废弃SCR脱硝催化剂中回收钨、钒的方法与流程

文档序号:13411617阅读:1561来源:国知局

本发明涉及一种废弃scr脱硝钒钛系催化剂的回收处理,尤其涉及一种废弃scr脱硝催化剂中回收钨、钒的方法,属于固废处理、回收再利用技术领域。



背景技术:

scr(选择性催化还原技术)烟气脱硝是采用选择性催化还原法脱除烟气中nox的方法,scr脱硝技术是指一定温度范围内(310-420℃),在催化剂的作用下还原剂将烟气中的nox还原成n2和h2o,从而达到脱硝的目的。目前最常用的scr脱硝催化剂为v2o5-wo3(moo3)/tio2系列(tio2作为主要载体、v2o5为主要活性成分)。

随着scr脱硝催化剂更换期的到来,每年将产生大量不可再生的机系scr脱硝催化剂。目前,我国已将不可再生钒系scr脱硝催化剂列为危险废弃物,传统填埋法已经不能满足要求,必须要具有相关专业技术资质的公司进行处理。同时,不可再生钒系scr脱硝催化剂含有有价金属钒钨和大量的二氧化钛,资源化回收利用可以实现有限资源的重复利用。

目前,对废弃scr催化剂中有价金属的回收利用项目和研究已经有好多,但大多存在能耗过高和回收率低的局面,大多都需要经过高温烧结反应才能将有价金属从scr催化剂中提取出来,无形中给回收成本带来很大的压力。



技术实现要素:

为了解决上述问题,本发明提供一种工艺方法特别适合废弃scr脱硝钒钛系催化剂中钨钒的回收利用。

本发明的一种废弃scr脱硝催化剂中回收钨、钒的方法包括以下步骤:

a、预处理:将废弃的scr催化剂进行预处理;

b、碱液浸出:将预处理后的scr催化剂与naoh溶液进行碱浸,得到浸出液,碱浸温度为30-80℃;

c、酸化除硅:在浸出液加入盐酸酸化浸出液,沉淀除硅,酸化温度为30-70℃;

d、钙化沉淀:在除硅后的浸出液中加入ca(oh)2钙化,生成正钒酸钙和钨酸钙沉淀;

e、甲酸溶钒:钙化生成的沉淀再经甲酸溶解后生成含有钙的钒液和钨酸钙沉淀;

f、钒液酸化:将含有钙的钒液加h2so4酸化,使钙从钒液中分离;

g、氨水沉钒:将酸化后的钒液加入氨水,生成偏钒酸铵;

h、钨酸钙酸浸:将钨酸钙沉淀加hcl酸浸,生成钨酸沉淀和氯化钙溶液;

i、焙烧:偏钒酸铵、钨酸焙烧,生成v2o5和wo3;所述焙烧中偏钒酸铵焙烧温度450-600℃,焙烧时间15-60min,钨酸焙烧温度400-550℃,焙烧时间15-60min。

进一步,所述预处理包括清洗、除油、除焦、磨细,且将所述scr催化剂磨细到30-100目。

进一步,所述碱液浸出中naoh溶液浓度为10%-40%,碱浸液固比为2-10,,碱浸时间15-120min,且浸出滤液可以循环碱浸。

进一步,所述酸化除硅中酸化时间1-4h,酸化控制ph值7.5-9.5。

进一步,所述钙化沉淀中石灰乳的质量浓度15%-30%,钙化温度20-50℃,钙化时间1-4h,石灰乳用量为理论化学反应的1-1.5倍。

进一步,所述甲酸溶钒中溶解温度20-50℃,溶解液固比2-8,溶解时间30-60mn,控制ph值3.5-5.5。

进一步,所述钒液酸化中酸化温度20-50℃,酸化时间30-120min,酸化控制ph值2-3.5。

进一步,所述氨水沉钒中反应温度20-50℃,控制ph值7-9.5为反应终点。

进一步,所述钨酸钙酸浸中酸浸温度20-50℃,酸浸时间30-120min,酸化控制ph值0.5-2。

进一步,所述废弃的scr催化剂,各成分百分含量为tio280-90%,wo33.5-5%,v2o50.5-2%,sio24-6%。

本发明的有益效果是:利用低温碱液浸出,代替高温烧结提取,降低能耗,提高回收率,达到节能环保、成本低廉的目的。

附图说明

图1为本发明的流程示意图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明具体实施方式做进一步详细的描述,但并不因此将本发明的保护范围限制在实例中。

实例一:

预处理:取500g废弃scr脱硝钒钛系催化剂进行预处理,即进行清洗、除油、除焦、磨细处理,磨细到80目过筛,测定成分tio2:84.19%,wo3:3.57%,v2o5:2%,sio2:5.14%。

碱液浸出:配置15%的naoh溶液600ml,取200g预处理后的废弃scr催化剂,与碱液混合后,控制浸出温度40℃,液固比3,浸出时间30min,进行浸出反应,反应完毕后过滤分离,得到偏钒酸钠、钨酸钠溶液,以及钛渣滤饼。

酸化除硅:滴加hcl到含有偏钒酸钠、钨酸钠的浸出液中酸化沉硅,控制酸化温度40℃,酸化时间1h,ph值7.5。反应完毕后过滤分离,收集反应滤液。

钙化沉淀:将除硅后的滤液加入浓度为15%石灰乳进行钙化沉淀,控制反应温度20℃,反应时间1h,石灰乳的加入量为化学反应理论的1.1倍。反应完毕后过滤分离,收集反应滤饼钒酸钙、钨酸钙。

甲酸溶钒:在钙化沉淀的滤饼中加入甲酸,控制ph值3.5,l/s为3,反应温度20℃,反应时间30min进行溶钒,反应完毕后过滤分离,滤液含有钙的钒液,滤饼钨酸钙均收集。两步中的钨酸钙沉淀是同一种物质的沉淀,只是上步中的钨酸钙沉淀与正钒酸钙沉淀是混合在一起,而本步工艺的主要目的就是将正钒酸钙溶解到溶液中,实现两种混合沉淀的分离,从而得到单一的钨酸钙沉淀。

钒液酸化:在钒液中滴加h2so4进行酸化,控制酸化温度20℃,酸化时间30min,ph值2。反应完毕后过滤分离,滤液钒液,滤饼硫酸钙沉淀,收集滤液。

氨水沉钒,在酸化后的钒液中滴加氨水进行沉钒,控制反应温度20℃,ph值达到7即试验终点,过滤分离,得到滤饼偏钒酸铵,收偏钒酸铵。

钨酸钙酸浸:将甲酸溶钒后的滤饼钨酸钙滴加hcl进行酸浸,控制酸浸温度20℃,酸浸时间30min,ph值0.5。反应完毕后过滤分离,得到钨酸沉淀和氯化钙溶液,收集钨酸沉淀。

焙烧:将偏钒酸铵和钨酸分别放入马弗炉进行焙烧。偏钒酸铵焙烧温度450℃,焙烧15min,钨酸焙烧温度400℃,焙烧15min。试验得到产品v2o5和wo3。传统高温焙烧,焙烧温度大多在600℃以上,并且焙烧时间都在6-8小时,而本发明的焙烧温度控制在600℃以下,并且烧结时间不超过1小时,能耗远远低于传统的高温焙烧。

根据具体试验,得到废弃scr催化剂中钨钒的回收率,v2o5回收率88.24%,wo3回收率85.17%。

实例二:

预处理:取500g废弃scr脱硝钒钛系催化剂进行清洗、除油、除焦、磨细处理,磨细到50目过筛,测定成分tio2:84.37%,wo3:3.43%,v2o5:1.38%,sio2:5.64%。

碱液浸出:配置20%的naoh溶液1000ml,取200g预处理后的废弃scr催化剂,与碱液混合后,控制浸出温度50℃,液固比5,浸出时间45min,进行浸出反应,反应完毕后过滤分离,得到偏钒酸钠、钨酸钠溶液,以及钛渣滤饼。

酸化除硅:滴加hcl到含有偏钒酸钠、钨酸钠的浸出液中酸化沉硅,控制酸化温度50℃,酸化时间2h,ph值8。反应完毕后过滤分离,收集反应滤液。

钙化沉淀:将除硅后的滤液加入浓度为20%石灰乳进行钙化沉淀,控制反应温度30℃,反应时间2h,石灰乳的加入量为化学反应理论的1.3倍。反应完毕后过滤分离,收集反应滤饼钒酸钙、钨酸钙。

甲酸溶钒:在钙化沉淀的滤饼中加入甲酸,控制ph值4.5,l/s为5,反应温度30℃,反应时间40min进行溶钒,反应完毕后过滤分离,滤液含有钙的钒液,滤饼钨酸钙均收集。

钒液酸化:在钒液中滴加h2so4进行酸化,控制酸化温度30℃,酸化时间75min,ph值2.5。反应完毕后过滤分离,滤液钒液,滤饼硫酸钙沉淀,收集滤液。

氨水沉钒,在酸化后的钒液中滴加氨水进行沉钒,控制反应温度30℃,ph值达到8即试验终点,过滤分离,得到滤饼偏钒酸铵,收偏钒酸铵。

钨酸钙酸浸:将甲酸溶钒后的滤饼钨酸钙滴加hcl进行酸浸,控制酸浸温度30℃,酸浸时间75min,ph值1。反应完毕后过滤分离,得到钨酸沉淀和氯化钙溶液,收集钨酸沉淀。

焙烧:将偏钒酸铵和钨酸分别放入马弗炉进行焙烧。偏钒酸铵焙烧温度500℃,焙烧30min,钨酸焙烧温度450℃,焙烧30min。试验得到产品v2o5和wo3。

根据具体试验,得到废弃scr催化剂中钨钒的回收率,v2o5回收率89.06%,wo3回收率84.38%。

实例三:

预处理:取500g废弃scr脱硝钒钛系催化剂进行清洗、除油、除焦、磨细处理,磨细到30目过筛,测定成分tio2:85.64%,wo3:4.49%,v2o5:0.83%,sio2:5.80%。

碱液浸出:配置30%的naoh溶液1400ml,取200g预处理后的废弃scr催化剂,与碱液混合后,控制浸出温度60℃,液固比7,浸出时间75min,进行浸出反应,反应完毕后过滤分离,得到偏钒酸钠、钨酸钠溶液,以及钛渣滤饼。

酸化除硅:滴加hcl到含有偏钒酸钠、钨酸钠的浸出液中酸化沉硅,控制酸化温度60℃,酸化时间3h,ph值8.5。反应完毕后过滤分离,收集反应滤液。

钙化沉淀:将除硅后的滤液加入浓度为25%石灰乳进行钙化沉淀,控制反应温度40℃,反应时间3h,石灰乳的加入量为化学反应理论的1.4倍。反应完毕后过滤分离,收集反应滤饼钒酸钙、钨酸钙。

甲酸溶钒:在钙化沉淀的滤饼中加入甲酸,控制ph值5,l/s为7,反应温度40℃,反应时间50min进行溶钒,反应完毕后过滤分离,滤液含有钙的钒液,滤饼钨酸钙均收集。

钒液酸化:在钒液中滴加h2so4进行酸化,控制酸化温度40℃,酸化时间90min,ph值3。反应完毕后过滤分离,滤液钒液,滤饼硫酸钙沉淀,收集滤液。

氨水沉钒,在酸化后的钒液中滴加氨水进行沉钒,控制反应温度40℃,ph值达到9即试验终点,过滤分离,得到滤饼偏钒酸铵,收偏钒酸铵。

钨酸钙酸浸:将甲酸溶钒后的滤饼钨酸钙滴加hcl进行酸浸,控制酸浸温度40℃,酸浸时间90min,ph值1.5。反应完毕后过滤分离,得到钨酸沉淀和氯化钙溶液,收集钨酸沉淀。

焙烧:将偏钒酸铵和钨酸分别放入马弗炉进行焙烧。偏钒酸铵焙烧温度550℃,焙烧45min,钨酸焙烧温度500℃,焙烧45min。试验得到产品v2o5和wo3。根据具体试验,得到废弃scr催化剂中钨钒的回收率,v2o5回收率90.01%,wo3回收率85.67%。

以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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