一种利用废弃烟气脱硝催化剂制备颜料的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于固体废弃物回收领域，具体涉及一种利用废弃烟气脱硝催化剂制备颜 料的方法。
【背景技术】
[0002] 钛镍黄、钛铬黄、钛钴绿、钛锰棕等钛系无机颜料均是以Ti02为主要成分的掺杂金 属离子的混相颜料，这类颜料由于耐候性优异、耐热性高、安全无毒、对人体和环境无害，还 具有反射红外线的性能，因此成为一种重要的无机彩色颜料。由于钛系无机颜料对人体和 生态无害，在过去的几十年里，钛系无机颜料市场的发展保持着很高的速度。
[0003] 目前，烟气脱硝催化剂基本是以二氧化钛为载体，以钒、钨等的氧化物为活性物 质，其中的二氧化钛含量可达80%以上。在脱硝催化剂的使用过程中，催化剂因具有微孔会 逐渐吸附煤灰中的碱金属、重金属而失去活性，会造成废弃烟气脱硝催化剂中含有微量的 重金属和微毒物质五氧化二钒，因此废弃烟气脱硝催化剂被环保部门列为危险废弃物。有 关部门预测，未来我国每年将产生近四万吨的废弃烟气脱硝催化剂。目前国内处理方式多 为粉碎后填埋，除造成资源浪费外，处置不当还会带来环境的污染。
[0004] 经检索，公开号为CN104071832A的发明专利申请涉及一种从废弃脱硝催化剂中 提取金属氧化物的方法，将废弃脱硝催化剂经高温煅烧、碱熔之后通过酸溶、水洗、煅烧、化 学沉淀、过滤等过程回收其中的金属氧化物。该申请以回收催化剂中的氧化物为目的，但所 得氧化物纯度有限，因此产品的附加值和回收经济性受到限制。利用废弃脱硝催化剂制备 颜料的方法尚未见报道。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于：提供一种方法简单、利用废弃烟气脱硝催化剂制备颜料的方 法，该方法能够实现废弃脱硝催化剂的无害化处理和资源化利用。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案： 一种利用废弃烟气脱硝催化剂制备颜料的方法，包括以下步骤： 1) 用破碎机将废弃烟气脱硝催化剂破碎成5-30mm的催化剂粗颗粒； 2) 在催化剂粗颗粒中加入金属氧化物稳定剂和金属氧化物显色剂，并混合均匀； 3) 用球磨机将混合均匀后的颜料原料研磨制成100ym以下的粉末颗粒； 4) 将所述粉末颗粒加入工业焙烧炉中，以5-50°C/min的升温速率升温至800°C后停止 加热，使粉末颗粒在此温度下发生燃烧反应至焙烧炉内温度不再上升； 5) 继续加热至焙烧炉内温度达到1000°C，保温8-16h，自然冷却得有色固体颗粒； 6) 将所得有色固体颗粒研磨至粒径2ym以下，即制得颜料。
[0007] 所述步骤6)制得的颜料为钛镍黄、钛铬黄、钛钴绿、钛锰棕钛系无机颜料。
[0008] 所述金属氧化物稳定剂是锑的氧化物中的一种或几种的混合物，或是锑金属盐化 合物的一种或几种的混合物，或是锑金属氧化物和锑金属盐化合物的混合物。
[0009] 所述金属氧化物稳定剂为五氧化二锑、三氧化二锑中的一种或几种的混合物。
[0010] 所述金属氧化物显色剂是镍、锰、铬、钴中的一种或几种金属氧化物的混合物，或 是镍、锰、铬、钴金属盐化合物的一种或几种的混合物，或是镍、锰、铬、钴金属氧化物和其金 属盐化合物的混合物。
[0011] 所述金属氧化物显色剂为氧化镍、氧化锰、氧化铬、氧化钴中的一种或几种的混合 物。
[0012] 所述废弃脱硝烟气催化剂粗颗粒、金属氧化物稳定剂和金属氧化物显色剂的重量 百分比分别为80-90%、5-18%和2-10%。
[0013] 本发明利用废弃脱硝催化剂中的二氧化钛，主要制备的是钛系无机颜料，如钛镍 黄、钦络黄、钦钻绿、钦猛掠等。
[0014] 本发明的制备原理 本发明二氧化钛中加入阳离子后，在高温下金属离子显色剂渗透固溶到11〇2晶格中， 成为一种单体物质，不再是各组分的机械混合。1102的各项性能如化学稳定性基本上由基 体晶格决定；另一方面，所产生的金属离子的氧化物则完全失去了其化学性质、物理性质和 生理性质，因为这些氧化物在混相颜料中不再以氧化物的形式存在。金属氧化物无机颜料 的颜色取决于在晶体内发生的电子能量的跃迀，从而改变吸收光谱；也取决于在这种氧化 物晶体结构中存在的各种阳离子的特定组合。二氧化钛本身可以作为制备无机颜料的原 料，在脱硝催化剂中的含量可达80%以上，因此将废弃脱硝催化剂作为钛系无机颜料的替 代原料完全可行。
[0015] 通过在废弃脱硝催化剂中加入镍、锰、铬、钴等金属显色剂，取代金红石型1102的 晶体结构中部分位于配位中心的Ti4+离子，使得中心离子的价态改变，进而改变废弃脱硝 催化剂的吸收波长，使得脱硝催化剂的颜色发生改变，加入金属氧化物稳定剂可使这种晶 体结构的改变趋于稳定。
[0016] 本发明的有益效果 本发明提供一种利用废弃烟气脱硝催化剂制备颜料的方法，制备过程在高温下进行， 经高温熔融能够消除废弃脱硝催化剂中含有的有毒金属氧化物的毒性，达到危险废物无害 化处理并资源化利用的目的。
[0017] 本发明加入金属氧化物稳定剂的目的在于保持金属氧化物颜料晶格的稳定，加入 金属氧化物显色剂的目的在于为金属氧化物颜料着色；本发明方法简单，使用设备少且结 构不复杂，能够实现废弃脱硝催化剂的无害化处理和资源化利用。从实施例中可以看出，本 发明所得到的颜料性质稳定，耐热性、耐光性、耐候性、耐酸性、耐碱性都比较好，适宜推广。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合实施例对本发明做进一步的说明，但本发明的保护范围并不仅限于此。
[0019] 实施例1 一种利用废弃烟气脱硝催化剂制备颜料的方法，包括以下步骤： 用鄂式破碎机将蜂窝式废弃脱硝催化剂破碎成30mm的催化剂粗颗粒；在90% (重量百 分比)的催化剂粗颗粒中加入5% (重量百分比)的五氧化二锑和5% (重量百分比)的氧化镍， 混合均匀；用球磨机将混合均匀后的原料研磨制成200目（粒径74ym)以下的粉末颗粒；将 粉末颗粒放入滚筒式工业焙烧炉中，以20°C/min的升温速率升温至800°C后停止加热，粉 末颗粒在此温度下发生燃烧反应至焙烧炉内温度达到980°C并不再上升；继续加热至焙烧 炉内温度达到l〇〇〇°C，保温12h，自然冷却，得到黄色固体颗粒；将所得黄色固体颗粒用雷 蒙磨研磨至粒径1. 5ym以下，即制得钛镍黄颜料。
[0020] 所得钛镍黄颜料的基本特性见表1。
[0021] 表1所得钛镍黄颜料的基本特性
实施例2 -种利用废弃烟气脱硝催化剂制备颜料的方法，包括以下步骤： 将废弃脱硝催化剂(平板式）剥离金属网，破碎得到5_左右的催化剂粗颗粒；在80% (重