1.1实验背景
       石油化工和石油炼制工业中需要使用大量的钼系催化剂，如渣油加氢、加氢精制、加氢裂化、催化重整等生产过程中均使用含钼催化剂，其中渣油加氢催化剂的使用量最大。例如，某石化公司每年用于渣油加氢过程中的钼—镍催化剂就达2500t以上。渣油加氢催化剂在使用过程中会吸收油品里金属元素，以金属钒、镍为主，废弃的渣油加氢催化剂中除含金属钼、镍外，还含有大量的金属钒。对废催化剂中金属资源进行分类回收，既避免了废催化剂对环境产生污染，又实现了金属资源的循环利用。
       本实验从渣油加氢废催化剂中回收钼、镍、钒的工艺是利用火法与湿法相结合，先焙烧使金属氧化物转化为可溶性金属盐，然后在溶液中利用各金属元素的性质完成分离。本实验所用的原料为某石化公司炼油厂渣油加氢过程中产生的废弃催化剂，其载体为γ-Al₂O₃。废催化剂为黑色条形颗粒，粒径1.5mm左右,长8mm左右，容易破碎，其表面附着有大量钒、镍金属。影响固体物料焙烧的转化率与反应速度的主要因素是物料配比、焙烧温度、焙烧时间、供氧量及粒度。
       原料化学组成如表l所示。
      表 1原料化学组成

      注1：物料于 550 ℃下氧化焙挠 2 h后粉碎至100目。
      注2：回收元素相对原子质量 Mo 95.94，Ni 58.69，Al 26.98，V 50.94；
       从表1看出，此物料除含Al₂O₃、MoO₃、NiO、V₂O₅外，还含有少量CaO、SiO₂、TiO₂、Fe₂O₃、CuO等。
       本实验利用虚拟仿真技术，包括实验室场景下的实验操作和工厂车间场景下的认知实习两部分。

1.2实验目的
     （1）了解含钼镍废催化剂的来源、主要成分和回收的必要性，掌握利用钠化焙烧-水浸-分步沉淀法从渣油加氢废催化剂综合回收钒、钼、镍、铝的化学原理和实验操作；
     （2）考察碳酸钠用量、焙烧温度、焙烧时间、水浸条件等对钒、钼浸取率的影响，优化工艺参数。
     （3）进入废催化剂回收（危废处理）的虚拟仿真工厂生产车间，掌握回转窑、球磨机、反应釜、板框压滤机、布袋除尘器、喷淋塔等主要设备的结构特点和功能，能够根据工艺流程要求合理选取和组合化工环保设备。
     （4）通过虚拟仿真技术，调动学生的学习积极性和主动性，激发创新思维，培养学生综合利用多学科理论知识系统分析和解决实际问题的能力、动手能力和工程实践能力，以及严谨的科学态度、资源节约和环境保护意识。
1.3实验器材
       电子天平、刚玉方舟、不锈钢勺、坩埚钳、马弗炉、通风橱、加热搅拌器、表面皿、250ml烧杯、量筒、抽滤装置、玻璃棒、洗瓶、电磁搅拌器、酸度计、滴瓶、塑料烧杯、高压消解罐、烘箱、蒸发皿、泥三角、酒精灯、石棉网、500ml烧杯

1.1钼和钒的回收单元工艺实验原理
     苏打拌料：废催化剂与碳酸钠按一定比列投入混合机中，加入一定量的水充分搅拌，使碳酸钠渗入颗粒状催化剂内部，与金属充分接触。
    焙烧：由于MoO₃是酸性氧化物，难溶于水，但钼的某些含氧酸盐是可溶于水的，如钼酸钠（Na₂MoO₄）。因此，可先将废催化剂与碳酸钠混匀焙烧，氧化焙烧过程中，Na₂CO₃与MoO₃、V₂O₅、Al₂O₃发生如下反应：
         （1）
         （2）
         （3）
    水浸：焙烧料用热水浸出，钒和钼的钠盐溶于水而进入浸取液。经过滤后，滤液进入沉钒工艺单元，滤渣为镍铝粉，送入镍铝粉回收工艺单元。
    沉钒：在滤液（pH为9-10之间）中加入氯化铵，搅拌静置后，钒以偏钒酸铵的形式沉淀析出：
         （4）
    此时，钼以（NH₄)₂MoO₄的形式存在，不会沉淀析出，仍在溶液中。
    沉钼：沉钒后的滤液，在60℃下加入盐酸，调节pH为0.5-1.0，钼以钼酸形式沉淀析出，产生酸气经碱液吸收后达标排放。
         （5）
    中和：对沉钼后的尾液，加入碱液进行中和，pH调至中性后返回水浸操作单元，作为水浸液循环利用。
1.2镍铝粉回收单元工艺实验原理
    溶解：镍铝粉和碱片（NaOH）加适量水（或回收碱液）搅拌均匀后，在高压反应釜中120℃下加热，反应如下：
         （6）
         （7）
    蒸发凝固及水解沉淀：待溶解完全，将浆料蒸发凝固，反应如下：
         （8）
    再加水溶解，其中Na₄NiO₃水解后生成氢氧化镍沉淀，反应如下：
     （9）
    过滤：溶解完全的料液，过滤分离，固相为产品氢氧化镍，液相为偏铝酸钠溶液。
   晶分：液相加晶种Al(OH)₃，不断搅拌，使NaAlO₂水解成Al(OH)₃，过滤后固相为氢氧化铝，液相作为回收碱液返回镍铝粉溶解单元循环使用。

      1.详细阅读和理解虚拟仿真实验操作说明书；
      2.通过查阅资料，了解含钼镍废催化剂回收的基本知识；
      3.掌握实验操作步骤，清楚各个环节添加试剂的作用；
      4.最终实验成绩为每次实验成绩的总和，而每次实验由四部分构成，分别为实验预习、实验过程、实验报告、操作规范；
      5.根据实验过程所得到的实验结果，进行分析，并提交实验报告。