一种低温钠化焙烧回收废SCR催化剂中钒钨钛的方法
文献发布时间：2024-04-18 19:53:33
技术领域：
本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种低温钠化焙烧回收废SCR催化剂中钒钨钛的方法。
背景技术：
SCR(selective catalytic reduction)烟气脱硝催化剂在燃煤发电机组中广泛应用，其设计寿命一般为3年，目前废SCR催化剂产量逐年累计。废SCR催化剂中含有V、W、Ti等有价元素，浸出毒性大，若不妥善处置将带来资源的极大浪费和环境污染。目前废SCR催化剂报道的相关资源提取工艺中，采用钠化焙烧-水浸能够获得较好的V、W浸出效果，但钠化焙烧所需的温度较高，在850℃以上焙烧才能取得较好的浸出指标，焙烧时间通常在1h以上，能耗巨大。因此，有必要开发一种低温钠化焙烧工艺提取废SCR催化剂中的V、W等有价资源。
发明内容：
本发明解决了现有技术存在的问题，提供一种低温钠化焙烧回收废SCR催化剂中钒钨钛的方法，本发明提出的方法可实现V
本发明的目的是提供一种低温钠化焙烧回收废SCR催化剂中钒钨钛的方法，包括如下步骤：
S1、将碳酸钠与破碎后的废SCR催化剂按照质量比为1.3～1.5：1混合，磨矿1.5～2.5h，得到磨矿后的物料；
S2、将磨矿后的物料压制成块进行焙烧，焙烧温度为500℃～600℃，焙烧时间为0.8～1.2h，得到焙烧后的物料；
S3、将焙烧后的物料粉碎，加入到65℃-75℃热水中进行水浸反应0.6～1.2h，焙烧后的物料与热水的液固比为3.5～4.5：1，反应结束后进行固液分离，固相为含钛的浸出渣，液相为含钒和钨的浸出液。
优选地，步骤S1所述的破碎后的废SCR催化剂具体步骤为：将废SCR催化剂破碎至粒径为0.074±0.005mm的催化剂颗粒占废SCR催化剂总量的78％～82％。
优选地，步骤S1所述的磨矿具体为置于行星磨中磨矿。
本发明提出的行星磨采用不锈钢材质，采用行星磨高强度机械活化，增大反应物之间的接触面积，提高颗粒的表面能，降低钠化反应所需的能量，相比常规废SCR催化剂钠化反应所需的焙烧温度有明显降低。
优选地，步骤S1具体步骤为将碳酸钠粉末与破碎后的废SCR催化剂按照质量比为1.3～1.5：1混合，磨矿2h，得到磨矿后的物料。
研究发现，当焙烧温度低于850℃时，碳酸钠定为固态，当焙烧温度高于850℃时，碳酸钠为液态。通常认为液态之后碳酸钠与废SCR催化剂接触反应更好，反应更为完全。因此，许多文献报道对废SCR催化剂钠化焙烧所采用的温度在850～1000℃，该反应温度较高，给产业化过程是能耗和设备带来巨大压力。
本发明根据“机械力化学”相关原理，在废SCR催化剂钠化反应上进行尝试，碳酸钠与废SCR催化剂质量比为1.3～1.5，通过行星磨对碳酸钠和废SCR催化剂磨矿2h，促进二者发生固相层面的化学反应，但该反应很难完全发生，直接浸出钒、钨浸出率不足50％，但磨矿过程的机械活化作用让物料充分分散混匀，颗粒粒度达到0.002mm占90％以上，机械能转化为颗粒表面势能，再次进行焙烧，反应完全需求温度显著降低。
优选地，步骤S1所述的磨矿介质为粒径1-6mm的陶瓷。
优选地，步骤S2所述的焙烧温度为520℃～580℃，焙烧时间为1h。
优选地，步骤S3具体步骤为将焙烧后的物料粉碎，加入到68℃-72℃热水中进行水浸搅拌反应1h，焙烧后的物料与热水的液固比为4：1，反应结束后进行固液分离，固相为含钛的浸出渣，液相为含钒和钨的浸出液。
含钛的浸出渣主要成分为偏钛酸钠Na
进一步优选，搅拌速度为450～550r/min。
优选地，步骤(1)所述的废SCR催化剂中V
本发明与现有技术相比，具有如下优点：本发明提出的方法可以实现钒、钨的高效浸出，V
附图说明：
图1为实施例1废SCR催化剂XRD图；
图2为实施例1机械活化后不同温度焙烧产品浸出率比较图。
图3为对比例1不同温度焙烧产品浸出率对比图。
具体实施方式：
以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。除特别说明，本文中的实验材料和试剂均为本技术领域常规市购产品。下述实施例中磨矿介质为粒径1-6mm的陶瓷。
实施例1
本实施例处理的原矿为国内某火电厂废弃的SCR脱硝催化剂。将废SCR催化剂孔洞冲洗，去除灰尘等覆盖物，在100℃恒温干燥箱中干燥24h，采用高压辊磨机将物料碎至粒径为0.074±0.005mm占80％。将样品混合均匀后取样进行XRD和化学多元素分析。废SCR催化剂的主要成分见表1，其XRD分析结果见图2。废催化剂中主要成分为TiO
表1废SCR脱硝催化剂多元素分析
一种低温钠化焙烧回收废SCR催化剂中钒钨钛的方法，包括如下步骤：
S1、将碳酸钠粉末与破碎后的废SCR催化剂按照质量比为1.4：1混合，磨矿2h，得到磨矿后的物料；
S2、将磨矿后的物料压实成块，置于陶瓷坩埚内，钠化焙烧温度为变量，焙烧时间为1h，得到焙烧后的物料；
S3、将焙烧后的物料粉碎，加入到70℃热水中进行水浸反应1h，搅拌速度500r/min，焙烧后的物料与热水的液固比为4：1，反应结束后进行固液分离，固相为含钛的浸出渣，液相为含钒和钨的浸出液，分析固相或液相中的V
具体的计算公式：
含钛的浸出渣主要成分为偏钛酸钠Na
洗涤浸出液分析钒、钨的浸出率，不同温度焙烧物料浸出结果见图2。试验结果表明，碳酸钠和废SCR催化剂通过行星磨处理后，可以实现在500℃～600℃焙烧温度下钒、钨浸出率达到95％以上的技术指标。
对比例1
一种低温钠化焙烧回收废SCR催化剂中钒钨钛的方法，包括如下步骤：
S1、将碳酸钠粉末与实施例1中破碎后的废SCR催化剂按照质量比为1.4：1混合，压实成块，置于陶瓷坩埚内，钠化焙烧温度500℃～1000℃，焙烧时间为1h，得到焙烧后的物料；
S2、将焙烧后的物料粉碎，加入到70℃热水中进行水浸反应1h，搅拌速度500r/min，焙烧后的物料与热水的液固比为4：1，反应结束后进行固液分离，固相为含钛的浸出渣，液相为含钒和钨的浸出液。
此条件下不同温度焙烧物料浸出结果见图3，仅有当焙烧温度为1000℃时，钒、钨浸出率均达到95％以上。实施例1中500℃～600℃焙烧温度能够达到对比例1中1000℃同等的钒、钨浸出率。
本发明提出的工艺相对于传统直接钠化焙烧工艺，在焙烧温度有了显著的降低。通过机械力化学预先作用，提高了废SCR催化剂与碳酸钠的反应活性，有利于后续焙烧工艺的节能减排，实现了低温钠化焙烧回收废SCR催化剂中钒、钨的目标。
实施例2
一种低温钠化焙烧回收废SCR催化剂中钒钨钛的方法，包括如下步骤：
S1、将碳酸钠粉末与实施例1中破碎后的废SCR催化剂按照质量比为1.3：1混合，磨矿2.5h，得到磨矿后的物料；
S2、将磨矿后的物料压实成块，置于陶瓷坩埚内，钠化焙烧温度为550℃，焙烧时间为1h，得到焙烧后的物料；
S3、将焙烧后的物料粉碎，加入到70℃热水中进行水浸反应1h，搅拌速度500r/min，焙烧后的物料与热水的液固比为4：1，反应结束后进行固液分离，固相为含钛的浸出渣，液相为含钒和钨的浸出液。含钛的浸出渣主要成分为偏钛酸钠Na
实施例2得到的钒、钨浸出率分别为96.24％、98.33％。
实施例3
一种低温钠化焙烧回收废SCR催化剂中钒钨钛的方法，包括如下步骤：
S1、将碳酸钠粉末与实施例1中破碎后的废SCR催化剂按照质量比为1.5：1混合，磨矿1.5h，得到磨矿后的物料；
S2、将磨矿后的物料压实成块，置于陶瓷坩埚内，钠化焙烧温度为550℃，焙烧时间为1h，得到焙烧后的物料；
S3、将焙烧后的物料粉碎，加入到70℃热水中进行水浸反应1h，搅拌速度500r/min，焙烧后的物料与热水的液固比为4：1，反应结束后进行固液分离，固相为含钛的浸出渣，液相为含钒和钨的浸出液。含钛的浸出渣主要成分为偏钛酸钠Na
实施例3得到的钒、钨浸出率分别为97.13％、98.87％。
实施例4
一种低温钠化焙烧回收废SCR催化剂中钒钨钛的方法，包括如下步骤：
S1、将碳酸钠粉末与实施例1中破碎后的废SCR催化剂按照质量比为1.4：1混合，磨矿2h，得到磨矿后的物料；
S2、将磨矿后的物料压实成块，置于陶瓷坩埚内，钠化焙烧温度为500℃，焙烧时间为1.2h，得到焙烧后的物料；
S3、将焙烧后的物料粉碎，加入到65℃热水中进行水浸反应1.2h，搅拌速度450r/min，焙烧后的物料与热水的液固比为3.5：1，反应结束后进行固液分离，固相为含钛的浸出渣，液相为含钒和钨的浸出液。含钛的浸出渣主要成分为偏钛酸钠Na
实施例4得到的钒、钨浸出率分别为95.69％、97.87％。
实施例5
一种低温钠化焙烧回收废SCR催化剂中钒钨钛的方法，包括如下步骤：
S1、将碳酸钠粉末与实施例1中破碎后的废SCR催化剂按照质量比为1.4：1混合，磨矿2h，得到磨矿后的物料；
S2、将磨矿后的物料压实成块，置于陶瓷坩埚内，钠化焙烧温度为600℃，焙烧时间为0.8h，得到焙烧后的物料；
S3、将焙烧后的物料粉碎，加入到75℃热水中进行水浸反应0.6h，搅拌速度550r/min，焙烧后的物料与热水的液固比为4.5：1，反应结束后进行固液分离，固相为含钛的浸出渣，液相为含钒和钨的浸出液。含钛的浸出渣主要成分为偏钛酸钠Na
实施例5得到的钒、钨浸出率分别为98.38％、99.35％。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想，应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。