一种scr脱硝催化剂的处理方法
【技术领域】
[0001]本发明属于有色金属回收领域，更具体地说，涉及一种废旧的或失效的SCR脱硝催化剂的处理方法。
【背景技术】
[0002]脱硝催化剂泛指应用在电厂SCR(selective catalytic reduct1n)脱硝系统上的催化剂(Catalyst)，在SCR反应中，促使还原剂选择性地与烟气中的氮氧化物在一定温度下发生化学反应的物质。目前SCR商用催化剂基本都是以1102为基材，以V2O5为主要活性成份，以W03、Mo03S抗氧化、抗毒化辅助成份，催化剂型式可分为三种:板式、蜂窝式和波纹板式。
[0003]板式催化剂以不锈钢金属板压成的金属网为基材，将Ti02、V205等的混合物黏附在不锈钢网上，经过压制、锻烧后，将催化剂板组装成催化剂模块；蜂窝式催化剂一般为均质催化剂，将Ti02、V205、W03等混合物通过一种陶瓷挤出设备，制成截面为150mmX 150mm，长度不等的催化剂元件，然后组装成为截面约为2mX Im的标准模块；波纹板式催化剂的制造工艺一般以用玻璃纤维加强的T12为基材，将WO 3、V2O5等活性成份浸渍到催化剂的表面，以达到提高催化剂活性、降低302氧化率的目的。
[0004]选择性催化还原法(SCR)脱硝技术是我国目前最主要的发电厂烟气脱硝技术。据统计，到2015年底前，全国完成的SCR实施工程总量将达到5.7亿kW。在催化剂的使用过程中，催化剂烧结、碱金属中毒、灰分堵塞、活性组分流失等问题都有可能造成对催化剂的损害，最终导致催化剂失效。随着SCR工艺的广泛应用，废旧的SCR脱硝催化剂将越来越多，从2014年开始，每年将产生1.2万吨废弃SCR脱硝催化剂，并且持续增加。到2018年，该量将达到3.8万吨，并保持稳定。失效的催化剂属于特种物品，倘若不加以处理而随意堆置，将占用大量的土地资源。同时，催化剂在使用过程中吸附的有毒有害物质，以及成分中所含的重金属元素等会进入自然环境，对环境造成严重污染。大量废旧催化剂的累积不仅是一种浪费，而且会带来严重的环境污染。
[0005]对危废SCR脱销催化剂成分进行回收利用，既可以变废为宝、化害为益，还可以解决一系列的环境污染问题，从而带来可观的经济效益和环境效益。中国专利申请号为201410684143.9，申请公布日为2015年4月I日的专利申请文件公开了一种失效SCR脱硝催化剂的再生方法，它包括以下步骤:(I)吹扫；(2)热处理；(3)水洗；(4)酸洗:将水洗后的SCR脱硝催化剂置于10wt%硫酸和5wt%氢氟酸的混合溶液中，超声分散2h ;(5)活性再生:将经过酸洗的SCR脱硝催化剂浸渍在含有5wt%仲钨酸铵和Iwt %偏钒酸铵的活性混合溶液中2h后取出烘干，该发明的再生方法可以对实际生产中由于多种原因失效的催化剂进行综合处理，提高了 SCR脱硝催化剂的利用率，但是不能最终解决废旧SCR脱硝催化剂回收问题。华北电力大学研发了一种回收废旧SCR脱硝催化剂中五氧化二钒成分的方法，其中国专利申请号为201410471988.X，申请公布日为2014年12月10日，该方法主要利用酸洗碱洗的流程:首先在酸性溶液中利用还原剂将催化剂中的五价钒还原为更易溶的四价钒，然后用氧化剂再将酸性溶液中的四价钒氧化为五价钒，通过调节溶液的pH值，在一定条件下使五价钒充分水解而沉淀，收集沉淀经焙烧处理即可得到高纯度的五氧化二钒。这种方法虽然能够回收高纯的五氧化二钒，但是操作复杂，处理成本高且产生大量的废水不易处理，会造成二次污染的问题，不具备实用性。
【发明内容】
[0006]1.要解决的问题
[0007]针对现有的废旧SCR脱硝催化剂存在处理难的问题，本发明提供一种SCR脱硝催化剂的处理方法，将SCR脱硝催化剂溶于铁水中，通过造渣将有害的五氧化二钒形成稳定、无毒的钒酸钙(3Ca0*V205)，减少废旧SCR脱硝催化剂对环境的污染。此外，铁水可用于制造耐磨铁球等，充分利用失效的催化剂中的不锈钢，不会造成二次污染，实用性强。
[0008]2.技术方案
[0009]为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下:
[0010]一种SCR脱硝催化剂的处理方法，其步骤为:
[0011](I)制备铁水和/或钢水；
[0012](2)将SCR脱硝催化剂加入铁水和/或钢水；
[0013](3)进行造渣，维持铁水和/或钢水温度在1300-1800°C ；
[0014](4)将炉渣倒出，调整铁水和/或钢水成分，得到铁和/或钢水。
[0015]优选地，所述的SCR脱硝催化剂为废旧的含有五氧化二钒活性成分的平板式脱硝催化剂、蜂窝式脱硝催化剂、波纹式脱硝催化剂。
[0016]优选地，所述的步骤(3)中维持铁水和/或钢水温度在1351?1499°C或1501?1599°C 或 1601 ?1699°C 或 1701 ?1799°C。
[0017]优选地，所述步骤(I)中用电弧炉或中频炉将生铁和/或钢熔化成铁水和/或钢水。
[0018]优选地，所述步骤⑴中制备铁水和/或钢水过程中添加石灰、石灰石、含3102造渣剂中的一种或几种作为造渣剂并吹入氧气。
[0019]优选地，所述步骤(3)中造渣过程中当渣系流动性不足(流动性不足的表现形式是渣流不动，导致最后的结果是渣倒不出来)时加入化渣剂。
[0020]优选地，所述步骤(3)中造渣过程中加入的化渣剂为萤石和/或含有氧化铝活性成分的蜂窝式脱硝催化剂。
[0021]优选地，所述步骤(4)中渣系中含有FeO、CaO和Si02，FeO, CaO和3丨02的质量比为(O ?87): (11 ?69): (2 ?45)。
[0022]优选地，所述步骤(4)中渣系中还含有Mg0、Ti02、W03和V 205。
[0023]优选地，将步骤(4)中得到的铁和/或钢水浇注入模，经热处理后得到耐磨钢球或高碳钢或其他耐磨合金。
[0024]一种五氧化二钒的处理方法，采用上述的处理方法对五氧化二钒进行处理，所不同的是将权利要求1中的SCR脱硝催化剂替换为五氧化二钒，使之转变为渣中稳定的钒酸钙或合金成分，需要处理的五氧化二钒为含五氧化二钒的废旧或失效SCR脱硝催化剂。
[0025]3.有益效果
[0026]相比于现有技术，本发明的有益效果为:
[0027](I)本发明处理含有五氧化二钒活性成分的SCR脱硝催化剂时，加入适量石灰、石灰石、S12*的一种或几种作为造渣剂进行造渣，形成CaO-S1 2-FeO渣系，保证渣中存在足够的游离态的CaO，和平板式脱硝催化剂中的V2O5形成无毒的、性能稳定的钒酸钙(3Ca0.V2O5)；
[0028](2)本发明在进行造渣过程中当炉渣为高碱性时，温度高，流动性差，因此需要加入萤石和/或含有氧化铝活性成分的蜂窝式脱硝催化剂和/或其他化渣剂来加强渣系的流动性；
[0029](3)本发明以处理五氧化二钒过程中的铁水和/或钢水为原料，平板式脱硝催化剂中的430不锈钢可提供金属铬，当目标铁水或钢水含铬时，可在扒渣前进行还原，提高铁水中的铬含量；
[0030](4)本发明中用到的铁水可以用废钢和/或生铁熔化得到和/或来自炼铁设备的铁水，充分利用了废旧材料，且不会有二次污染的问题，在处理废旧脱硝催化剂中五氧化二钒的同时还能够创造经济价值，生产成本低，实用性强，经济效益好。
【具体实施方式】
[0031]下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
[0032]实施例1
[0033]本实施例采用3吨电弧炉制备铁水:
[0034]将2500kg生铁加入电弧炉中，并加入125公斤硅铁，加热至1600°C，在加热过程中，吹入氧气(目的是提高FeO质量含量，方便造渣)并逐步加入石灰。生铁中碳含量为4.3%，硅含量为0.45%。生铁全熔后，加入废旧的平板式脱硝催化剂300kg，平板式脱硝催化剂由载体和催化剂组成，其中载体为430不锈钢，载体占平板式脱硝催化剂的质量分数为40% (120kg)，余量为催化剂，载体中Cr含量为16%;催化剂由Ti02、V205和WO3组成，其中T12的质量分数为85% (153kg)，V2O5的质量分数为5% (9kg)，WO3的质量分数为10%
(18kg) ο
[0035]在造渣过程中，将温度控制在1500?1700°C。在加热和造渣过程中，共加入石灰960公斤，萤石130公斤；炉渣主要组成为:FeO的质量分数为21%，S12的质量分数为18%，0&0的质量分数为42%，其余为0&?2，1%0，1102，￥205。造渣成功后，将渣倒出(本实施例排渣共1850kg，五氧化二钒(渣中含量为0.4% )转化为钒酸钙的形式存在于渣中)，调节铁水成分，本实验加入适量高碳铬铁(目的是提高