Recuperación de níquel, vanadio y molibdeno del catalizador agotado de la unidad de Craqueo Catalítico Fluidizado (FCC)

Resumen

Resumen: Se realizó el estudio de la lixiviación del catalizador agotado de la unidad de Craqueo Catalítico Fluidizado (FCC) de la Refinería Esmeraldas con el objetivo de recuperar níquel, vanadio y molibdeno. Se caracterizó física, química y mineralógicamente el catalizador agotado para confirmar la presencia de los metales de interés. Se realizó ensayos de lixiviación usando ácidos orgánicos: oxálico, cítrico y tartárico; inorgánicos: sulfúrico, clorhídrico, fluorhídrico y nítrico y bases: hidróxido de sodio y peróxido de hidrógeno. Se varió condiciones como: concentración del agente lixiviante: 50, 100, 150, 200 y 250 g/L, tamaño de partícula: catalizador 106 µm y pulverizado, calcinación del catalizador a 700, 800 y 950 °C, porcentaje de sólidos: 1, 10, 20, 30 % y  tiempo del proceso 0, 0.5, 1, 3, 6, 12, 24 horas. Las mejores recuperaciones de níquel 70 %, vanadio 67 % y molibdeno 56 % fueron al trabajar con ácido sulfúrico a 250 g/L, tamaño de partícula de 106 µm, sin calcinación, 10 % de sólidos durante 3 horas. Se realizó ensayos de extracción por solventes y flotación iónica para separar los metales (Ni, V y Mo) de las soluciones ricas obtenidas en la lixiviación. El molibdeno se obtuvo mediante extracción por solventes usando tributil fosfato (TBP 0,5 mol/L) diluido en heptano, el metal contenido en la fase orgánica se separó usando ácido clorhídrico 0,1 mol/L. La flotación iónica se empleó para recuperar níquel y vanadio, metales presentes en la fase acuosa que se obtuvo del ensayo de extracción por solventes. Se usó como reactivo colector etilxantato de sodio al 5 % y como espumante aceite de pino al 100 %. Con estos métodos la recuperación de los metales fue más eficiente Ni 86 %, V 80 % y Mo 70 %. La torta que se obtuvo en los ensayos de lixiviación fue estabilizada mediante encapsulamiento en hormigón sustituyendo 10 % por cemento en la dosificación.

Abstract: In this research, the recovery of nickel (Ni), vanadium (V) and molybdenum (Mo) from the spent catalyst originated at the Fluid Catalytic Cracking unit (FCC) of the Esmeraldas refinery was evaluated. The FCC catalyst was characterized mineralogically, physically and chemically to establish the content of Ni, V, and Mo. Leaching trials were conducted using organic acids (oxalic, citric, and tartaric), inorganic acids (sulfuric, hydrochloric, and hydrofluoric), and bases (sodium hydroxide and hydrogen peroxide). The process was studied by working at different conditions including: leaching agent concentration (50, 100, 150, 200 and 250 g/L), particle size (30 and 106 µm), calcination temperature (700, 800 and 950 °C), pulp density (1, 10, 20 and 30 %), and processing time (0.0, 0.5, 1.0, 3.0, 6.0, 12.0 and 24.0 h). The highest recovery percentages were 70 % Ni, 67 % V, and 56 % Mo, and the best working conditions were sulfuric acid 250 g/L as leaching agent, particle size 106 µm, no previous calcination, 10 % pulp density, and processing time of 3 hours. Solvent extraction and ion flotation trials were performed to recover the metals from the leach liquors. In the solvent extraction process, tributyl phosphate (0.5 mol/L) was used to recover Mo, which was stripped by mixing the organic phase with hydrochloric acid (0.1 mol/L). Ni and V were recovered from the aqueous phase by ion flotation. Sodium ethyl xanthate 5 % was used as a collector and pine oil 100 % as a frother. The extraction values for these methods were 86 % Ni, 80 % V, and 70 % Mo. The solid residues obtained from the leaching tests were stabilized to immobilize the toxic components by replacing 10 % of cement in the composition of concrete.