[发明专利]一种利用FCC废催化剂制备地质聚合物橡胶复合材料的方法

说明书

一种利用FCC废催化剂制备地质聚合物橡胶复合材料的方法，以FCC废催化剂粉体、粉煤灰为原料，加入碱激发剂激发FCC废催化剂粉体和粉煤灰的活性，以废橡胶粉为填料，加入适量的水，经搅拌、成型、养护制得地质聚合物橡胶复合材料。所制得的地质聚合物橡胶复合材料不仅高效固化重金属离子等有毒有害物质，同时由于添加了废橡胶等增韧材料，提高了FCC废催化剂处置量及地质聚合物的韧性和强度。不但可以安全处置污染环境的FCC废催化剂，充分利用废橡胶，而且将有毒有害的FCC废催化剂以及污染环境的废橡胶变废为宝。

技术领域

本发明涉及固体废弃物资源化利用领域，具体涉及一种利用FCC废催化剂制备地质聚合物橡胶复合材料的方法。

背景技术

催化裂化装置中由于催化剂受重金属污染而使催化剂催化活性加速下降、反应选择性变差，需要定期卸出部分平衡剂，并添加新剂以保证装置内催化剂的活性和选择性水平,这种卸出的平衡剂称为催化裂化废催化剂(以下简称FCC废催化剂)。FCC废催化剂催化活性低，并含有一定量的重金属，污染性强，不合规范的随意处理会对人类生存环境构成严重威胁。

目前，国内外研究机构主要针对FCC废催化剂中的有价值成分进行研究，以回收具有使用价值的重金属、稀土元素和分子筛等，这不仅解决了废催化剂对环境的污染危害，并且降低了原料成本及产品成本。中国专利(如CN104495924A、CN102586606)介绍了从FCC废催化剂中回收金属的方法，然而FCC废催化剂的镍、钒等重金属含量较低，如镍元素含量一般在0.2-1.5％，因此，提取经济价值较低，并且回收过程中耗费大量酸、碱溶液，导致成本高，同时引起二次污染。因此，目前还未见回收FCC废催化剂中重金属、稀土元素及分子筛的工业化装置投入运营。

地质聚合物(GP)是一种由AlO₄和SiO₄四面体结构单元组成的三维立体网状结构无机聚合物，化学式为Mn{-(SiO₂)zAlO₂}n·wH₂O，属于无定形到半晶态非金属材料。这种材料具有优良的机械性能和耐酸碱、耐火、耐高温性能，在建筑材料、高强材料、固核固废材料、密封材料和耐高温材料等方面均有应用，可利用偏高岭土、粉煤灰、炉渣等铝硅酸盐物质为主的矿物、废物和建筑垃圾作为原料。近段时间，利用地质聚合物材料在重金属固化领域开始崭露头角，并以强度高、耐腐蚀性好、抗渗性强的优势得到广泛关注。

FCC废催化剂主要成分是SiO₂、Al₂O₃等铝硅氧化物，与偏高岭土、粉煤灰、炉渣成分相近，并且经过700℃焙烧，具有较高的反应活性。同时，中国的炼化企业加工的大都是高硫、高酸的劣质原油，原料品质差，重金属含量高，造成最终的FCC废催化剂重金属含量一般在1％-2％，特别是FCC废催化剂中含有Ni、V、Sb等重金属超过了危险废物的毒性物质含量限值。基于以上原因，2016年颁布的《国家危险废物名录》，将FCC废催化剂列为危险废物，废物类别HW50，废物代码251-017-50。

如果以FCC废催化剂作为原料制备GP，不仅可以固化稳定重金属，解决危险废物处置问题，还可以制得一种高强度、耐腐蚀的建筑材料获得经济效益，变废为宝。但地质聚合物存在抗冲击强度差，脆性大，韧性不足等问题，这将会导致地质聚合物极易破碎粉化，进而导致重金属易浸出。

废橡胶主要来源包括废弃的轮胎、带、管、工业橡胶制品及橡胶厂废料等，废橡胶不论堆积掩埋还是焚烧，都会造成不同程度的环境污染、能量浪费，或占用土地。然而，废橡胶是一种低弹性模量、轻质、易得的高分子原料，为提高地质聚合物的韧性及强度提供了新思路。

本专利提出了一种利用地质聚合反应技术无害化处理FCC废催化剂的方法，不但可以安全处置污染环境的FCC废催化剂，同时由于添加了废橡胶等增韧材料，提高了FCC废催化剂处置量及地质聚合物的韧性和强度。

发明内容