一种从废弃SCR脱硝催化剂中回收钒、钨/钼和钛元素的方法与流程

文档序号:17664138发布日期:2019-05-15 22:35阅读:498来源:国知局

本发明属于有色金属回收领域,具体涉及一种从废弃scr脱硝催化剂中回收钒、钨/钼和钛元素的方法。



背景技术:

随着环保意识的不断提高,除燃煤电厂外,钢铁、水泥、垃圾焚烧等行业烟气污染物排放标准中相继引入了对于nox排放浓度的限制。目前,作为国内主流烟气脱硝技术,scr脱硝技术被广泛应用于不同行业烟气的nox排放控制。scr脱硝催化剂是scr脱硝技术的关键,恶劣的工作环境导致其使用寿命通常仅有2-3年,活性下降且无法通过再生技术恢复的催化剂将最终成为废弃scr脱硝催化剂。废弃scr脱硝催化剂是一种特殊的固体废弃物,具有以下特点:

(1)剧毒性。废弃scr脱硝催化剂不仅自身含有b级无机剧毒物质v2o5和重金属氧化物wo3或moo3,在使用过程中还会吸收烟气中as、hg、pb等剧毒性元素,这些毒性元素进入环境将带来巨大的危害。

(2)产量大。据相关数据估算,2021年仅火电厂每年产生的废弃scr脱硝催化剂就将达到11万m3以上。随着scr脱硝技术应用范围的不断拓展,国内废弃scr脱硝催化剂的产量将会不断增长,大量废弃scr脱硝催化剂的合理处置将是未来一个严峻的挑战。

(3)高附加值成分多。生产scr脱硝催化剂所用原料价格均十分昂贵。偏钨酸铵价格一直在20万元/吨左右,七钼酸铵的价格也在10万元/吨以上,而偏钒酸铵由于货源不足,价格最高时甚至达到了50万元/吨。此外,生产scr脱硝催化剂所用的钛白粉价格也达到了1.5万元/吨以上。

(4)回收较难,高效回收技术缺乏。scr脱硝催化剂除含有v2o5、wo3/moo3和tio2外,在生产过程中使用成型助剂则会引入sio2、al2o3和cao等成分,而使用过程中还会吸收烟气中硫、碱金属、磷、砷、汞、铅等多种元素,复杂的成分无疑对回收高纯度的钒、钨/钼和钛产品增加了一定的难度;此外,废弃scr脱硝催化剂中wo3或moo3含量往往不足5wt%,而v2o5含量甚至在1wt%以下,这对于元素回收率是一个极大的挑战。目前,国内还没有针对废弃钒钛系scr脱硝催化剂钒、钨/钼和钛元素回收的成熟技术和相关单位。

针对以上特点,开发钒、钨/钼和钛几种高附加值元素的高效回收技术方案,在环境保护和资源节约等方面均具有十分重要的意义。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种从废弃scr脱硝催化剂中回收钒、钨/钼和钛元素的方法。本发明针对废弃scr脱硝催化剂中各组分的存在形式和化学特性,通过特定的回收工艺实现了钒、钨/钼和钛元素的高效分离、提纯和回收。

根据本发明提供的方法,该方法包括以下步骤:

(1)废弃scr脱硝催化剂的预处理

①针对平板式废弃scr脱硝催化剂:吹去催化剂表面积灰,通过震荡或敲击等方式使催化剂与金属网板分离;收集并焙烧脱落的催化剂,而后将催化剂充分粉碎至200目以下。

②针对蜂窝式废弃scr脱硝催化剂:吹去催化剂孔道内堵塞的部分松散积灰,而后将催化剂进行焙烧处理;再次吹灰,除去焙烧后剩余变得松散的积灰;最后,将催化剂充分粉碎至200目以下。

(2)钛元素与钒、钨/钼元素的分离

将上述步骤(1)所得废弃催化剂粉末与一定质量的na2co3或naoh混合均匀,而后加入适量的水继续搅拌,进一步加强混合固体的均匀度和接触;干燥后,焙烧混合固体得到烧结块;将烧结块粉碎至200目以下,在加热和搅拌条件下用naoh溶液反复浸取,得到navo3、na2wo4/na2moo4、na2sio3、naalo2等可溶性钠盐,过滤得到富钛渣沉淀和包含钒、钨/钼等元素的溶液。

(3)钛元素的回收

将富钛渣粉碎至200目以下,用浓度为80-95%浓硫酸溶液在140-180℃加热和搅拌条件下溶解富钛渣,得到含钛浆液;停止搅拌,保持加热熟化2-5h;熟化结束后待温度降至100℃以下时,加入5%稀硫酸溶液,而后过滤得到澄清稀钛液;将质量为3-6倍的去离子水与钛液均预热至90-98℃,将钛液在15-30min内缓慢均匀加入至去离子水中,钛液刚加入时出现白色沉淀,而后逐渐变为无色透明溶液;煮沸溶液至出现大量白色沉淀,停止加热和搅拌,静置30min后重新开启搅拌并加热煮沸2-4h,此过程需要补充水分以保持溶液体积相对稳定;最后经过滤、水洗、干燥和焙烧回收得到tio2。

(4)钒、钨/钼元素的分离和提纯

用5%稀硫酸溶液调节上述步骤(2)所得溶液ph值至8-11,加热溶液至60-90℃,搅拌0.5-3h,过滤除去水解沉淀的硅、铝、钙等杂质元素,得到澄清溶液;用萃取剂萃取溶液中钨/钼元素,得到含钨/钼有机相;而后反萃有机相中钨/钼元素,得到含钨/钼溶液。

调节萃取钨/钼后剩余溶液ph值至0.5-2.0,用萃取剂萃取钒元素,得到含钒有机相;而后反萃有机相中钒元素,得到含钒溶液。

(5)钨/钼元素的回收

蒸干上述步骤(4)所得含钨/钼溶液,750℃焙烧除去步骤(4)调节ph值引入的杂质硫元素;在室温搅拌条件下,用氨水溶液溶解焙烧所得固体,而后加热煮沸直至剩余溶液刚刚覆盖容器底部;充分冷却,过滤得到溶液中析出的钨酸铵盐/钼酸铵盐,经乙醇清洗、干燥和焙烧后得到wo3/moo3固体。

(6)钒元素的回收

蒸干上述步骤(4)所得含钒溶液,在室温下,慢慢加入稀盐酸溶液直至固体完全溶解,得到澄清溶液;向溶液中滴加氧化剂溶液,使溶液变为稳定的红棕色;用相同浓度的稀盐酸溶液调节ph值至1.0-3.0,煮沸溶液,出现红色沉淀后继续煮沸1h;冷却后经过滤、水洗、干燥和焙烧得到v2o5固体。

优选的,所述的步骤(1)中,废弃scr脱硝催化剂是工业烟气脱硝淘汰的钒钛系催化剂,载体为tio2,活性成分为v2o5,催化剂助剂为wo3或moo3。

优选的,所述的步骤(1)中,焙烧温度为450-650℃,焙烧时间为2-12h。

优选的,所述的步骤(2)中,所用na2co3或naoh的量按钠元素与钛元素摩尔比进行定量,摩尔比na:ti=(1.5-3):1。

优选的,所述的步骤(2)中,焙烧温度为650-800℃,焙烧时间为3-10h。

优选的,所述的步骤(2)中,naoh溶液浓度为1-3mol/l,浸取温度为60-90℃,浸取次数为2-4次,每次液固质量比为(4-10):1,浸取时间为2-6h。

优选的,所述的步骤(3)中,含钛浆液中tio2浓度为200-300g/l,澄清稀钛液中tio2浓度为100-150g/l。

优选的,所述的步骤(3)中,干燥温度为60-90℃,干燥时间为2-12h;焙烧温度为450-750℃,焙烧时间为3-6h。

优选的,所述的步骤(4)中,用于萃取钨/钼元素的萃取剂由有效成分、相调节剂和稀释剂组成。其中有效成分为仲碳伯胺(n1923)或三辛烷基叔胺(n235),体积占5-20%;相调节剂为磷酸三丁酯或异辛醇,体积占5%-20%;稀释剂为磺化煤油,体积占60%-90%;萃取级数为2-5级,每级有机相与含钨/钼溶液体积比为1:(3-5)。

优选的,所述的步骤(4)中,反萃钨/钼元素所用反萃剂为氨水、乙醇胺、氯化铵或碳酸氢氨溶液,浓度为1-5mol/l;反萃级数为2-5级,每级有机相与反萃剂溶液体积比为1:(3-5)。

优选的,所述的步骤(4)中,用于萃取钒元素的萃取剂有效成分为三辛烷基叔胺(n235)或二(2-乙基己基)磷酸酯(p204),体积占5-20%;相调节剂为仲辛醇或葵醇,体积占5-20%;稀释剂为磺化煤油,体积占60-90%;萃取级数为2-5级,每级有机相与含钒溶液体积比为1:(3-5)。

优选的,所述的步骤(4)中,反萃钒元素所用反萃剂为稀硝酸或双氧水溶液,浓度为0.5-2.0mol/l;反萃级数为2-5级,每级有机相与反萃剂溶液体积比为1:(3-5)。

优选的,所述步骤(5)中,所用氨水溶液浓度为10-30%,液固质量比为(4-8):1。

优选的,所述的步骤(5)中,干燥温度为60-90℃,干燥时间为2-12h;焙烧温度为450-600℃,焙烧时间为3-6h。

优选的,所述的步骤(6)中,所用稀盐酸溶液体积浓度为2-8%。

优选的,所述的步骤(6)中,所用氧化剂为双氧水或稀硝酸溶液,浓度为0.5-2.5mol/l。

优选的,所述的步骤(6)中,干燥温度为60-90℃,干燥时间为2-12h;焙烧温度为450-600℃,焙烧时间为3-6h。

本发明的有益效果:

本发明以废弃scr脱硝催化剂中钒、钨/钼和钛几种高附加值元素为目标,通过特定的回收工艺实现了对目标元素的高效全回收,工艺简单易行,二次污染小,钒、钨/钼和钛元素回收率均超过90%,回收所得v2o5和wo3/moo3纯度达99.5以上,tio2纯度达98.5%以上。主要通过以下几个方面来实现:

(1)在本发明提出的回收方法中涉及诸多化学反应过程,每个过程的效率直接关系到目标元素的回收率。本发明根据目标元素在废弃scr脱硝催化剂中的存在形式和化学特性,优化实验条件,提升各步反应效率,尽可能降低了目标元素在转移过程中的损失。如在混合焙烧废弃催化剂粉末和na2co3或naoh时,通过加水搅拌,优化了混合固体的均匀度和接触,使钒、钨/钼元素高效转为可溶性钠盐;而在浸出步骤使用naoh溶液,不仅可以溶解可溶性的钒、钨/钼钠盐,对于未生成钠盐剩余的v2o5和wo3/moo3也有一定的溶解效果,从而提升了钒、钨/钼元素的浸取率;同时,在提纯钒、钨/钼元素时,通过探索确定了最优的萃取剂、反萃剂以及实验条件,实现了钒、钨/钼元素在溶液、有机相、反萃剂之间的高效转移,损失率低于1%;此外,在钛、钒元素回收步骤中采用了水解法,在钨/钼元素回收步骤中采用了煮沸结晶法,同样具有效率高、损失小等优势,极为符合目标元素的化学特性。

(2)废弃scr脱硝催化剂中除目标元素钒、钨/钼和钛外,还存在硅、铝、钙、钡、镁、硫、氯、汞、铅、砷等多种杂质元素,且回收阶段又会引入更多的杂质元素,高效除去杂质元素是回收产品纯度的保障。本发明回收方法中包含了十分高效的除杂步骤。在提纯钒、钨/钼元素步骤,本发明提出的萃取剂和反萃剂对于目标元素具有极高的选择性,在转移目标元素过程中携带的杂质元素极少,从而实现了杂质元素的高效去除。经过萃取和反萃,所得钒、钨/钼溶液杂质种类少且含量极低,十分利于后续目标元素的回收;同时,本发明提出的元素回收方法也较为适宜,如在水解法回收钛、钒元素中,由于剩余的其他杂质元素在该方法实验条件下不会发生水解,从而回收所得产品纯度极高。而在煮沸结晶法回收钨/钼元素前,高温焙烧的目的是除去硫元素,这是由于在前边过程中引入了大量硫元素,而硫元素不易通过萃取和反萃彻底去除,故通过高温焙烧可使后续冷却析出的固体中不含硫杂质而纯度更高;此外,在废弃催化剂预处理步骤的吹灰、焙烧,以及水解除硅、铝等步骤都有利于提升回收产品的纯度。

(3)本发明所提供的钒、钨/钼和钛回收方法分为预处理、元素分离、元素提纯以及元素回收四个阶段,方法清晰简易,所用试剂及工艺均极易实现工业上的大规模应用,且成本较低,对于烟气脱硝领域最为常见的v2o5-wo3/tio2和v2o5-moo3/tio2催化剂均十分有效。

具体实施方式

本发明提供了一种从废弃scr脱硝催化剂中回收钒、钨/钼和钛元素的方法,下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明。

实施例1

实施例1描述了一种从废弃scr脱硝催化剂中回收钒、钨和钛元素的方法,具体的步骤包括:

(1)废弃scr脱硝催化剂的预处理

取某电厂废弃平板式scr脱硝催化剂(v2o5-wo3/tio2),吹去表面积灰,通过震荡和敲击使催化剂与金属网板分离;收集脱落的催化剂,而后在450℃下焙烧12h;焙烧后将催化剂充分粉碎至200目以下,得到废弃催化剂粉末。

(2)钛元素与钒、钨元素的分离

将废弃催化剂粉末与na2co3混合均匀,其中摩尔比na:ti=1.5:1,而后加入适量的水继续搅拌;充分干燥后,650℃焙烧10h得到烧结块;将烧结块粉碎至200目以下,在60℃加热和搅拌条件下用浓度为1mol/l的naoh溶液重复浸取4次,每次液固质量比为10:1,浸取时间为2h;过滤得到富钛渣沉淀和同时含钒、钨元素的溶液。

(3)钛元素的回收

将富钛渣粉碎至200目以下,用浓度为80%的浓硫酸溶液在180℃加热和搅拌条件下溶解富钛渣,得到tio2浓度为200g/l的含钛浆液;停止搅拌,保持加热熟化5h;熟化结束后待温度降至100℃以下时,加入5%稀硫酸溶液,过滤得到tio2浓度为100g/l的澄清稀钛液;取3倍质量的去离子水与钛液均预热至90℃,将钛液在15min内缓慢均匀加入至去离子水中,钛液全部加完后得到无色透明溶液;煮沸溶液,当出现大量白色沉淀时,停止加热和搅拌,静置30min后重新开启搅拌并加热煮沸2h,此过程需要补充水分以保持溶液体积相对稳定;过滤得到沉淀物质,充分水洗后于60℃干燥12h,最后经450℃焙烧后得到tio2。

(4)钒、钨元素的分离和提纯

用5%稀硫酸溶液调节上述步骤(2)所得溶液ph值至8.0,加热溶液至60℃,搅拌3h,过滤除去水解沉淀的硅、铝、钙等杂质元素,得到澄清溶液。

用萃取剂萃取钨元素,其中萃取剂由5%仲碳伯胺(n1923)、5%异辛醇和90%磺化煤油组成,萃取级数为5级,每级有机相与水相体积比为1:3;用1mol/l的氨水溶液从有机相中反萃钨元素,得到含钨溶液,反萃级数为2级,每级有机相与反萃剂体积比为1:5。

调节萃取钨后剩余溶液ph值至0.5,用萃取剂萃取钒元素,其中萃取剂由5%三辛烷基叔胺(n235)、5%仲辛醇和90%磺化煤油组成,萃取级数为5级,每级有机相与水相体积比为1:3;用0.5mol/l的双氧水溶液从有机相中反萃钒元素,得到含钒溶液,反萃级数为5级,每级有机相与反萃剂体积比为1:3。

(5)钨元素的回收

蒸干上述步骤(4)所得含钨溶液,750℃焙烧剩余固体;在室温搅拌条件下,用体积浓度为10%的氨水溶液溶解焙烧所得固体,液固质量比为8:1;而后加热煮沸,直至剩余溶液刚刚覆盖容器底部;充分冷却,过滤得到从溶液中析出的钨酸的铵盐,乙醇清洗后于60℃干燥12h,最后经450℃焙烧得到wo3固体。

(6)钒元素的回收

蒸干上述步骤(4)所得含钒溶液,在室温下慢慢加入体积浓度为2%的稀盐酸溶液直至固体完全溶解,得到澄清溶液;向溶液中慢慢滴加0.5mol/l的稀硝酸,使溶液变为稳定的红棕色;用2%稀盐酸溶液调节ph值至1.0,煮沸溶液,出现红色沉淀后继续煮沸1h;冷却后过滤得到水解沉淀,充分水洗后于60℃干燥12h,最后经450℃焙烧得到v2o5固体。

通过实施例1,钒元素回收率可达92%,回收所得v2o5纯度为99.65%;钨元素回收率可达95%,回收所得wo3纯度为99.70%;钛元素回收率可达90%,回收所得tio2纯度为98.90%。

实施例2

实施例2描述了一种从废弃scr脱硝催化剂中回收钒、钼和钛元素的方法,具体的步骤包括:

(1)废弃scr脱硝催化剂的预处理

取某电厂废弃平板式scr脱硝催化剂(v2o5-moo3/tio2),吹去表面积灰,通过震荡和敲击使催化剂与金属网板分离;收集脱落的催化剂,而后在650℃下焙烧2h;焙烧后将催化剂充分粉碎至200目以下,得到废弃催化剂粉末。

(2)钛元素与钒、钼元素的分离

将废弃催化剂粉末与naoh固体混合均匀,其中摩尔比na:ti=3:1,而后加入适量的水继续搅拌;充分干燥后,800℃焙烧3h得到烧结块;将烧结块粉碎至200目以下,在90℃加热和搅拌条件下用浓度为3mol/l的naoh溶液重复浸取2次,每次液固质量比为4:1,浸取时间为2h;过滤得到富钛渣沉淀和同时含钒、钼元素的溶液。

(3)钛元素的回收

将富钛渣粉碎至200目以下,用浓度为95%浓硫酸溶液在140℃加热和搅拌条件下溶解富钛渣,得到tio2浓度为300g/l的含钛浆液;停止搅拌,保持加热熟化2h;熟化结束后待温度降至60℃以下时,加入5%稀硫酸溶液,过滤得到tio2浓度为150g/l的澄清稀钛液;取6倍质量的去离子水与钛液均预热至98℃,将钛液在30min内缓慢均匀加入至去离子水中,钛液全部加完后得到无色透明溶液;煮沸溶液,当出现大量白色沉淀时,停止加热和搅拌,静置30min后重新开启搅拌并加热煮沸4h,此过程需要补充水分以保持溶液体积相对稳定;过滤得到沉淀物质,充分水洗后于90℃干燥2h,最后经750℃焙烧后得到tio2。

(4)钒、钼元素的分离和提纯

用5%稀硫酸溶液调节上述步骤(2)所得溶液ph值至11,加热溶液至90℃,搅拌0.5h,过滤除去水解沉淀的硅、铝、钙等杂质元素,得到澄清溶液。

用萃取剂萃取钼元素,其中萃取剂由20%三辛烷基叔胺(n235)、20%磷酸三丁酯和60%磺化煤油组成,萃取级数为2级,每级有机相与水相体积比为1:5;用5mol/l的氨水溶液从有机相中反萃钼元素,得到含钼溶液,反萃级数为2级,每级有机相与反萃剂体积比为1:3。

调节萃取钼后剩余溶液ph值至2.0,用萃取剂萃取钒元素,其中萃取剂由20%二(2-乙基己基)磷酸酯(p204)、20%仲辛醇和60%磺化煤油组成,萃取级数为2级,每级有机相与水相体积比为1:5;用2mol/l的稀硝酸溶液从有机相中反萃钒元素,得到含钒溶液,反萃级数为2级,每级有机相与反萃剂体积比为1:5。

(5)钼元素的回收

蒸干上述步骤(4)所得含钼溶液,750℃焙烧剩余固体;在室温搅拌条件下,用体积浓度为30%的氨水溶液溶解焙烧所得固体,液固质量比为4:1;而后加热煮沸,直至剩余溶液刚刚覆盖容器底部;充分冷却,过滤得到从溶液中析出的钼酸的铵盐,乙醇清洗后于90℃干燥2h,最后经600℃焙烧得到moo3固体。

(6)钒元素的回收

蒸干上述步骤(4)所得含钒溶液,在室温下慢慢加入体积浓度为8%的稀盐酸溶液直至固体完全溶解,得到澄清溶液;向溶液中慢慢滴加2.5mol/l的双氧水溶液,使溶液变为稳定的红棕色;用8%稀盐酸溶液调节ph值至3.0,煮沸溶液,出现红色沉淀后继续煮沸1h;冷却后过滤得到水解沉淀,充分水洗后于90℃干燥2h,最后经600℃焙烧得到v2o5固体。

通过实施例2,钒元素回收率可达93%,回收所得v2o5纯度为99.85%;钼元素回收率可达94%,回收所得moo3纯度为99.80%;钛元素回收率可达91%,回收所得tio2纯度为98.95%。

实施例3

实施例3描述了另一种从废弃scr脱硝催化剂中回收钒、钨和钛元素的方法,具体的步骤包括:

(1)废弃scr脱硝催化剂的预处理

取某电厂废弃蜂窝式scr脱硝催化剂(v2o5-wo3/tio2),吹灰处理后,将催化剂于600℃下焙烧8h;再次吹灰,而后将催化剂充分粉碎至200目以下,得到废弃催化剂粉末。

(2)钛元素与钒、钨元素的分离

将废弃催化剂粉末与na2co3混合均匀,其中摩尔比na:ti=2.5:1,而后加入适量的水继续搅拌;充分干燥后,800℃焙烧6h得到烧结块;将烧结块粉碎至200目以下,在90℃加热和搅拌条件下用浓度为1mol/l的naoh溶液重复浸取4次,每次液固质量比为5:1,浸取时间为2h;过滤得到富钛渣沉淀和同时含钒、钨元素的溶液。

(3)钛元素的回收

将富钛渣粉碎至200目以下,用浓度为95%浓硫酸溶液在150℃加热和搅拌条件下溶解富钛渣,得到tio2浓度为240g/l的含钛浆液;停止搅拌,保持加热熟化4h;熟化结束后待温度降至90℃以下时,加入5%稀硫酸溶液,过滤得到tio2浓度为120g/l的澄清稀钛液;取4倍质量的去离子水与钛液均预热至98℃,将钛液在30min内缓慢均匀加入至去离子水中,钛液全部加完后得到无色透明溶液;煮沸溶液,当出现大量白色沉淀时,停止加热和搅拌,静置30min后重新开启搅拌并加热煮沸3h,此过程需要补充水分以保持溶液体积相对稳定;过滤得到沉淀物质,充分水洗后于100℃干燥8h,最后经600℃焙烧后得到tio2。

(4)钒、钨元素的分离和提纯

用5%稀硫酸溶液调节上述步骤(2)所得溶液ph值至11,加热溶液至70℃,搅拌1h,过滤除去水解沉淀的硅、铝、钙等杂质元素,得到澄清溶液。

用萃取剂萃取钨元素,其中萃取剂由20%仲碳伯胺(n1923)、10%异辛醇和70%磺化煤油组成,萃取级数为2级,每级有机相与水相体积比为1:3;用2mol/l的乙醇胺溶液从有机相中反萃钨元素,得到含钨溶液,反萃级数为2级,每级有机相与反萃剂体积比为1:3。

调节萃取钨后剩余溶液ph值至1.0,用萃取剂萃取钒元素,其中萃取剂由15%二(2-乙基己基)磷酸酯(p204)、15%仲辛醇和70%磺化煤油组成,萃取级数为3级,每级有机相与水相体积比为1:3;用1.5mol/l的稀硝酸溶液从有机相中反萃钒元素,得到含钒溶液,反萃级数为3级,每级有机相与反萃剂体积比为1:3。

(5)钨元素的回收

蒸干上述步骤(4)所得含钨溶液,750℃焙烧剩余固体;在室温搅拌条件下,用体积浓度为30%的氨水溶液溶解焙烧所得固体,液固质量比为8:1;而后加热煮沸,直至剩余溶液刚刚覆盖容器底部;充分冷却,过滤得到从溶液中析出的钨酸的铵盐,乙醇清洗后于60℃干燥8h,最后经550℃焙烧得到wo3固体。

(6)钒元素的回收

蒸干上述步骤(4)所得含钒溶液,在室温下慢慢加入体积浓度为3%的稀盐酸溶液直至固体完全溶解,得到澄清溶液;向溶液中慢慢滴加1.5mol/l的双氧水溶液,使溶液变为稳定的红棕色;用3%稀盐酸溶液调节ph值至1.5,煮沸溶液,出现红色沉淀后继续煮沸1h;冷却后过滤得到水解沉淀,充分水洗后于70℃干燥9h,最后经550℃焙烧得到v2o5固体。

通过实施例3,钒元素回收率可达95%,回收所得v2o5纯度为99.95%;钨元素回收率可达93%,回收所得wo3纯度为99.79%;钛元素回收率可达90%,回收所得tio2纯度为98.83%。

实施例4

实施例4描述了又一种从废弃scr脱硝催化剂中回收钒、钼和钛元素的方法,具体的步骤包括:

(1)废弃scr脱硝催化剂的预处理

取某电厂废弃蜂窝式scr脱硝催化剂(v2o5-moo3/tio2),吹灰处理后,将催化剂于650℃下焙烧6h;再次吹灰,而后将催化剂充分粉碎至200目以下,得到废弃催化剂粉末。

(2)钛元素与钒、钼元素的分离

将废弃催化剂粉末与naoh固体混合均匀,其中摩尔比na:ti=3:1,而后加入适量的水继续搅拌;充分干燥后,800℃焙烧3h得到烧结块;将烧结块粉碎至200目以下,在60℃加热和搅拌条件下用浓度为2mol/l的naoh溶液重复浸取2次,每次液固质量比为6:1,浸取时间为3h;过滤得到富钛渣沉淀和同时含钒、钼元素的溶液。

(3)钛元素的回收

将富钛渣粉碎至200目以下,用浓度为85%浓硫酸溶液在160℃加热和搅拌条件下溶解富钛渣,得到tio2浓度为300g/l的含钛浆液;停止搅拌,保持加热熟化3h;熟化结束后待温度降至80℃以下时,加入5%稀硫酸溶液,过滤得到tio2浓度为150g/l的澄清稀钛液;取6倍质量的去离子水与钛液均预热至95℃,将钛液在25min内缓慢均匀加入至去离子水中,钛液全部加完后得到无色透明溶液;煮沸溶液,当出现大量白色沉淀时,停止加热和搅拌,静置30min后重新开启搅拌并加热煮沸3h,此过程需要补充水分以保持溶液体积相对稳定;过滤得到沉淀物质,充分水洗后于80℃干燥9h,最后经550℃焙烧后得到tio2。

(4)钒、钼元素的分离和提纯

用5%稀硫酸溶液调节上述步骤(2)所得溶液ph值至10,加热溶液至80℃,搅拌3h,过滤除去水解沉淀的硅、铝、钙等杂质元素,得到澄清溶液。

用萃取剂萃取钼元素,其中萃取剂由20%仲碳伯胺(n1923)、10%磷酸三丁酯和70%磺化煤油组成,萃取级数为3级,每级有机相与水相体积比为1:4;用2mol/l的氨水溶液从有机相中反萃钼元素,得到含钼溶液,反萃级数为3级,每级有机相与反萃剂体积比为1:4。

调节萃取钼后剩余溶液ph值至1.0,用萃取剂萃取钒元素,其中萃取剂由20%三辛烷基叔胺(n235)、10%仲辛醇和70%磺化煤油组成,萃取级数为3级,每级有机相与水相体积比为1:3;用2mol/l的双氧水溶液从有机相中反萃钒元素,得到含钒溶液,反萃级数为3级,每级有机相与反萃剂体积比为1:3。

(5)钼元素的回收

蒸干上述步骤(4)所得含钼溶液,750℃焙烧剩余固体;在室温搅拌条件下,用体积浓度为30%的氨水溶液溶解焙烧所得固体,液固质量比为4:1;而后加热煮沸,直至剩余溶液刚刚覆盖容器底部;充分冷却,过滤得到从溶液中析出的钼酸的铵盐,乙醇清洗后于80℃干燥6h,最后经500℃焙烧得到moo3固体。

(6)钒元素的回收

蒸干上述步骤(4)所得含钒溶液,在室温下慢慢加入体积浓度为4%的稀盐酸溶液直至固体完全溶解,得到澄清溶液;向溶液中慢慢滴加1mol/l的稀硝酸溶液,使溶液变为稳定的红棕色;用4%稀盐酸溶液调节ph值至1.5,煮沸溶液,出现红色沉淀后继续煮沸1h;冷却后过滤得到水解沉淀,充分水洗后于70℃干燥8h,最后经500℃焙烧得到v2o5固体。

通过实施例4,钒元素回收率可达92%,回收所得v2o5纯度为99.86%;钼元素回收率可达92%,回收所得moo3纯度为99.89%;钛元素回收率可达91%,回收所得tio2纯度为98.93%。

应理解,上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于供本领域技术人员了解本发明的内容并据以实施,并非具体实施方式的穷举,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明权利要求范围中。

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