专利名称：选择性催化还原脱硝催化剂钒组分回收的方法
技术领域：
本发明涉及一种选择性催化还原脱硝催化剂钒组分回收的方法，属于催化剂回收技术领域。
背景技术：
随着“十二五”期间国家队氮氧化物排放的控制越来越严格，选择性催化还原 (SCR)技术因其高效与可靠的脱硝性能被广泛应用于燃煤电厂的脱硝系统。SCR工艺的主要原理是向锅炉排放烟气中喷入NH3等还原剂，在催化剂的作用下，与烟气中的NOx生成无害的 NjPH2O。SCR工艺的技术核心是钒钨钛基催化剂，在运行过程中存在着活性下降的问题。造成催化剂失活的原因有很多，既有运行工况的影响，比如烟气中的粉尘和温度波动会对催化剂宏观结果造成损害，也有烟气中各种有毒有害化学成分的作用，其中砷元素、碱金属、碱土金属及金属氧化物所具有的毒害作用最为明显。失效催化剂的处理，可以分为再生与回收两部分。催化剂再生主要是针对一些可以恢复脱硝性能的催化剂；对于无法再生的失效催化剂，最具有经济效益的处理方式就是回收其中的金属元素，包括钒、钨、钛元素的回收。目前常用的金属元素回收方式是加入碱性物质进行高温煅烧然后通过水浸沉淀等操作来分离得到各种金属元素。
发明内容
本发明的目的是提供一种全新的选择性催化还原脱硝催化剂钒组分回收的方法，不通过高温钠化焙烧，在钒组分回收中具有一定的节省能源的优势。按照本发明提供的技术方案，一种选择性催化还原脱硝催化剂钒组分回收的方法，步骤如下(I)粉碎取废旧钒钨钛基催化剂粉碎至200 300目；(2)电解取电解槽，正负两极电解槽内均加入2 10mol/L的抗还原的强电解质溶液，取步骤(I)粉碎的废旧钒钨钛基催化剂加入电解槽负极中，控制电解电流密度为6(Tl00mA/Cm2进行恒流电解或控制电解电压为2飞V进行恒压电解；(3)分离取电解后电解槽中负极混合液用布氏漏斗进行过滤分离，得到含钒质量浓度io°/ri8%的混合溶液；(4) 二次电解重新取另一个电解槽，在电解槽正极加入步骤(3)分离得到的含钒混合溶液，负极加入2 10mol/L的抗还原的强电解质溶液，控制电解电流密度为6(Tl00mA/cm2进行恒流电解或控制电解电压为2 6V进行恒压电解；(5)后处理取步骤(4) 二次电解后所得正极混合液用质量浓度109^50%的碱性溶液调节至pH为1(T12，然后用12(T300g/L的铵盐溶液过夜沉钒，过滤得到白色固体，在45(T690°C灼烧l 5h后，得到回收后的产品含钒的淡黄色固体。步骤(2)电解时所需电解电量Q(Ah)根据加入的废旧钒钨钛基催化剂中含钒的量计算得到，计算式如下Q (Ah) =0. 32 X m X V205% (Ah)；其中，m为废旧钒钨钛基催化剂的质量，单位为g ；V205%为废旧催化剂中含V2O5的质量百分比含量，单位为I。电解的化学方程式如下所示正极2H20-4e—>4H++02个； 负极V205+6H++2e—>2V02++3H20，V02++2H++e—>V3++H20。步骤(4)二次电解所需电解电量Q(Ah)根据电解槽中正极溶液中钒(IV)的含量计算得到，计算式如下Q(Ah)=O. 58XmXV(IV)%(Ah)；其中，m为电解槽正极溶液的质量，单位为g ；V (IV)%为电解槽正极溶液中V (IV)的质量百分比含量，单位为I。电解的化学方程式如下所示正极2V02++3H20-2e—>V205+6H+，V3++H20_e—>V02++2H.负极2H++2e—〉H2个。所述抗还原的强电解质溶液的浓度为3 5mol/L。所述抗还原的强电解质溶液为Na2SO4, K2SO4, NaN03、KNO3> NaCl、KCl 或 H2SO4 溶液。步骤(5)所述碱性溶液质量浓度为10% 50%。所述碱性溶液为氨水、KOH、RbOH,CsOH或NaOH溶液。步骤(5)所述铵盐溶液浓度为12(T300g/L。所述铵盐溶液为NH4CUNH4NO3或(NH4)2so4溶液。本发明具有如下优点本发明可以在常温下进行操作，反应条件较为温和，电解反应具有较好的化学反应选择性，并且基本上可以做到钒组分的完全回收。
具体实施例方式实施例I(I)粉碎取废旧钒钨钛基催化剂粉碎至200 300目；(2)电解取电解槽，正负两极电解槽内均加入4mol/L的H2SO4溶液，取步骤(I)粉碎的废旧钒钨钛基催化剂加入电解槽负极中，控制电解电流密度为80mA/cm2进行恒流电解；电解的化学方程式如下所示正极2H20-4e—>4H++02个；负极V205+6H++2e>2V02++3H20,V02++2H++e>V3++H20 ；电解电量可根据电解槽负极混合液中钒(V)含量来计算，通过以下公式计算得到电解电量Q(Ah)=32Ah Q(Ah) =0. 32XmXV205%(Ah)，其中，m=10000g ；V205%=1% ；(3)分离取电解后电解槽中负极混合液过滤分离，得到含钒质量浓度12%的混合溶液；(4) 二次电解重新取另一个电解槽，在电解槽正极加入步骤(3)分离得到的含钒混合溶液，负极加入4mol/L的H2SO4溶液，控制电解电流密度为80mA/cm2进行恒流电解；电解的化学方程式如下所示正极2V02++3H20-2e—>V205+6H+，V3++H20_e—>V02++2H.负极2H++2e—>H2个；电解电量可根据电解槽正极溶液中钒(IV)含量来计算，通过以下公式计算得到电解电量 Q (Ah) =55. 68Ah Q(Ah)=O. 58XmX V(IV)%(Ah)，其中，m=800g ;V (IV)%=12% ；
(5)后处理取步骤(4)二次电解后所得正极混合液10%Na0H溶液调节pH至11后用120g/LNH4Cl溶液过夜沉钒，过滤得到白色固体，在450°C灼烧后，得到回收后的产品含钒的淡黄色固体，其中含58%钒(V)组分。实施例2(I)粉碎取废旧钒钨钛基催化剂粉碎至200 300目；(2)电解取电解槽，正负两极电解槽内均加入5mol/L的NaNO3溶液，取步骤(I)粉碎的废旧钒钨钛基催化剂加入电解槽负极中，控制电解电流密度为lOOmA/cm2进行恒流电解；电解的化学方程式如下所示正极2H20-4e—>4H++02个；负极V205+6H++2e—>2V02++3H20，V02++2H++e—>V3++H20；电解电量可根据电解槽负极混合液中钒(V)含量来计算，通过以下公式计算得到电解电量Q(Ah)=48Ah Q(Ah) =0. 32XmXV205%(Ah)，其中，m=10000g ;V205%=1. 5% ；(3)分离取电解后电解槽中负极混合液过滤分离，得到含钒质量浓度18%的混合溶液；(4) 二次电解重新取另一个电解槽，在电解槽正极加入步骤(3)分离得到的含钒混合溶液，负极加入5mol/L的NaNO3溶液，控制电解电流密度为lOOmA/cm2进行恒流电解；电解的化学方程式如下所示正极2V02++3H20-2e—>V205+6H+，V3++H20_e—>V02++2H.负极2H++2e—>H2个；电解电量可根据电解槽正极溶液中钒(IV)含量来计算，通过以下公式计算得到电解电量 Q (Ah) =83. 52Ah Q (Ah) =0. 58 XmX V (IV) %(Ah)，m=800g ；V (IV) %=18% ；(5)后处理取步骤(4) 二次电解后所得正极混合液10%K0H溶液调节pH至11后用120g/LNH4N03溶液过夜沉钒，过滤得到白色固体，在450°C灼烧后，得到回收后的产品含钒的淡黄色固体，其中含58%钒(V)组分。实施例3(I)粉碎取废旧钒钨钛基催化剂粉碎至200 300目；(2)电解取电解槽，正负两极电解槽内均加入3mol/L的NaCl溶液，取步骤(I)粉碎的废旧钒钨钛基催化剂加入电解槽负极中，控制电解电流密度为60mA/cm2进行恒流电解；
电解的化学方程式如下所示正极2H20-4e—>4H++02个；负极V205+6H++2e—>2V02++3H20，V02++2H++e—>V3++H20；电解电量可根据电解槽负极混合液中钒(V)含量来计算，通过以下公式计算得到电解电量Q(Ah)=16Ah Q(Ah)=O. 32XmXV205%(Ah)，其中，m=10000g ；V205%=0. 5% ；(3)分离取电解后电解槽中负极混合液过滤分离，得到含钒质量浓度10%的混合溶液； (4) 二次电解重新取另一个电解槽，在电解槽正极加入步骤(3)分离得到的含钒混合溶液，负极加入3mol/L的NaCl溶液，控制电解电流密度为60mA/cm2进行恒流电解；电解的化学方程式如下所示正极2V02++3H20-2e—>V205+6H+，V3++H20_e—>V02++2H.负极2H++2e—>H2f ；电解电量可根据电解槽正极溶液中钒(IV)含量来计算，通过以下公式计算得到电解电量 Q (Ah) =46. 4Ah Q(Ah)=O. 58 X mX V (IV) % (Ah), m=800g ；V (IV)%=10% ；(5)后处理取步骤(4) 二次电解后所得正极混合液用浓氨水调节pH至11后用120g/L (NH4)2SO4溶液过夜沉银，过滤得到白色固体，在450°C灼烧后，得到回收后的产品含钒的淡黄色固体，其中含45%钒(V)组分。
权利要求
1.一种选择性催化还原脱硝催化剂钒组分回收的方法，其特征是步骤如下 (1)粉碎取废旧钒钨钛基催化剂粉碎至2(ΚΓ300目； (2)电解取电解槽，正负两极电解槽内均加入2 10mol/L的抗还原的强电解质溶液，取步骤(I)粉碎的废旧钒钨钛基催化剂加入电解槽负极中，控制电解电流密度为6(Tl00mA/Cm2进行恒流电解或控制电解电压为2飞V进行恒压电解； (3)分离取电解后电解槽中负极混合液用布氏漏 斗进行过滤分离，得到含钒质量浓度10% 18%的混合溶液； (4)二次电解重新取另一个电解槽，在电解槽正极加入步骤(3)分离得到的含钒混合溶液，负极加入2 10mol/L的抗还原的强电解质溶液，控制电解电流密度为6(Tl00mA/Cm2进行恒流电解或控制电解电压为2 6V进行恒压电解； (5)后处理取步骤(4)二次电解后所得正极混合液用质量浓度109Γ50%的碱性溶液调节至pH为1(Γ12，然后用12(T300g/L的铵盐溶液过夜沉钒，过滤得到白色固体，在45(T690°C灼烧l 5h后，得到回收后的产品含钒的淡黄色固体。
2.如权利要求I所述选择性催化还原脱硝催化剂钒组分回收的方法，其特征是步骤(2)电解时所需电解电量Q(Ah)根据加入的废旧钒钨钛基催化剂中含钒的量计算得到，计算式如下 Q (Ah) =0. 32 X m X V205% (Ah)； 其中，m为废旧钒钨钛基催化剂的质量，单位为g ；V205%为废旧催化剂中含V2O5的质量百分比含量，单位为I。
3.如权利要求I所述选择性催化还原脱硝催化剂钒组分回收的方法，其特征是步骤(4)二次电解所需电解电量Q(Ah)根据电解槽中正极溶液中钒(IV)的含量计算得到，计算式如下Q(Ah) =0. 58XmXV(IV)%(Ah)； 其中，m为电解槽正极溶液的质量，单位为g;V (IV) %为电解槽正极溶液中V (IV)的质量百分比含量，单位为I。
4.如权利要求I所述选择性催化还原脱硝催化剂钒组分回收的方法，其特征是所述抗还原的强电解质溶液的浓度为3飞mol/L。
5.如权利要求4所述选择性催化还原脱硝催化剂钒组分回收的方法，其特征是所述抗还原的强电解质溶液和为Na2S04、K2SO4, NaN03> KNO3> NaCUKCl或H2SO4溶液。
6.如权利要求I所述选择性催化还原脱硝催化剂钒组分回收的方法，其特征是步骤(5)所述碱性溶液质量浓度为10°/Γ50%。
7.如权利要求7所述选择性催化还原脱硝催化剂钒组分回收的方法，其特征是所述碱性溶液为氨水、KOH> RbOH、CsOH或NaOH溶液。
8.如权利要求I所述选择性催化还原脱硝催化剂钒组分回收的方法，其特征是步骤(5)所述铵盐溶液浓度为12(T300g/L。
9.如权利要求8所述选择性催化还原脱硝催化剂钒组分回收的方法，其特征是所述铵盐溶液为NH4C1、NH4NO3或(NH4) 2S04溶液。
全文摘要
本发明涉及一种选择性催化还原脱硝催化剂钒组分回收的方法，属于催化剂回收技术领域。其取废旧钒钨钛基催化剂粉碎，加入电解槽电解得到电解槽中负极混合液，将负极混合液过滤分离得到含钒混合溶液；取含钒混合溶液继续二次电解，得到二次电解正极混合液；用碱性溶液调节正极混合液pH，再用铵盐溶液过夜沉钒，过滤得到白色固体，经灼烧后得到回收后的产品含钒的淡黄色固体。本发明可以在常温下进行操作，反应条件较为温和，电解反应具有较好的化学反应选择性，并且基本上可以做到钒组分的完全回收。
文档编号C22B7/00GK102732730SQ20121022029
公开日2012年10月17日 申请日期2012年6月28日 优先权日2012年6月28日
发明者彭光军, 汪德志, 肖雨亭, 赵建新 申请人:江苏龙源催化剂有限公司