CN104261415A - 一种完全回收废弃scr催化剂中二氧化硅的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及烟气脱硝领域,具体为一种完全回收废弃SCR催化剂中二氧化硅的方法。将粉碎后的废弃SCR催化剂用3~4倍体积的水浸泡除杂,除杂后粉体用过量的浓度为60~80wt%的浓碱溶液浸出,采用过滤得到固体偏钛酸钠Na2TiO3,向滤液中加入硫酸,70~90℃下调节pH至11.5~12.5,静置0.5~1h,过滤,弃去滤饼;再向滤液中加入硫酸调至pH9~10得到的滤饼为硅酸,硅酸滤饼于稀硫酸与草酸的混酸中40~60℃加热搅拌1~2h,过滤,用去离子水洗涤滤饼,洗掉固体所含的酸根离子,经加热分解得到高纯度二氧化硅。从而,不需要焙烧过程,可以实现对废弃SCR催化剂中二氧化硅的回收。

Description

一种完全回收废弃SCR催化剂中二氧化硅的方法
技术领域
本发明涉及烟气脱硝领域,具体为一种完全回收废弃SCR催化剂中二氧化硅的方法。
背景技术
氮氧化物是形成酸雨、光化学烟雾的主要物质,它的排放主要来源于电厂。氮氧化物的控制主要分为燃烧前和燃烧后,燃烧前控制技术主要有低氮燃烧、再燃烧技术;燃烧后控制技术主要有湿法和干法,干法中的选择性催化还原法(SCR)烟气脱硝技术因其脱硝率高,成本低,选择选择好而倍受青睐,是目前工业应用最多的脱硝技术方法。
目前,应用最广泛的SCR烟气脱硝催化剂是以TiO2为有效脱硝的载体,V2O5、WO3及SiO2为活性成分,TiO2所占质量分数达到85%以上,SiO2所占质量分数为1~5%,V2O5所占质量分数为1~5%,WO3所占质量分数为5%。在SCR法脱硝装置初建成本中,催化剂费用占到35%左右;在脱硝装置运行成本中,加装与更换的催化剂占到60%左右。失效的催化剂属于微毒危险化学品,必须按照相关规范和法规合理处置。由于碱金属(主要是K、Na)和砷等引起催化剂中毒,高温引起的催化剂烧结、活性组分挥发,以及催化剂的堵塞和机械磨损等问题,导致SCR烟气脱硝催化剂的使用寿命只有3~4年,之后彻底废弃。失效的催化剂日积月累堆积成了“城市矿山”,不仅造成了资源的浪费,而且还造成了严重的环境污染,其中较为严重的是地下水体污染。综上所述,废弃SCR催化剂的回收与利用,不仅可以变废为宝,解决相应的一系列环保问题,还可以带来可观的经济价值。
中国发明专利申请(公开号CN101921916A)提供一种从废烟气脱硝催化剂中回收金属氧化物的方法,该方法是将废烟气脱硝催化剂破碎后进行高温钠化焙烧,烧结快粉粹后投入热水中浸出,得到的钛酸盐加入硫酸,经过滤、水洗、焙烧后,可得到二氧化钛。浸出后的滤液加硫酸及过量的氯化铵沉钒,过滤得到偏钒酸铵经高温分解得到五氧化二钒。沉钒后的滤液加盐酸及氯化钙沉钼、钨,过滤所得钼酸钙和钨酸钙用盐酸处理后,经焙烧得到氧化钼和氧化钨。该方法对废烟气脱硝催化剂进行预焙烧,高温钠化焙烧,导致成本增加且没有涉及对二氧化硅回收。
中国发明专利申请(公开号CN1305537)提供一种从催化剂中回收钼、钒和其他加氢脱硫金属的方法,该方法首先对催化剂进行除油,然后在苛性碱和氧存在、温度低于60℃、pH范围在10~13的条件下,将至少两种金属硫化物的50~70%转化为可溶性金属和硫,调整含水相的pH值以便选择性的使至少一种金属呈金属盐的形态沉淀。该方法是一种在不溶解显著数量催化剂基本条件下从废弃石油精炼催化剂中回收金属的方法,其催化剂成分与废弃SCR催化剂成分大不相同,无法适用于废弃SCR催化剂中金属氧化物的回收。
发明内容
本发明的目的在于提供一种完全回收废弃SCR催化剂中二氧化硅的方法,不需要焙烧过程,可以实现对废弃SCR催化剂中二氧化硅的回收。
本发明的技术方案是:
一种完全回收废弃SCR催化剂中二氧化硅的方法,将粉碎后的废弃SCR催化剂用3~4倍体积的水浸泡除杂,除杂后粉体用过量的浓度为60~80wt%的浓碱溶液浸出,保持140~150℃浸泡3~5小时,并过滤;向滤液中加入浓度为8~12wt%的硫酸,70~90℃下调节pH至11.5~12.5,静置0.5~1h,过滤,弃去滤饼;向滤液中加入浓度为8~12wt%的硫酸调至pH9~10得到的滤饼为硅酸,硅酸滤饼于稀硫酸与草酸的混酸中40~60℃加热搅拌1~2h,过滤,用去离子水洗涤滤饼,洗掉固体所含的酸根离子,经加热分解得到高纯度二氧化硅。
所述的完全回收废弃SCR催化剂中二氧化硅的方法,具体步骤如下:
1)粉碎:将废催化剂粉碎至150目以上,备用;
2)水浸泡粉体去杂:将粉碎后的废弃SCR催化剂用3~4倍体积的水浸泡,去除吸附的砷、汞、碱金属盐及有机物质,过滤出来的废水经活性炭吸附砷、汞及有机物质后,循环使用;
3)浸出:去杂后的湿粉体加入4~6倍体积的、浓度为60~80wt%的NaOH溶液,加热至140~150℃,浸泡3~5小时,使TiO2、V2O5、WO3、SiO2、Fe2O3、Al2O3钠化;其中,催化剂中的二氧化钛与氢氧化钠反应生成偏钛酸钠Na2TiO3,大部分钒、硅和钨能与氢氧化钠反应生成水溶性的偏钒酸钠NaVO3、硅酸钠Na2SiO3及钨酸钠NaWO4
4)过滤:步骤3)浸出后采用过滤使固液分离,滤出偏钛酸钠Na2TiO3
5)向步骤4)获得的滤液中滴加浓度为8~12wt%的硫酸,70~90℃下调节pH至11.5~12.5,静置0.5~1h,过滤,弃去滤饼Fe(OH)3和Al(OH)3
6)沉硅:向步骤5)获得的滤液中继续加浓度为8~12wt%的硫酸调节pH至9~10,经过滤得到的滤饼为硅酸,化学反应式如下:
Na2SiO3+H2SO4=H2SiO3+Na2SO4+H2O;
7)二氧化硅精制:硅酸滤饼于稀硫酸与草酸的混酸中40~60℃加热搅拌1~2h,洗掉未除净的铁离子和铝离子,将过滤得到的滤饼用去离子水洗涤1~2遍,洗掉固体所含的酸根离子,经300℃以上加热分解得到高纯度二氧化硅,化学反应式如下:
H2SiO3=SiO2+H2O。
所述的完全回收废弃SCR催化剂中二氧化硅的方法,步骤3)中,浸出过程发生如下化学反应:
TiO2+2NaOH=Na2TiO3↓+H2O
V2O5+2NaOH=2NaVO3+H2O
WO3+2NaOH=2NaWO4+H2O
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
Fe2O3+2NaOH+3H2O=2NaFe(OH)4
Al2O3+2NaOH+3H2O=2NaAl(OH)4
所述的完全回收废弃SCR催化剂中二氧化硅的方法,步骤5)中发生如下化学反应:
2NaFe(OH)4+H2SO4=Na2SO4+2Fe(OH)3+2H2O
2NaAl(OH)4+H2SO4=Na2SO4+2Al(OH)3+2H2O。
所述的完全回收废弃SCR催化剂中二氧化硅的方法,在所述步骤4)之后,采用两段逆流吸收工艺:
第一段,在滤液中加入去杂后的湿粉体,经浸出和过滤操作后,分别获得二次滤液和二次Na2TiO3滤饼,所获得的二次滤液继续进行所述步骤5);
第二段,所获得的二次Na2TiO3滤饼再用所述步骤3)要求的碱溶液进行反应,使所获得二次Na2TiO3滤饼上残留的TiO2、V2O5、WO3、SiO2、Fe2O3、Al2O3进一步钠化,并再次过滤去除Na2TiO3滤饼,再次过滤所获得的滤液重复进行第一段的操作,之后继续进行第二段的操作,依次循环。
所述的完全回收废弃SCR催化剂中二氧化硅的方法,硫酸与草酸的混酸为硫酸与草酸按体积比1~3:1混合而成,混酸浓度为8~12wt%。
所述的完全回收废弃SCR催化剂中二氧化硅的方法,二氧化硅的纯度为98wt%以上。
本发明的优点及有益效果是:
1.本发明采用碱浸钠化技术,不需要对废旧SCR催化剂进行焙烧,碱浸温度只需145℃左右、浓度为70wt%左右的浓碱溶液浸泡4小时左右,即可使废弃催化剂中的钛生成偏钛酸钠,硅生成硅酸钠,钨和钒生成钨酸钠和钒酸钠。从而,不需要焙烧就可以使二氧化钛、五氧化二钒、三氧化钨、二氧化硅完全钠化,简化工艺流程,节省投资,节约能耗,大大降低处理过程中的成本。
2.本发明碱浸技术可以实现对废弃SCR催化剂中金属元素的综合回收,产品质量和回收效率高,原料消耗低,处理能力大。
3.本发明在处理工艺过程中产生的废水可直接排放。
4.本发明从废弃SCR催化剂回收的二氧化硅,可直接制备新的SCR烟气脱硝催化剂,实现资源的循环与利用。
5.本发明工艺适合生产规模大型化,回收工艺过程能安全、高效、经济地处理废弃SCR脱硝催化剂。
具体实施方式
在具体实施方式中,本发明完全回收废弃SCR催化剂中二氧化硅的方法,将粉碎后的废弃SCR催化剂(其粒度为150目~400目)用3~4倍体积的水浸泡除杂,除杂后粉体用过量的浓度为60~80wt%的浓碱溶液浸出,保持140~150℃浸泡3~5小时,并过滤。加入过量的碱溶液后,生成NaVO3、NaWO4、Na2SiO3、NaFe(OH)4、NaAl(OH)4溶液和Na 2TiO3沉淀,并采用过滤得到固体偏钛酸钠Na2TiO3,向滤液中加入浓度为8~12wt%的硫酸,70~90℃下调节pH至11.5~12.5,静置0.5~1h,过滤,弃去滤饼,向滤液中加入浓度为8~12wt%的硫酸调至pH9~10得到的滤饼为硅酸,硅酸滤饼于稀硫酸与草酸的混酸(混酸为硫酸与草酸按体积比1~3:1混合而成,混酸浓度为8~12wt%)中40~60℃加热搅拌1~2h,过滤,用去离子水洗涤1~2遍,经加热(300℃以上)分解得到高纯度二氧化硅,其纯度为98wt%以上。
下面通过实施例对本发明进一步详细说明。
实施例1
本实施例的废弃SCR催化剂中,主要包括:V2O5占1.34wt%,WO3占3.02wt%,TiO2占85wt%,SiO2占7.5wt%,Fe2O3占0.36wt%、Al2O3占0.58wt%,其余为不可避免的杂质元素,完全回收废弃SCR催化剂中二氧化硅的具体步骤如下:
1)粉碎:将废催化剂粉碎至150目,备用。
2)水浸泡粉体去杂:将粉碎后的废弃SCR催化剂用3.5倍体积的水浸泡,去除吸附的砷、汞、碱金属盐及有机物质,过滤出来的废水经活性炭吸附砷、汞及有机物质后,可以循环使用。
3)浸出:去杂后的湿粉体加入5倍体积的、浓度为70wt%的NaOH水溶液,加热至145℃,浸泡4小时,使TiO2、V2O5、WO3、SiO2、Fe2O3、Al2O3钠化。其中,催化剂中的二氧化钛与氢氧化钠反应生成偏钛酸钠Na2TiO3,大部分钒、硅和钨能与氢氧化钠反应生成水溶性的偏钒酸钠NaVO3、硅酸钠Na2SiO3及钨酸钠NaWO4。浸出过程主要发生如下化学反应:
TiO2+2NaOH=Na2TiO3↓(沉淀)+H2O
V2O5+2NaOH=2NaVO3+H2O
WO3+2NaOH=2NaWO4+H2O
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
Fe2O3+2NaOH+3H2O=2NaFe(OH)4
Al2O3+2NaOH+3H2O=2NaAl(OH)4
4)过滤:步骤3)浸出后采用过滤使固液分离,滤出偏钛酸钠Na2TiO3
由于使用了较多的碱溶液,步骤3)和步骤4)的滤液可以考虑循环使用,实际操作过程中可以采用两段逆流吸收工艺,即:
第一段,在滤液中加入去杂后的湿粉体,经浸出和过滤操作后,分别获得二次滤液和二次Na2TiO3滤饼,所获得的二次滤液继续进行所述步骤5);
第二段,所获得的二次Na2TiO3滤饼再用所述步骤3)要求的碱溶液进行反应,使所获得二次Na2TiO3滤饼上残留的TiO2、V2O5、WO3、SiO2、Fe2O3、Al2O3进一步钠化,并再次过滤去除Na2TiO3滤饼,再次过滤所获得的滤液重复进行第一段的操作,之后继续进行第二段的操作,依次循环,进一步提高回收率。
5)沉硅:向步骤4)获得的滤液中缓慢滴加浓度为10wt%的硫酸,80℃下调节pH至12,静置45分钟,过滤,弃去滤饼Fe(OH)3和Al(OH)3。沉硅过程发生如下化学反应:
2NaFe(OH)4+H2SO4=Na2SO4+2Fe(OH)3+2H2O
2NaAl(OH)4+H2SO4=Na2SO4+2Al(OH)3+2H2O
6)向步骤5)获得的滤液中继续加浓度为10wt%的硫酸调节pH至9.5,经过滤得到的滤饼为硅酸,化学反应式如下:
Na2SiO3+H2SO4=H2SiO3+Na2SO4+H2O
7)二氧化硅精制:硅酸滤饼于稀硫酸与草酸的混酸(混酸为硫酸与草酸按体积比1:1混合而成,混酸浓度为10wt%)中50℃加热搅拌1.5h,洗掉未除净的铁离子和铝离子,将过滤得到的滤饼用去离子水洗涤1~2遍,洗掉固体所含的酸根离子,经500℃加热分解得到高纯度二氧化硅,化学反应式如下:
H2SiO3=SiO2+H2O。
本实施例中,不需要焙烧就可以使二氧化钛、五氧化二钒、二氧化硅、三氧化钨等完全钠化,采用低浓度硫酸使硅酸钠能够完全转化为硅酸,采用硫酸和草酸的混酸沉淀硅酸,进一步可以得99.8wt%高纯度的二氧化硅。
实施例2
本实施例的废弃SCR催化剂中,主要包括:V2O5占1.34wt%,WO3占3.02wt%,TiO2占85wt%,SiO2占7.5wt%,Fe2O3占0.36wt%、Al2O3占0.58wt%,其余为不可避免的杂质元素,完全回收废弃SCR催化剂中二氧化硅的具体步骤如下:
1)粉碎:将废催化剂粉碎至200目,备用。
2)水浸泡粉体去杂:将粉碎后的废弃SCR催化剂用3倍体积的水浸泡,去除吸附的砷、汞、碱金属盐及有机物质,过滤出来的废水经活性炭吸附砷、汞及有机物质后,可以循环使用。
3)浸出:去杂后的湿粉体加入4倍体积的、浓度为75wt%的NaOH水溶液,加热至142℃,浸泡4.5小时,使TiO2、V2O5、WO3、SiO2、Fe2O3、Al2O3钠化。其中,催化剂中的二氧化钛与氢氧化钠反应生成偏钛酸钠Na2TiO3,大部分钒、硅和钨能与氢氧化钠反应生成水溶性的偏钒酸钠NaVO3、硅酸钠Na2SiO3及钨酸钠NaWO4。浸出过程主要发生如下化学反应:
TiO2+2NaOH=Na2TiO3↓(沉淀)+H2O
V2O5+2NaOH=2NaVO3+H2O
WO3+2NaOH=2NaWO4+H2O
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
Fe2O3+2NaOH+3H2O=2NaFe(OH)4
Al2O3+2NaOH+3H2O=2NaAl(OH)4
4)过滤:步骤3)浸出后采用过滤使固液分离,滤出偏钛酸钠Na2TiO3
由于使用了较多的碱溶液,步骤3)和步骤4)的滤液可以考虑循环使用,实际操作过程中可以采用两段逆流吸收工艺,即:
第一段,在滤液中加入去杂后的湿粉体,经浸出和过滤操作后,分别获得二次滤液和二次Na2TiO3滤饼,所获得的二次滤液继续进行所述步骤5);
第二段,所获得的二次Na2TiO3滤饼再用所述步骤3)要求的碱溶液进行反应,使所获得二次Na2TiO3滤饼上残留的TiO2、V2O5、WO3、SiO2、Fe2O3、Al2O3进一步钠化,并再次过滤去除Na2TiO3滤饼,再次过滤所获得的滤液重复进行第一段的操作,之后继续进行第二段的操作,依次循环,进一步提高回收率。
5)沉硅:向步骤4)获得的滤液中缓慢滴加浓度为10wt%的硫酸,85℃下调节pH至11.5,静置60分钟,过滤,弃去滤饼Fe(OH)3和Al(OH)3。沉硅过程发生如下化学反应:
2NaFe(OH)4+H2SO4=Na2SO4+2Fe(OH)3+2H2O
2NaAl(OH)4+H2SO4=Na2SO4+2Al(OH)3+2H2O
6)向步骤5)获得的滤液中继续加浓度为10wt%的硫酸调节pH至9.5,经过滤得到的滤饼为硅酸,化学反应式如下:
Na2SiO3+H2SO4=H2SiO3+Na2SO4+H2O
7)二氧化硅精制:硅酸滤饼于稀硫酸与草酸的混酸(混酸为硫酸与草酸按体积比1:1混合而成,混酸浓度为10wt%)中45℃加热搅拌2h,洗掉未除净的铁离子和铝离子,将过滤得到的滤饼用去离子水洗涤1~2遍,洗掉固体所含的酸根离子,经400℃加热分解得到高纯度二氧化硅,化学反应式如下:
H2SiO3=SiO2+H2O。
本实施例中,不需要焙烧就可以使二氧化钛、五氧化二钒、二氧化硅、三氧化钨等完全钠化,采用低浓度硫酸使硅酸钠能够完全转化为硅酸,采用硫酸和草酸的混酸沉淀硅酸,进一步可以得99.2wt%高纯度的二氧化硅。
实施例3
本实施例的废弃SCR催化剂中,主要包括:V2O5占1.34wt%,WO3占3.02wt%,TiO2占85wt%,SiO2占7.5wt%,Fe2O3占0.36wt%、Al2O3占0.58wt%,其余为不可避免的杂质元素,完全回收废弃SCR催化剂中二氧化硅的具体步骤如下:
1)粉碎:将废催化剂粉碎至300目,备用。
2)水浸泡粉体去杂:将粉碎后的废弃SCR催化剂用4倍体积的水浸泡,去除吸附的砷、汞、碱金属盐及有机物质,过滤出来的废水经活性炭吸附砷、汞及有机物质后,可以循环使用。
3)浸出:去杂后的湿粉体加入6倍体积的、浓度为65wt%的NaOH水溶液,加热至148℃,浸泡3.5小时,使TiO2、V2O5、WO3、SiO2、Fe2O3、Al2O3钠化。其中,催化剂中的二氧化钛与氢氧化钠反应生成偏钛酸钠Na2TiO3,大部分钒、硅和钨能与氢氧化钠反应生成水溶性的偏钒酸钠NaVO3、硅酸钠Na2SiO3及钨酸钠NaWO4。浸出过程主要发生如下化学反应:
TiO2+2NaOH=Na2TiO3↓(沉淀)+H2O
V2O5+2NaOH=2NaVO3+H2O
WO3+2NaOH=2NaWO4+H2O
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
Fe2O3+2NaOH+3H2O=2NaFe(OH)4
Al2O3+2NaOH+3H2O=2NaAl(OH)4
4)过滤:步骤3)浸出后采用过滤使固液分离,滤出偏钛酸钠Na2TiO3
由于使用了较多的碱溶液,步骤3)和步骤4)的滤液可以考虑循环使用,实际操作过程中可以采用两段逆流吸收工艺,即:
第一段,在滤液中加入去杂后的湿粉体,经浸出和过滤操作后,分别获得二次滤液和二次Na2TiO3滤饼,所获得的二次滤液继续进行所述步骤5);
第二段,所获得的二次Na2TiO3滤饼再用所述步骤3)要求的碱溶液进行反应,使所获得二次Na2TiO3滤饼上残留的TiO2、V2O5、WO3、SiO2、Fe2O3、Al2O3进一步钠化,并再次过滤去除Na2TiO3滤饼,再次过滤所获得的滤液重复进行第一段的操作,之后继续进行第二段的操作,依次循环,进一步提高回收率。
5)沉硅:向步骤4)获得的滤液中缓慢滴加浓度为10wt%的硫酸,75℃下调节pH至12.5,静置35分钟,过滤,弃去滤饼Fe(OH)3和Al(OH)3。沉硅过程发生如下化学反应:
2NaFe(OH)4+H2SO4=Na2SO4+2Fe(OH)3+2H2O
2NaAl(OH)4+H2SO4=Na2SO4+2Al(OH)3+2H2O
6)向步骤5)获得的滤液中继续加浓度为10wt%的硫酸调节pH至9.5,经过滤得到的滤饼为硅酸,化学反应式如下:
Na2SiO3+H2SO4=H2SiO3+Na2SO4+H2O
7)二氧化硅精制:硅酸滤饼于稀硫酸与草酸的混酸(混酸为硫酸与草酸按体积比1:1混合而成,混酸浓度为10wt%)中55℃加热搅拌1h,洗掉未除净的铁离子和铝离子,将过滤得到的滤饼用去离子水洗涤1~2遍,洗掉固体所含的酸根离子,经600℃加热分解得到高纯度二氧化硅,化学反应式如下:
H2SiO3=SiO2+H2O。
本实施例中,不需要焙烧就可以使二氧化钛、五氧化二钒、二氧化硅、三氧化钨等完全钠化,采用低浓度硫酸使硅酸钠能够完全转化为硅酸,采用硫酸和草酸的混酸沉淀硅酸,进一步可以得99.5wt%高纯度的二氧化硅。

Claims (7)

1.一种完全回收废弃SCR催化剂中二氧化硅的方法,其特征在于,将粉碎后的废弃SCR催化剂用3~4倍体积的水浸泡除杂,除杂后粉体用过量的浓度为60~80wt%的浓碱溶液浸出,保持140~150℃浸泡3~5小时,并过滤;向滤液中加入浓度为8~12wt%的硫酸,70~90℃下调节pH至11.5~12.5,静置0.5~1h,过滤,弃去滤饼;向滤液中加入浓度为8~12wt%的硫酸调至pH9~10得到的滤饼为硅酸,硅酸滤饼于稀硫酸与草酸的混酸中40~60℃加热搅拌1~2h,过滤,用去离子水洗涤滤饼,洗掉固体所含的酸根离子,经加热分解得到高纯度二氧化硅。
2.按照权利要求1所述的完全回收废弃SCR催化剂中二氧化硅的方法,其特征在于,具体步骤如下:
1)粉碎:将废催化剂粉碎至150目以上,备用;
2)水浸泡粉体去杂:将粉碎后的废弃SCR催化剂用3~4倍体积的水浸泡,去除吸附的砷、汞、碱金属盐及有机物质,过滤出来的废水经活性炭吸附砷、汞及有机物质后,循环使用;
3)浸出:去杂后的湿粉体加入4~6倍体积的、浓度为60~80wt%的NaOH溶液,加热至140~150℃,浸泡3~5小时,使TiO2、V2O5、WO3、SiO2、Fe2O3、Al2O3钠化;其中,催化剂中的二氧化钛与氢氧化钠反应生成偏钛酸钠Na2TiO3,大部分钒、硅和钨能与氢氧化钠反应生成水溶性的偏钒酸钠NaVO3、硅酸钠Na2SiO3及钨酸钠NaWO4
4)过滤:步骤3)浸出后采用过滤使固液分离,滤出偏钛酸钠Na2TiO3
5)向步骤4)获得的滤液中滴加浓度为8~12wt%的硫酸,70~90℃下调节pH至11.5~12.5,静置0.5~1h,过滤,弃去滤饼Fe(OH)3和Al(OH)3
6)沉硅:向步骤5)获得的滤液中继续加浓度为8~12wt%的硫酸调节pH至9~10,经过滤得到的滤饼为硅酸,化学反应式如下:
Na2SiO3+H2SO4=H2SiO3+Na2SO4+H2O;
7)二氧化硅精制:硅酸滤饼于稀硫酸与草酸的混酸中40~60℃加热搅拌1~2h,洗掉未除净的铁离子和铝离子,将过滤得到的滤饼用去离子水洗涤1~2遍,洗掉固体所含的酸根离子,经300℃以上加热分解得到高纯度二氧化硅,化学反应式如下:
H2SiO3=SiO2+H2O。
3.按照权利要求2所述的完全回收废弃SCR催化剂中二氧化硅的方法,其特征在于,步骤3)中,浸出过程发生如下化学反应:
TiO2+2NaOH=Na2TiO3↓+H2O
V2O5+2NaOH=2NaVO3+H2O
WO3+2NaOH=2NaWO4+H2O
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
Fe2O3+2NaOH+3H2O=2NaFe(OH)4
Al2O3+2NaOH+3H2O=2NaAl(OH)4
4.按照权利要求2所述的完全回收废弃SCR催化剂中二氧化硅的方法,其特征在于,步骤5)中发生如下化学反应:
2NaFe(OH)4+H2SO4=Na2SO4+2Fe(OH)3+2H2O
2NaAl(OH)4+H2SO4=Na2SO4+2Al(OH)3+2H2O。
5.按照权利要求2所述的完全回收废弃SCR催化剂中二氧化硅的方法,其特征在于,在所述步骤4)之后,采用两段逆流吸收工艺:
第一段,在滤液中加入去杂后的湿粉体,经浸出和过滤操作后,分别获得二次滤液和二次Na2TiO3滤饼,所获得的二次滤液继续进行所述步骤5);
第二段,所获得的二次Na2TiO3滤饼再用所述步骤3)要求的碱溶液进行反应,使所获得二次Na2TiO3滤饼上残留的TiO2、V2O5、WO3、SiO2、Fe2O3、Al2O3进一步钠化,并再次过滤去除Na2TiO3滤饼,再次过滤所获得的滤液重复进行第一段的操作,之后继续进行第二段的操作,依次循环。
6.按照权利要求1或2所述的完全回收废弃SCR催化剂中二氧化硅的方法,其特征在于,硫酸与草酸的混酸为硫酸与草酸按体积比1~3:1混合而成,混酸浓度为8~12wt%。
7.按照权利要求1或2所述的完全回收废弃SCR催化剂中二氧化硅的方法,其特征在于,二氧化硅的纯度为98wt%以上。
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