一种废弃脱硝催化剂综合利用的方法
【专利摘要】本发明涉及一种废弃脱硝催化剂综合利用的方法，属于废催化剂综合利用领域。将废弃的脱硝催化剂粉碎，然后通过酸浸还原将五氧化二钒从废弃脱硝催化剂中分离，分离后的五氧化二钒经富集、氧化、沉钒和脱氨等操作达到提纯的目的。本发明可以将废弃脱硝催化剂中的五氧化二钒先与其他金属氧化物分离，进而进行提纯，而将分离出五氧化二钒后的物料用于代替钛铁矿作为硫酸法生产钛白粉的原料，达到废弃脱硝催化剂的综合利用。
【专利说明】一种废弃脱硝催化剂综合利用的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种废弃脱硝催化剂综合利用的方法，属于废弃催化剂综合利用领域。
【背景技术】
[0002]我国能源结构中，主要以煤炭能源为主，燃烧煤炭就会产生氮氧化物，氮氧化物(NOx)主要包括NO、NO2, N2O等，不仅会形成酸雨，还能导致化学烟雾，危害人类健康。随着有关控制排放法规的日趋完善，NOx造成空气污染越来越引起人们的重视。目前，选择性催化还原(SCR)法被认为是最好的烟气脱硝技术，具有较高的脱硝效率(可达90%)，且技术较为成熟，无二次污染，在国内外得到越来越多的应用。
[0003]目前SCR法常用的是高温催化剂，其以TiO2为载体，主要成分为V2O5-WO3(MoO3)等金属氧化物，这些成分占催化剂总量的90 %以上，其余的微量组分根据锅炉燃用的具体煤种添加。
[0004]SCR脱硝催化剂通常采用“2+1”的安装方式，即先安装2层催化剂，约3年后再加装第3层，3年后更换第I层催化剂，此后每2年更换一层催化剂。根据SCR催化剂3年左右的使用寿命来推算，到2015年将有至少27万m 3的废弃催化剂产生。
[0005]大量失效的废催化剂如何处理、处置已经引起世界各国的高度重视。倘若对这些废催化剂不加处置而随意堆置的话，一方面会占用大量的土地资源，增加企业的成本；另一方面催化剂在使用过程当中所吸附的一些有毒、有害物质以及自身所含有的一些金属元素会由于各种作用而进入到自然环境，特别是水体，给环境带来严重危害；第三方面，废催化剂丢弃，其中所含有的各种有价金属资源未能得到回收利用，会造成有效资源的巨大浪费。所以，开展废催化剂的回收利用既可以变废为宝，化害为益，还可以解决相应的一系列潜在的环境污染问题，从而带来可观的经济效益和社会效益。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种从废弃的脱硝催化剂中回收钒组分，将废弃脱硝催化剂中的五氧化二钒先与其他金属氧化物分离，进而进行提纯，而将分离出五氧化二钒后的物料用于代替钛铁矿作为硫酸法生产钛白粉的原料，达到废弃脱硝催化剂的综合利用。
[0007]本发明提供的技术方案，一种废弃脱硝催化剂综合利用的方法，将废弃的脱硝催化剂进行粉碎，然后通过酸浸还原、富集、氧化、沉钒和脱氨等操作达到分离提纯五氧化二钒的目的，具体包括以下步骤:
(1)粉碎:废弃脱硝催化剂粉碎至平均粒径为0.25-0.30mm ；
(2)酸浸还原:向步骤(1)所得粉碎后的废弃脱硝催化剂加入质量分数为40%-50%的硫酸溶液和还原剂，在90-120°C条件下反应2-3小时，硫酸溶液与废脱硝催化剂质量比为
1.0-3.0，废脱硝催化剂与还原剂质量之比为200-350，过滤得到滤液a和滤渣b ；
(3)富集:向步骤(2)得到的滤液a中加入质量分数为30%-45%的氢氧化钠溶液，调节pH至7.0-9.0，在60-90°C条件下反应90_150min，过滤得到滤液c和滤渣d ；
(4)氧化:向步骤(3)得到的滤渣d中加入质量分数为30%-45%的氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液与滤渣d的质量比为8-10，通入氧气，在60-80°C条件下反应60-90min得到滤液e ；
(5)沉钒:向步骤(4)得到的滤液e中加入过量氯化铵，在室温下反应1-2小时，过滤得到偏钒酸铵和滤液f ;
(6)脱氨:将步骤(5)得到的偏钒酸铵在450-550°C条件下煅烧1_2小时，得到五氧化二钒。
[0008]所述步骤(2)中的硫酸溶液来自于硫酸法生产钛白粉产生的废硫酸，质量分数为40%-50%。
[0009]所述步骤(2)中的还原剂为亚硫酸钠。
[0010]所述步骤(2)中的滤渣b用于代替钛铁矿作为硫酸法生产钛白粉的原料。
[0011]所述步骤(3)中的滤液c经过蒸发结晶得到硫酸钠。
[0012]所述步骤(5)中的滤液f经过蒸发结晶得到氯化钠。
[0013]本发明可以 将废弃脱硝催化剂中的五氧化二钒与其他金属氧化物先进行分离，进而进行提纯，生产出市场需求的五氧化二钒、硫酸钠、氯化钠，五氧化二钒纯度> 85%，回收率≥91.3% ;分离五氧化二钒后的滤渣(其中TiO2含量≥80%)可以用于代替钛铁矿作为硫酸法生产钛白粉的原料。
【具体实施方式】
[0014]本发明提供一种废弃脱硝催化剂综合利用的方法，下面通过具体实施例对本发明做进一步阐述。
[0015]实施例1
1.向粉碎至平均粒径为0.25mm的废弃脱硝催化剂中加入质量分数为40%的硫酸溶液和亚硫酸钠，硫酸溶液与废脱硝催化剂质量比为1.0，废脱硝催化剂与亚硫酸钠质量比为200，在90°C条件下反应3小时，过滤得滤液a和滤渣b ；
2.将滤渣b输送至硫酸法钛白粉生产原料仓库；向滤液a中加入质量分数为30%的氢氧化钠溶液，调节pH至7.0,在60°C条件下反应150min,过滤得滤液c和滤洛d ；
3.将滤液c蒸发结晶得到硫酸钠产品；向滤渣d中加入质量分数为30%的氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液与滤渣d质量比为10，通入氧气，在60°C条件下反应90min，得到滤液e ；
4.向滤液e中加入过量氯化铵，在室温下反应2小时，过滤得到偏钒酸铵沉淀和滤液
f ;
5.将偏钒酸铵沉淀在550°C条件下煅烧I小时，得到五氧化二钒成品，成品中五氧化二钒含量为87% ;将滤液f蒸发结晶得到氯化钠产品。
[0016]实施例2
1.向粉碎至平均粒径为0.30mm的废弃脱硝催化剂中加入质量分数为45%的硫酸溶液和亚硫酸钠，硫酸溶液与废脱硝催化剂质量比为2.0，废脱硝催化剂与亚硫酸钠质量比为300，在110°C条件下反应2小时，过滤得滤液a和滤渣b ;
2.将滤渣b输送至硫酸法钛白粉生产原料仓库；向滤液a中加入质量分数为40%的氢氧化钠溶液，调节pH至8.0,在80°C条件下反应120min,过滤得滤液c和滤洛d ；
3.将滤液c蒸发结晶得到硫酸钠产品；向滤渣d中加入质量分数为40%的氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液与滤渣d质量比为9，通入氧气，在70°C条件下反应80min，得到滤液e ；
4.向滤液e中加入过量氯化铵，在室温下反应1.5小时，过滤得到偏钒酸铵沉淀和滤液
f ;
5.将偏钒酸铵沉淀在500°C条件下煅烧I小时，得到五氧化二钒成品，成品中五氧化二钒含量为88% ;将滤液f蒸发结晶得到氯化钠产品。
[0017]实施例3
1.向粉碎至平均粒径为0.30mm的废弃脱硝催化剂中加入质量分数为50%的硫酸溶液和亚硫酸钠，硫酸溶液与废脱硝催化剂质量比为3.0，废脱硝催化剂与亚硫酸钠质量比为350，在120°C条件下反应2小时，过滤得滤液a和滤渣b ;
2.将滤渣b输送至硫酸法钛白粉生产原料仓库；向滤液a中加入质量分数为45%的氢氧化钠溶液，调节pH至9.0,在90°C条件下反应90min,过滤得滤液c和滤洛d ；
3.将滤液c蒸发结晶得到硫酸钠产品；向滤渣d中加入质量分数为45%的氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液与滤渣d质量比为8，通入氧气，在80°C条件下反应60min，得到滤液e ；
4.向滤液e中加入过 量氯化铵，在室温下反应I小时，过滤得到偏钒酸铵沉淀和滤液
f ;
5.将偏钒酸铵沉淀在450°C条件下煅烧2小时，得到五氧化二钒成品，成品中五氧化二钒含量为88% ;将滤液f蒸发结晶得到氯化钠产品。
【权利要求】
1.一种废弃脱硝催化剂综合利用的方法，其特征是:包括以下工艺步骤: (1)粉碎:废弃脱硝催化剂粉碎至平均粒径为0.25-0.30mm ； (2)酸浸还原:向步骤(1)所得粉碎后的废弃脱硝催化剂加入质量分数为40%-50%的硫酸溶液和还原剂，在90-120°C条件下反应2-3小时，硫酸溶液与废脱硝催化剂质量比为1.0-3.0，废脱硝催化剂与还原剂质量之比为200-350，过滤得到滤液a和滤渣b ； (3)富集:向步骤(2)得到的滤液a中加入质量分数为30%-45%的氢氧化钠溶液，调节pH至7.0-9.0，在60-90°C条件下反应90_150min，过滤得到滤液c和滤渣d ； (4)氧化:向步骤(3)得到的滤渣d中加入质量分数为30%-45%的氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液与滤渣d的质量比为8-10，通入氧气，在60-80°C条件下反应60-90min得到滤液e ； (5)沉钒:向步骤(4)得到的滤液e中加入过量氯化铵，在室温下反应1-2小时，过滤得到偏钒酸铵和滤液f ; (6)脱氨:将步 骤(5)得到的偏钒酸铵在450-550°C条件下煅烧1_2小时，得到五氧化二钒。
2.如权利要求1所述的一种废弃脱硝催化剂综合利用的方法，其特征是:所述步骤(2)中的硫酸溶液来自于硫酸法生产钛白粉产生的废硫酸，质量分数为40%-50%。
3.如权利要求1所述的一种废弃脱硝催化剂综合利用的方法，其特征是:所述步骤(2)中的还原剂为亚硫Ife纳。
4.如权利要求1所述的一种废弃脱硝催化剂综合利用的方法，其特征是:所述步骤(2)中的滤渣b用于代替钛铁矿作为硫酸法生产钛白粉的原料。
5.如权利要求1所述的一种废弃脱硝催化剂综合利用的方法，其特征是:所述步骤(3)中的滤液c经过蒸发结晶得到硫酸钠产品。
6.如权利要求1所述的一种废弃脱硝催化剂综合利用的方法，其特征是:所述步骤(5)中的滤液f经过蒸发结晶得到氯化钠产品。
【文档编号】C22B7/00GK103966447SQ201410212782
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年5月20日 优先权日:2014年5月20日
【发明者】张兵兵, 李俊峰, 凡广生, 王学伟, 李翼然, 柳少军, 王亚峰, 吕海涛, 郭婷婷, 卢晓莉, 李茂恩 申请人:漯河兴茂钛业股份有限公司