一种废弃scr烟气脱硝催化剂冶金烧结处理方法

文档序号:10548662阅读:437来源:国知局
一种废弃scr烟气脱硝催化剂冶金烧结处理方法
【专利摘要】本发明公开了一种废弃SCR烟气脱硝催化剂冶金烧结处理方法,其特征在于,包括以下步骤:催化剂破碎:对废弃SCR烟气脱硝催化剂进行破碎、研磨,得到100~200目的催化剂粉末;制粒:将重量百分比为1%~20%催化剂粉末与铁矿粉、熔剂、燃料、返矿和水混合,制粒得到烧结混合料;烧结:将所述的烧结混合料铺于烧结机台车的铺底料上进行烧结,形成烧结矿。本发明不仅能够处理废弃脱硝催化剂,形成的烧结体重金属浸出量较低,满足环保要求,同时部分烧结矿能够满足性能要求,用于高炉冶炼。
【专利说明】
一种废弃SCR烟气脱硝催化剂冶金烧结处理方法
技术领域
[0001] 本发明涉及环保和钢铁冶金工程技术领域,尤其涉及一种废弃SCR烟气脱硝催化 剂冶金烧结处理方法。
【背景技术】
[0002] 氮氧化物(N0X)是大气污染物的主要成分之一,也是形成光化学烟雾和酸雨的主 要原因。在我国70%的N0 X排放来自于煤炭的燃烧,其中火电厂煤炭消耗量占全国总量的 50%以上,如何有效控制N0X的排放成为了我国乃至全球关注的焦点。在诸多的治理方法 中,选择性催化还原法(SCR)是目前控制N0 X排放最成熟、最有效的方法,也是工业应用最多 的方法(占96 % )。催化剂是SCR技术的核心,设计使用寿命在3~5年,随着SCR技术的广泛应 用,废弃催化剂的数量越来越多。预计到2018年,每年更换的废弃SCR脱硝催化剂将达到25 万立方米。
[0003] 现在应用最为广泛的烟气脱硝催化剂为V2〇5-W03(Mo03)/Ti〇2整体式催化剂,主要 是V、Ti元素,其中Ti02的含量占到了80%以上,V205的含量占到了 1%-5%。废弃的烟气脱硝 催化剂中除了原有的活性成分,还含有铬、铍、砷和汞等重金属。倘若对废烟气脱硝催化剂 不加处置而随意堆放的话,一方面会占用大量的土地资源,增加企业的成本;另一方面脱硝 催化剂在使用过程中所吸附的重金属等有毒、有害物质进入到自然环境,尤其是水体,给环 境带来严重危害。因此废弃SCR脱硝催化剂必须进行合理的处理。
[0004]国内外废弃SCR脱硝催化剂处理主要集中在以下几个方面:(1)通过水洗、酸碱液 处理、热还原等方法进行再生;(2)通过酸洗、化学沉淀法、吸附法等方法回收重金属;(3)填 埋处理。但是这些资源化的处理依然存在着一些实际工程问题:
[0005] 1)通过再生得到的SCR脱硝催化剂活性效率不如新的催化剂,并且其使用寿命大 大缩减,只有1~2年,另外催化剂的再生成本非常昂贵;
[0006] 2)再生处理需要使用酸碱等化学溶液,化学溶液的使用会对环境造成二次污染; 如,公开号为CN 101574671A的专利申请公开了一种SCR脱硝催化剂再生液,该再生液由主 剂补充液、非离子型表面活性剂、平平加、偏钒酸铵、仲钨酸铵和仲钼酸铵溶液实现失效催 化剂的再生。再生液中加入了剧毒的钒的化合物,在使用过程中会产生严重污染;
[0007] 3)回收重金属成本过高,效益不明显,不适合批量生产;
[0008] 4)填埋所需的空间比较大,并且处理费用较高,例如:公开号为CN 104926235A的 专利申请公开了一种报废SCR脱硝催化剂填埋前的处理及固化方法,该专利将废催化剂细 粉、硅酸盐水泥、沙子和水混合并充分搅拌成混凝土后浇筑成块,当混凝土立方体块强度不 低于30mPa时,用厚塑料布对分别进行塑封后填埋。

【发明内容】

[0009] 本发明所要解决的技术问题是提供一种废弃SCR烟气脱硝催化剂冶金烧结处理方 法,不但能够处理废弃脱硝催化剂,形成的烧结体重金属浸出量较低,满足环保要求,同时 部分烧结矿能够满足性能要求,送入高炉冶炼,为废催化剂的无害化提供一个新的处理方 法。
[0010] 本发明的目的是通过以下技术方案和措施得以实现:
[0011] -种废弃SCR烟气脱硝催化剂冶金烧结处理方法,包含以下步骤:
[0012] (1)催化剂破碎:将废弃SCR烟气脱硝催化剂单元从模块分离,对每个单元进行破 碎、研磨,得到100-200目的催化剂粉末;
[0013] ⑵制粒:将步骤(1)得到的催化剂破碎产物与铁矿粉、熔剂、燃料、返矿以及适量 水一起混合,经过混合、制粒得到烧结混合料;
[0014] (3)烧结:将步骤(2)得到的烧结混合料铺于烧结机台车的铺底料上进行烧结,获 得烧结矿。
[0015] 本发明中,通过检测掺有废烟气催化剂的烧结矿的重金属浸出量,核验是否达到 要求。烧结矿的重金属(砷、汞、铅、铬、铍、铊等)浸出含量应不超过《危险废物鉴别标准浸出 毒性鉴别》(GB 5085.3-2007)的有关要求。
[0016] 所述步骤(1)中,平板式脱硝催化剂单板先经过磨光机研磨,得到100~200目的粉 末,研磨后的不锈钢网经过切削机破碎得到2mm左右的金属碎片,将粉末与金属碎片充分混 合得到废弃催化剂破碎产物;蜂窝状脱硝催化剂单元通过研磨设备109破碎得到100~200 目的催化剂粉末。
[0017] 本发明中,采用特定粒径的催化剂粉末,有利于粉末粘附在矿石表面,在烧结过程 中包覆住重金属,以降低重金属浸出量。
[0018] 所述步骤(2)中,所述熔剂为白云石、石灰石和生石灰,有利于形成低熔点物质,在 燃料消耗较低的情况下,获得足够的液相以增强烧结矿的强度性能;所述燃料为焦粉或煤 粉,所述返矿为冷返矿或热返矿或高炉料槽下返矿(颗粒粒径小于5mm);铁矿粉为10 %~ 60%,白云石为4%~8%,石灰石为2%~8%,生石灰为1%~7%,燃料(焦粉或煤粉)为3% ~6%和返矿为10%~25%,上述的组分均以制粒所用物料的重量百分比计。
[0019] 本发明中,平板式脱硝催化剂破碎产物包括催化剂粉末和金属碎片,制粒时加入 量为1 %~60% (以重量百分比),蜂窝状脱硝催化剂破碎产物全部为催化剂粉末,重量百分 比为1%~20%。
[0020]优选的,所述步骤(3)中,烧结机台车的烧结混合料铺料料层厚度为400mm~ 1000mm,烧结点火温度为1000~1100°C,得到烧结矿二元碱度为1.7~2.2。
[0021]本发明中,为了提高烧结矿品位和料层透气性,同时加入返矿。混合料在转鼓中进 行充分混合,并加入适量的水增加各种原料之间的粘连性。在烧结机台车上先铺一层粒度 为10~25mm,厚度为20~25mm的小块烧结矿作为铺底料,保护炉箅,减少或消除炉箅粘料。 [0022]相比现有技术,本发明废弃SCR烟气脱硝催化剂冶金烧结处理方法,具有以下有益 效果:
[0023] 1、本发明将废弃SCR脱硝催化剂与冶金烧结、资源利用科学和无害化工艺相结合, 通过废弃脱硝催化剂破碎产物与铁矿粉、熔剂、燃料、返矿等混合,经过制粒、烧结等工序, 最终实现废弃SCR脱硝催化剂的绿色综合利用,它提供了一种可以回收利用废弃SCR脱硝催 化剂,而且不会产生二次污染的方法。当烧结矿的强度、还原指数及化学成分等参数满足冶 炼要求时,还可以作为炼铁的原料。
[0024] 2、将脱硝催化剂破碎后,增大了粉末、碎片的接触面积,有利于形成致密坚硬的烧 结矿。其中粉末经高温烧结后,重金属会被致密的烧结矿所包围从而难以逃逸。虽然烧结体 内的重金属没有像熔融那样被网状结构所包裹,但其重金属浸出效果同样可以达到环保要 求。
[0025] 3、本发明将废弃SCR脱硝催化剂添加到烧结混合料中,其中微量的钒钛元素有利 于降低烧结过程中N0 X、二噁英等污染物的产生。
[0026] 4、本发明方法的废弃SCR烟气脱硝催化剂冶金烧结处理技术是在借鉴冶炼行业经 验的基础上,当烧结混合料中含有较多钒钛元素时,会降低烧结矿的强度,因此控制废弃脱 硝催化剂(钒钛系)在混合料中的添加比例可以降低钒钛元素对于烧结矿的影响,使烧结矿 符合性能要求。
【附图说明】
[0027]图1为用带式烧结机进行废弃SCR烟气脱硝催化剂冶金烧结处理流程图。
[0028]图中:100烟囱、101引风机、102布袋除尘器、103烧结机点火器、104制粒设备、105 燃料、106返矿、107熔剂、108铁矿粉、109研磨设备、111磨光机、110切削机、112烧结机台车、 113冷却机。
【具体实施方式】
[0029] 如图1所示,废弃SCR烟气脱硝催化剂冶金烧结处理的工艺系统包括100烟囱、101 弓丨风机、102布袋除尘器、103烧结机点火器、104制粒设备、105燃料、106返矿、107熔剂、108 铁矿粉、109研磨设备、111磨光机、110切削机、112烧结机台车和113冷却机。
[0030]本实施例中,对废弃SCR烟气脱硝催化剂冶金烧结处理的过程如下:
[0031 ] (1)催化剂破碎:将废弃SCR烟气脱硝催化剂单元从模块分离,对每个单元进行破 碎、研磨。
[0032] 若废弃SCR烟气脱硝催化剂为平板式脱硝催化剂,单板先经过磨光机111研磨,得 到100~200目的催化剂粉末,研磨后的不锈钢网经过切削机110破碎得到2_左右的金属碎 片,将粉末与金属碎片充分混合得到废弃催化剂破碎产物;
[0033] 若废弃SCR烟气脱硝催化剂为蜂窝状脱硝催化剂,蜂窝状脱硝催化剂单元通过研 磨设备109破碎得到100~200目的催化剂粉末。
[0034] 本实施例中,具体采用催化剂粉末组分如下:
[0035] 表1废弃平板式催化剂粉末XRF分析结果一一氧化物成分含量
[0036]
[0037] (2)制粒:将步骤(1)得到的催化剂破碎产物与铁矿粉108、熔剂107、燃料105、返矿 106以及适量水一起加入制粒设备104中,经过混合、制粒得到烧结混合料。
[0038] 铁矿粉为常规铁矿粉,熔剂为白云石、石灰石和生石灰,燃料为焦粉或煤粉;返矿 为冷返矿或热返矿或高炉料槽下返矿,提高烧结矿品位和料层透气性;混合料在转鼓中进 行充分混合,并加入适量的水增加各种原料之间的粘连性。
[0039]本实施例中,按重量百分比计,铁矿粉为40%,石灰石为5%,生石灰为2%,白云石 为5 %,燃料(焦粉或煤粉)为4 %,返矿为20 %,废弃平板式催化剂处理物为24 %。
[0040] (3)烧结:将步骤(2)得到的烧结混合料铺于烧结机台车112的铺底料上进行烧结, 获得烧结矿,废气经引风机101和布袋除尘器102后在烟囱100处排放,并检测烧结矿的各项 性能指标,尤其是重金属浸出量。
[0041 ]烧结机台车112的烧结混合料铺料料层厚度为600mm,烧结点火温度为1100°C,点 火时间90s,烧结矿二元碱度为1.9。
[0042]在烧结机台车上先铺一层粒度为10~25mm,厚度为25mm的小块烧结矿作为铺底 料,保护炉箅,减少或消除炉箅粘料。
[0043]将烧结得到的烧结矿进行采样,使用ICP-MS测定烧结矿中重金属的含量。结果显 示,砷含量为〇.〇7mg/L,铅含量为0.03mg/L,符合《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3-2007)的有关要求。
[0044]以上所述仅为本发明的较佳实施举例,并不用于限制本发明,凡在本发明精神和 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。
【主权项】
1. 一种废弃SCR烟气脱硝催化剂冶金烧结处理方法,其特征在于,包括以下步骤: (1)催化剂破碎:对废弃SCR烟气脱硝催化剂进行破碎、研磨,得到100~200目的催化剂 粉末; ⑵制粒:将重量百分比为1 %~20 %催化剂粉末与铁矿粉、恪剂、燃料、返矿和水混合, 制粒得到烧结混合料; (3)烧结:将所述的烧结混合料铺于烧结机台车的铺底料上进行烧结,形成烧结矿。2. 如权利要求1所述的废弃SCR烟气脱硝催化剂冶金烧结处理方法,其特征在于,所述 的步骤(1)中,废弃SCR烟气脱硝催化剂为平板式脱硝催化剂,采用磨光机对单板进行研磨, 得到所述的催化剂粉末,并对研磨后的金属网进行破碎,得到金属碎片。3. 如权利要求2所述的废弃SCR烟气脱硝催化剂冶金烧结处理方法,其特征在于,在步 骤(2)的制粒过程中,加入的催化剂粉末和金属碎片的重量百分比为1%~60%。4. 如权利要求1所述的废弃SCR烟气脱硝催化剂冶金烧结处理方法,其特征在于,所述 的步骤(1)中,废弃SCR烟气脱硝催化剂为蜂窝状脱硝催化剂,采用研磨设备对单元进行研 磨,得到所述的催化剂粉末。5. 如权利要求1所述的废弃SCR烟气脱硝催化剂冶金烧结处理方法,其特征在于,在步 骤(2)的制粒过程中,铁矿粉的重量百分比为10%~60 %,熔剂的重量百分比为7 %~20 %, 燃料的重量百分比为3%~6%,返矿的重量百分比为10%~25%。6. 如权利要求5所述的废弃SCR烟气脱硝催化剂冶金烧结处理方法,其特征在于,所述 的恪剂包括重量百分比为4 %~8%的白75:石、重量百分比为2%~8 %的石灰石和重量百分 比为1%~7%的生石灰。7. 如权利要求1所述的废弃SCR烟气脱硝催化剂冶金烧结处理方法,其特征在于,所述 步骤(3)中,烧结机台车的烧结混合料铺料料层厚度为400mm~1000 mm,烧结点火温度为 1000~1100°C,得到烧结矿二元碱度为1.7~2.2。8. 如权利要求7所述的废弃SCR烟气脱硝催化剂冶金烧结处理方法,其特征在于,在所 述的步骤(3)中,烧结机台车上先铺一层粒度为10~25mm、厚度为20~25mm的块烧结矿作为 铺底料。
【文档编号】C22B1/16GK105907950SQ201610280554
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】周昊, 国旭涛, 周明熙
【申请人】浙江大学
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