystuje się katalizatory zawierające metale przejściowe (Ni, Mo, Co) w postaci tlenkowej na nośniku z tlenku glinu, lub glinokrzemianów. Przepracowane i nienadające się do regeneracji katalizatory stają się odpadem. Do niedawna w większości były one składowane. Zawarte w nich cenne metale, szeroko wykorzystywane w różnych gałęziach przemysłu, jak też zaostrzające się przepisy dotyczące ochrony środowiska, przyczyniły się do coraz intensywniejszego poszukiwania sposobów ich utylizacji. Zagospodarowanie zużytych katalizatorów stanowi duże wyzwanie ze względu na ich postać (drobnoziarnistość i dużą porowatość), złożony skład chemiczny i zawartość substancji niebezpiecznych, w tym: związków metali przejściowych, fazy węglowodorowej i siarki. Technologie stosowane do tego celu na świecie łączą procesy hydrometalurgiczne i pirometalurgiczne, a ich produktami są tlenki i stopy metali oraz gliniany [1 3].
202 Piotr Różański, Jerzy Pogorzałek Prace IMŻ 1 (2010) W artykule przedstawiono przebieg i wyniki prac, których celem było zbadanie możliwości i uwarunkowań technologicznych kompleksowej utylizacji zużytego katalizatora molibdenowo-niklowego na nośniku z tlenku glinu, który zawiera dodatkowo znaczne ilości wanadu, siarki i ciekłej fazy węglowodorowej. Na podstawie przeprowadzonych badań opracowano założenia do technologii usuwania z katalizatora ciekłej fazy węglowodorowej i siarki, technologię jego przetapiania w piecu łukowo-oporowym na stop metali i żużel oraz zaproponowano sposoby wykorzystania obu produktów przetopu. Prace zrealizowano we współpracy z Instytutem Chemicznej Przeróbki Węgla w Zabrzu i Instytutem Ceramiki, Materiałów Ogniotrwałych i Budowlanych Oddział Materiałów Ogniotrwałych w Gliwicach. 2. MATERIAŁ I ZAKRES BADAŃ Przedmiotem badań był zużyty katalizator molibdenowo-niklowy na nośniku z tlenku glinu, zawierający znaczne ilości wanadu, siarki i fazy węglowodorowej. Badaniami objęto: proces usuwania ciekłej fazy węglowodorowej z równoczesnym maksymalnym odsiarczeniem zużytego katalizatora, proces przetapiania katalizatora na stop metali na potrzeby stalownictwa, sposób zagospodarowania żużla będącego produktem ubocznym przetopu katalizatora. Prace badawcze przeprowadzono w skali laboratoryjnej i półtechnicznej, a przetapianie katalizatora i przydatność uzyskanego stopu metali zweryfikowano w skali przemysłowej. 3. PRZEBIEG I WYNIKI BADAŃ Zużyty katalizator ma postać drobnych igiełek o długości kilku milimetrów. Jego powierzchnia pokryta jest cienką warstwą olejów. Podstawowym składnikiem jego nośnika jest tlenek glinu z niewielkim udziałem krzemionki. Ponadto zużyty katalizator zawiera tlenki wanadu, molibdenu, niklu, sodu, znaczne ilości siarki, oraz w niewielkich ilościach chrom, magnez, miedź, kobalt, potas, tytan, a także fosforany i chlorki. Zawartość ciekłej fazy węglowodorowej w zużytym katalizatorze sięga do 24% masy. W fazie tej może występować rozpuszczony w niewielkich ilościach siarkowodór. Skład Tablica 1. Skład chemiczny zużytego katalizatora (informacja dostawcy) Table 1. Chemical composition of used catalyst (supplier s information) Lp. Składnik Zawartość, % masowy 1 Ni 2,1 8,5 2 Fe 0,06 0,3 3 Mo 4,3 11,0 4 V 1,95 17,8 5 C 21,0 21,5 6 S 7,9 9,5 7 węglowodory 17,6 23,8 8 Al 2 O 3 reszta chemiczny zużytego katalizatora może wykazywać znaczne różnice w poszczególnych partiach (tablica 1) [4]. 3.1. OPRACOWANIE METODY USUWANIA SUBSTANCJI ROPOPOCHODNYCH ZE ZUŻYTEGO KATALIZATORA Z RÓWNOCZESNYM ODSIARCZANIEM Ciekła faza węglowodorowa zawarta w zużytym katalizatorze uniemożliwia jego bezpośredni przerób na drodze pirometalurgicznej. Badania mające na celu dobór metody usuwania ciekłej fazy węglowodorowej i siarki ze zużytego katalizatora objęły próby ekstrakcji z użyciem gorących rozpuszczalników i konwersji termicznej, przy zastosowaniu zmiennych parametrów procesowych [5]. W wyniku przeprowadzonych badań ustalono, że: na drodze wymywania za pomocą rozpuszczalników możliwe jest tylko częściowe usunięcie frakcji ropopochodnych ze zużytego katalizatora, a zupełnie niemożliwe jest usunięcie siarki występującej głównie w postaci połączeń nieorganicznych, dzięki stosunkowo wysokiej wartości opałowej zużytego katalizatora (wynoszącej około 13 MJ/kg), istnieje możliwość autotermicznego przebiegu procesu wypalania substancji ropopochodnych po jego zainicjowaniu, usuwanie ciekłej fazy węglowodorowej i siarki ze zużytego katalizatora należy przeprowadzać na drodze konwersji termicznej z dostępem powietrza w temperaturze od 700 do 750 o C, wypalenie siarki wymaga bardzo długiego czasu, gdyż czynnikiem ograniczającym szybkość wypalania jest dyfuzja utleniacza do porów katalizatora, całkowite wypalenie siarki uzyskano w warunkach laboratoryjnych na bardzo małej, dobrze rozdrobnionej próbce [6]. Warunki wypalania substancji ropopochodnych określone na podstawie badań laboratoryjnych wykorzystano do przeprowadzenia testu półprzemysłowego [7]. Wypalanie przeprowadzono w piecu obrotowym o długości 4,5 m i średnicy wewnętrznej 45 cm, w temperaturze około 750 o C, w czasie 4 godzin. Uzyskano około 64% stopień wypalenia substancji palnych i obniżenie zawartości siarki w badanym materiale do poziomu 3,4%. Skuteczne usunięcie części palnych i siarki wymaga odpowiednio długiego czasu. Wymagane parametry pracy konkretnego pieca muszą zostać określone poprzez modelowanie lub w wyniku prób na konkretnej instalacji. Należy zaznaczyć, że przedsiębiorstwa zajmujące się regeneracją i utylizacją katalizatorów, do ich prażenia wykorzystują specjalnie do tego celu skonstruowane urządzenia (piece obrotowe, piece przenośnikowe, piece fluidalne), zapewniające doskonały kontakt pomiędzy gorącym powietrzem a katalizatorem [8]. Zużyty katalizator jest odpadem niebezpiecznym ze względu na zawartość takich związków jak: trójtlenki glinu i molibdenu, siarczki molibdenu i niklu, tlenek niklu, pięciotlenek wanadu, siarkowodór czy chlor. Z powyższych względów może on być poddawany konwersji termicznej tylko w instalacjach wyposażonych w urządzenia gwarantujące dotrzymanie dopuszczalnych poziomów emisji wszelkich możliwych substancji.
Prace IMŻ 1 (2010) Utylizacja katalizatorów niklowo-molibdenowych... 203 3.2. OPRACOWANIE PIROMETALURGICZNEJ TECHNOLOGII ODZYSKU METALI ZE ZUŻYTEGO I WYPALONEGO KATALIZATORA Badania przeprowadzono w skali laboratoryjnej [9], półprzemysłowej i przemysłowej [10]. Wykonano próby przetopu zużytego katalizatora na stop metali i żużel, stosując proces jednoetapowy w piecu łukowo-oporowym z redukcją węglem i krzemem. Wytopy laboratoryjne wykonano w piecu łukowym dwuelektrodowym o pojemności 8 dm 3 (rys. 1). Przetop katalizatora w skali półprzemysłowej wykonano w piecu dwuelektrodowym o objętości około 75 dm 3, zasilanym transformatorem o mocy nominalnej 100 kwa (rys. 2). Proces prowadzono przetapiając kolejne porcje mieszanki wsadowej z okresowym spustem żużla. udało się spuścić z pieca i odlać do wlewnic na gąski. W pozostałych przypadkach metal pozostawiano w piecu do skrzepnięcia na tak zwany blok. Przykładowe składy chemiczne wytopionego stopu metali i żużla w wyniku przetopu katalizatora w warunkach laboratoryjnych i próbnego przetopu w warunkach półprzemysłowych przedstawiono w tablicach 2 i 3. W otrzymanych stopach metali uzyskano niskie zawartości siarki pomimo znacznych jej ilości w przetapianym katalizatorze (3,5% S). Prawdopodobnie przyczyniły się do tego warunki nagrzewania wsadu ze znacznym dostępem powietrza z otoczenia. Oba urządzenia charakteryzowały się małą strefą grzania, przez co wsad podlegał długotrwałemu nagrzewaniu zanim uległ stopieniu. Nadmiar reduktora w postaci krzemu i węgla spowodował przejście ich części do stopu metali. Tablica 2. Przykładowe składy chemiczne stopów metali uzyskanych w wyniku przetopu katalizatora w piecu laboratoryjnym i w półprzemysłowym Table 2. Examples of chemical compositions of metal alloys formed as a result of used catalyst under laboratory and semi-industrial furnace Rys. 1. Piec laboratoryjny z metalem przetopionym na blok Fig. 1. Laboratory furnace with metal remelted into the block Zawartość pierwiastka % masowy Wytop laboratoryjny nr 212 214 Wytop półprzemysłowy C 4,0 1,06 1,99 Si 7,12 12,48 19,78 Mn 0,091 0,13 0,30 S 0,038 0,011 0,14 P 0,20 0,58 0,026 Mo 8,85 13,44 12,36 Ni 10,12 10,40 3,52 V 31,0 22,98 15,48 Fe 17,0 17,66 23,01 Al 3,20 0,19 8,63 Żużle z przetopów laboratoryjnych zawierały nieduże ilości tlenków: MoO 3, V 2 O 5 i NiO, co świadczy o uzyskaniu sprzyjających warunków dla procesu redukcji. Wykonano także próbny przetop katalizatora w skali przemysłowej w elektrycznym piecu łukowo-oporowym, Tablica 3. Przykładowe składy chemiczne żużli powstałych w wyniku przetopu zużytego katalizatora w warunkach laboratoryjnych i półprzemysłowych Table 3. Examples of chemical compositions of slags formed as a result of remelting of used catalyst under laboratory and semi-industrial conditions Rys. 2. Przetop katalizatora w skali półprzemysłowej spust żużla Fig. 2. Remelting of catalyst on the semi-industrial scale slagoff W trakcie prób stwierdzono konieczność poprawy bilansu cieplnego przez zastosowanie dodatku żelazokrzemu. Tylko w kilku przypadkach wytopiony metal Składnik Wytop laboratoryjny nr 212 Zawartość, % masowy Wytop półprzemysłowy Al 2 O 3 39,62 45,22 CaO 52,20 42,11 SiO 2 1,94 7,95 MoO 3 0,24 0,63 NiO 0,13 0,15 V 2 O 5 0,91 0,62 P 2 O 5 0,028 0,080 S 13,7 2,89 C n.b. 0,95 n.b. nie badano
204 Piotr Różański, Jerzy Pogorzałek Prace IMŻ 1 (2010) Tablica 4. Skład chemiczny stopu metali uzyskanego w wyniku przetopu katalizatora w piecu przemysłowym Table 4. Chemical constitution of metal alloy obtained as a result of remelting of catalyst in the industrial furnace Składnik Czerpany po 1 spuście żużla Zawartość, % masowy Spuszczony z pieca Zebrany z trzonu pieca Z trzonu pieca rejon elektrod Al 0,62 0,044 0,084 0,027 C 6,7 5 10 5 Fe 5,62 9,09 7,16 8,29 Mn 0,010 0,020 0,014 0,018 Mo 18,59 14,08 15,74 15,12 Ni 13,15 17,14 14,63 14,83 P 0,052 0,046 0,028 0,031 S 1,1 10 >10 8 Si 2,76 0,52 0,63 0,66 V 44,4 40,2 44,2 43,7 niskoszybowym, typu otwartego zasilanym transformatorem o mocy 4,5 MVA, wyposażonym w trzy elektrody. Wsad do przetopu zestawiono ze zużytego i wypalonego katalizatora, wapna palonego, wiórów stalowych i żelazokrzemu. Ilość dodawanego wapna musi zapewnić utworzenie wraz z tlenkiem glinu i innymi tlenkami zawartymi w katalizatorze żużla o odpowiednio wysokiej pojemności siarczkowej. Z drugiej strony, co jest równie ważne, musi zapewnić odpowiednią oporność elektryczną wsadu. Przetop prowadzono w sposób ciągły z okresowym spustem żużla i metalu. Część metalu pozostała na trzonie pieca. Analizy składu chemicznego próbek stopu metali pobranych w trakcie przetopu przedstawiono w tablicy 4. Oznaczona bardzo wysoka zawartość siarki świadczy o tym, że dostarczony katalizator był niewłaściwie wypalony. Dużo niższa zawartość siarki w metalu z pierwszego spustu w porównaniu z jej zawartością w metalu z kolejnych spustów, wynika prawdopodobnie ze sprzyjających warunków odsiarczania wsadu na początku procesu, kiedy to występuje długotrwałe nagrzewanie wsadu w atmosferze utleniającej. Skład chemiczny żużla z poszczególnych spustów także wykazuje znaczne różnice (tablica 5). Skład żużla świadczy także o nieuzyskaniu odpowiednio wysokiej zasadowości, która jest niezbędna do lepszego odsiarczenia metalu. Należy tak zestawiać mieszankę wsadową, aby uzyskać żużel o najniższej temperaturze topnienia (Al 2 O 3 :CaO powinno wynosić jak 1:1). Na podstawie przeprowadzonych badań opracowano instrukcję technologiczną przetapiania katalizatora w piecu łukowo-oporowym o mocy transformatora 4,5 MVA. Po dokonaniu operacji wypalania substancji ropopochodnych i siarki katalizator jest w dalszym ciągu odpadem niebezpiecznym z powodu zawartych w nim związków metali przejściowych. Przy pracy z katalizatorem należy stosować środki ochrony osobistej i zamknięte środki transportu oraz węzły przeładunku wyposażone w instalacje odciągu i oczyszczania powietrza. Proces przetapiania katalizatora należy prowadzić w piecu łukowo-oporowym wyposażonym w instalację odciągu i oczyszczania gazów odlotowych z przestrzeni roboczej pieca i znad otworu spustowego. Tablica 5. Skład chemiczny żużla uzyskanego w wyniku przetopu katalizatora w piecu przemysłowym Table 5. Chemical constitution of slag obtained as a result of remelting of catalyst in the industrial furnace Składnik Strata prażenia (1000 C) Zawartość, % masowy z 1 spustu z 2 spustu z 3 spustu z 4 spustu 15,06 9,31 10,43 8,37 SiO 2 6,75 4,37 3,76 4,79 Al 2 O 3 42,02 46,95 49,39 50,17 Fe 2 O 3 0,19 0,17 0,14 0,18 CaO 27,23 26,26 25,7 26,08 MgO 0,43 0,35 0,36 0,34 CuO 0,16 0,17 0,17 0,21 Na 2 O 0,13 0,23 0,33 0,41 S 21,21 17,18 15,90 13,84 TiO 2 0,24 0,22 0,12 0,20 V 2 O 5 1,55 4,03 3,98 3,68 3.3. BADANIA STOPU METALI UZYSKANEGO W WYNIKU PRZETOPU KATALIZATORA W wyniku przetopu zużytego i wypalonego katalizatora w piecu łukowym uzyskano stop V-Mo-Ni-Fe z różną zawartością krzemu i glinu w zależności od użytej ilości reduktorów oraz z różną zawartością siarki i węgla, w zależności od ich wejściowej zawartości w zużytym katalizatorze i zdolności odsiarczającej zastosowanego żużla. Badania mikroskopowe z punktową analizą składu chemicznego przy użyciu mikroskopu skaningowego i badania składu fazowego, przy użyciu dyfraktometru rentgenowskiego ujawniły złożoną, wielofazową strukturę uzyskanych stopów [10]. W stopie z wytopu przemysłowego (rys. 3a i b) przeważają: fazy wanadu z molibdenem (występujące w różnym stosunku masowym; od około 11:1 do 3:1 rys. 3b pkt. 2, 3 i 4), złożone fazy metaliczne wanadu, molibdenu, niklu i żelaza (rys. 3b, pkt. 1), fazy niemetaliczne (żużlowe) w postaci: siarczko-tlenków wanadu (rys. 3b, pkt. 5), złożonych wtrąceń na bazie CaO-Al2O 3 -SiO 2 z udziałem tlenków wanadu, molibdenu i magnezu (rys. 3b, pkt 6), faza wanadu z domieszką tytanu (rys. 3b, pkt. 7). W stopach metali uzyskanych w wyniku przetopów katalizatora w warunkach laboratoryjnych w większości faz, wraz z wanadem, niklem, molibdenem i żelazem występuje krzem wprowadzony do pieca w celu poprawienia bilansu cieplnego (rys. 4b pkt. 1, 2 i 3). Jako domieszki w tych fazach występują: glin, chrom, mangan i tlen. W grupie faz metalicznych ujawniono także fazy złożone z wanadu i molibdenu (rys. 4b pkt. 5). Na podstawie przeprowadzonej rentgenowskiej analizy fazowej zidentyfikowano następujące fazy krystaliczne: w materiale z wytopu wykonanego w skali półprzemysłowej charakteryzującego się najwyższą zawartością krzemu i glinu (Si 19,78%, Al 8,63%): VSi, FeSi, Fe 2 Si, MoSi 2, Mo 5 Si 3, Al 3 FeSi, Al 8 Fe 2 Si i NiV 3, w stopie z wytopu przemysłowego: VS, Mo, MoNi, Fe 83,33 Ni 16,67, NiV 3 i Al 3 Ti 0,75 Mn 0,18 V 0,06.
Prace IMŻ 1 (2010) Utylizacja katalizatorów niklowo-molibdenowych... 205 a) b) Rys. 3. Wyniki badań mikroskopowych z punktową analizą składu chemicznego: Mikrostruktura stopu metali otrzymanego w przetopie przemysłowym katalizatora, a) pow. 50, b) pow. 400 Fig. 3. Results of microscopic examinations with local analysis of chemical composition: Microstructure of metal alloy obtained during industrial remelting of catalyst, a) above 50, b) above 400 a) b) Rys. 4. Wyniki badań mikroskopowych z punktową analizą składu chemicznego: Mikrostruktura stopu metali otrzymanego w przetopie laboratoryjnym katalizatora, a) pow. 100, b) pow. 800 Fig. 4. Results of microscopic examinations with local analysis of chemical composition: Microstructure of metal alloy obtained during laboratory remelting of catalyst, a) above 100, b) above 800 Wytopy przemysłowe z wykorzystaniem stopu uzyskanego w wyniku przetopu katalizatora zawierającego molibden, nikiel i wanad, przeprowadzono w jednej ze stalowni, pracującej na potrzeby dużej odlewni staliwa. Stop wykorzystano w procesie wytworzenia staliw chromowych zawierających w swoim składzie max 0,40% Ni, do 1,10% Mo i do 0,30% V. Staliwa i wykonane z nich odlewy spełniły stawiane im wymagania [11]. 3.4. BADANIA NAD SPOSOBEM ZAGOSPODAROWANIA PRODUKTÓW MINERALNYCH PRZETOPU KATALIZATORA W trakcie przetopu katalizatora oprócz stopu metali powstaje znaczna ilość żużla. Analiza składu fazowego żużla z przetopu przemysłowego ujawniła, że składa się on głównie z dwóch faz krystalicznych: glinianu wapnia CaO 2Al 2 O 3 oraz gelenitu 2CaO Al 2 O 3 SiO 2, a fazami towarzyszącymi są: gupeit (Fe 3 Si), siarczek wapnia (CaS), siarczek sodu (Na 2 S) i niewielka ilość innej fazy, której nie udało się zidentyfikować. Żużel ten charakteryzował się gęstością pozorną na poziomie 2,51 g/cm 3, porowatością otwartą 5,33% (wartość średnia), ogniotrwałością zwykłą w zakresie od 154 do 158 sp (inaczej od 1540 do1580 o C), wysoką wytrzymałością na ściskanie na poziomie 106,7 MPa i odpornością na hydratację. Jak wykazały przeprowadzone badania, ze względu na niską ogniotrwałość zwykłą i brak własności wiążących, materiał ten nie nadaje się do wykorzystania w charakterze kruszywa w produkcji cementów i betonów [12, 13]. Nie można wykluczyć, że zwiększając w składzie żużla udział CaO i uzyskując w efekcie gliniany CaO Al 2 O 3 i 12CaO 7Al 2 O 3, będzie można uzyskać materiał o zdolności wiązania hydraulicznego. Tezę tę należy jednakże potwierdzić odpowiednimi badaniami. Ustalono, że w postaci nieprzerobionej żużel ten może stanowić wartościowe kruszywo w polimerobetonach, gdzie spoiwem jest polimer siarki (rys. 5). Polimerobeton z użyciem rozdrobnionego żużla z przetopu katalizatora uzyskał, nieco lepsze własności, jak podobny beton wytwarzany z zastosowaniem kruszyw kwarcowych. Z uwagi na dużą wytrzymałość na ściskanie (100 MPa) oraz odporność na hydratację, żużel z przetopu katalizatora może także znaleźć zastosowanie jako tłuczeń do budowy dróg. Uzależnione jest to od uzyskania odpowiednich certyfikatów dopuszczeniowych [12]. 4. WNIOSKI W wyniku przeprowadzonych badań ustalono, że: 1. Zużyty katalizator zawierający molibden, nikiel i wanad może być przetapiany w piecu łukowo-oporowym na stop metali i żużel.
206 Piotr Różański, Jerzy Pogorzałek Prace IMŻ 1 (2010) Rys. 5. Wybrane elementy polimerobetonowe wyprodukowane z zastosowaniem żużla z przetopu katalizatora Fig. 5. Selected polymer concrete components made using the slag from remelting of catalyst 2. Przetop katalizatora musi poprzedzać etap wypalenia zawartej w nim ciekłej fazy węglowodorowej i siarki, w temperaturze około 750 o C, z dostępem powietrza w odpowiednio długim czasie. Zabieg ten pozwala na ograniczenie oddziaływania na środowisko procesu przetopu i uzyskanie znacznie lepszego jakościowo produktu w postaci stopu metali. 3. W wyniku przetopu zużytego katalizatora otrzymuje się stop wanadowo-molibdenowo-niklowy, przydatny w produkcji stali stopowych zawierających te pierwiastki. 4. Żużel uzyskany z przetopu katalizatora, charakteryzujący się podwyższoną zawartością siarki może być wykorzystany jako kruszywo w produkcji polimerobetonów wiązanych polimerem siarki. Właściwości żużla pozwalają przypuszczać, że może on także znaleźć zastosowanie jako tłuczeń drogowy po uzyskaniu odpowiednich certyfikatów dopuszczeniowych. Praca została wykonana w ramach projektu rozwojowego Nr R07 020 01 pt. Badania nad utylizacją zużytego katalizatora niklowo-molibdonowego sfinansowanego ze środków Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego. LITERATURA 1. Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC), Best Available Techniques in the Non Ferrous Metals Industries, European Commission, December 2001. 2. www.eurecat.fr/eurecat/gb/technical.../an_sub_saharan_ Africa_Sympo.pdf 3. www.gulfchem.com 4. Różański P., Pogorzałek J.: Sprawozdanie IMŻ nr PR 0003-02- 1 Część 1, grudzień 2006, niepublikowane 5. Stelmach S., Topolnicka T., Ksepko E.: Sprawozdanie IChPW, grudzień 2006, niepublikowane 6. Stelmach S.: Sprawozdanie IChPW, czerwiec 2007, niepublikowane 7. Różański P., Pogorzałek J.: Sprawozdanie IMŻ, nr PR 0003-02- 1- Część 2, luty 2007, niepublikowane 8. www.moxba.com 9. Różański P., Pogorzałek J.: Sprawozdanie IMŻ, nr PR 0003-02- 2 Część 2, październik 2007, niepublikowane 10. Różański P., Krztoń H., Smolec B.: Sprawozdanie IMŻ, nr PR 0003-02-4 Część 3, styczeń 2008, niepublikowane 11. Różański P., Pogorzałek J.: Sprawozdanie IMŻ, nr PR 0003-02-6 Część 2, luty 2008, niepublikowane 12. Barański J., Witek J.: Sprawozdanie Instytutu Szkła, Ceramiki, Materiałów Ogniotrwałych i Budowlanych Oddział Materiałów Ogniotrwałych, nr 3559/R0702001/030120/BT/2007/I, niepublikowane 13. Barański J., Witek J.: Sprawozdanie Instytutu Szkła, Ceramiki, Materiałów Ogniotrwałych i Budowlanych Oddział Materiałów Ogniotrwałych, nr 3559/R0702001/030120/BT/2007/ II i III, niepublikowane 14. Witek J., Barański J.: Sprawozdanie Instytutu Szkła, Ceramiki, Materiałów Ogniotrwałych i Budowlanych Oddział Materiałów Ogniotrwałych, nr 3559/R0702001/030120/BT/2008/ IV, niepublikowane Recenzent: Prof. dr hab. inż. Leszek Blacha