CN104907106A - 一种废弃scr烟气脱硝催化剂再生回收综合处理方法 - Google Patents

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李建国
赵术求
黄海涛
赵毅
齐兆树
黄彦强
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Abstract

本发明涉及一种废弃SCR烟气脱硝催化剂再生回收综合处理方法，包括以下步骤：去除废弃SCR催化剂上的粉尘和铁锈；将处理后的SCR催化剂拆解分离开外观完好的催化剂和损毁的催化剂；将拆解后外观完好的废催化剂进入超声鼓泡水洗处理工序中去除杂质；将去除杂质后的废催化剂进行酸处理并干燥；将干燥后的SCR催化剂进行化验并分析其中的有效成分钒和钨，然后根据有效成分的含量及SCR脱硝催化剂的强度加入再生液中静置浸泡1～10h，最后进行干燥处理得到再生SCR脱硝催化剂。本发明的有益效果为：提高了催化剂的使用率，降低了成本，其工艺流程简单，处理成本较低，可以使得废弃催化剂中的有价金属得以有效回收利用。

Description

一种废弃SCR烟气脱硝催化剂再生回收综合处理方法
技术领域
本发明涉及一种废弃SCR烟气脱硝催化剂再生回收综合处理方法。
背景技术
氮氧化物(NOx)是大气污染物的主要成分之一，也是形成酸雨的主要原因。如何有效控制NOx的排放是我国乃至全球关注的焦点。选择性催化还原法(SCR)具有高效、可靠、无副产物、系统装置简单以及技术成熟的优势，是目前工业应用最多的方法(占96％)。
现在大量应用的是以氧化钛为基体的钒钛系SCR烟气脱硝催化剂。由于烟气中灰尘的冲刷、堵塞，及催化剂成分的中毒，导致SCR烟气脱硝催化剂的使用寿命一般为3年。这就导致了随着SCR技术的广泛应用，废弃催化剂的数量将越来越多。倘若对这些废弃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中所吸附的一些有毒、有害物质进入到自然环境，特别是水体，给环境带来严重危害；废弃催化剂其中所含各种有价金属资源没能得到回收利用，也造成有效资源的巨大浪费。
环保部网站2014年8月5日发布《关于加强废烟气脱硝催化剂监管工作的通知》，将废烟气脱硝催化剂(钒钛系)纳入危险废物进行管理，并将其归类为《国家危险废物名录》中“HW49其他废物”，工业来源为“非特定行业”，废物名称定为“工业烟气选择性催化脱硝过程产生的废烟气脱硝催化剂(钒钛系)”。
研究废催化剂的再生、回收利用复合型的处理方法，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。对于降低企业成本、减轻环境负担具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种废弃SCR烟气脱硝催化剂再生回收综合处理方法，提高了催化剂的使用率，降低了成本，其工艺流程简单，处理成本较低，可以使得废弃催化剂中的有价金属得以有效回收利用。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现：
一种废弃SCR烟气脱硝催化剂再生回收综合处理方法，包括以下步骤：
步骤1：使用高压空气吹扫方法去除废弃SCR烟气脱硝催化剂模块表面的粉尘；再通过滚刷机去除废弃SCR烟气脱硝催化剂模块表面的铁锈；
步骤2：将步骤1中处理后的废催SCR烟气脱硝催化剂模块采用人工、机械或两者结合的方式进行拆解，分离开外观完好的催化剂和损毁的催化剂，并将外观完好的废催化剂装箱，损毁的废催化剂装篮；
步骤3：将得到的装箱废催化剂和装篮废催化剂均进入超声鼓泡水洗处理工序，以除去废催化剂中残余的灰分和可溶杂质，随后进行漂洗和淋洗，以确保杂质不带入下一工序；
步骤4：将步骤3处理后的废催SCR烟气脱硝催化剂进行酸处理，并将处理后的催化剂采用干燥或洗涤方式去除催化剂中附着残留的酸；
步骤5：将酸处理后的废催化剂放入干燥窑中进行干燥处理，直至废催化剂中的水分小于等于2％；
步骤6：将步骤5中干燥处理后的装箱废催化剂进行化验并分析其中的有效成分钒和钨，然后根据有效成分的含量及废催SCR烟气脱硝催化剂的强度加入再生液中，静置浸泡1～10h，静置温度为20～80℃；
步骤7：将步骤6浸渍后的SCR脱硝催化剂放入干燥窑中进行低温干燥1～30h，其干燥温度小于等于120℃；然后将干燥后的废催SCR烟气脱硝催化剂放置在200～500℃干燥设备中热处理1～30h，最后得到再生SCR脱硝催化剂；
步骤8：将步骤5中干燥处理后的装篮废催化剂磨细至新SCR催化剂产品原料的粒度，并分析其中的主要成分含量，然后对比新SCR催化剂的产品标准，将处理后的催化剂粉末和生产新SCR催化剂的原料按照一定比例混合，进入生产新SCR催化剂的工艺流程中。
进一步的，所述酸处理为：将经过步骤3处理后的废催SCR烟气脱硝催化剂加入酸处理溶液中，然后在温度为20～90℃下鼓泡清洗3～18h；或者将废催SCR烟气脱硝催化剂放置在超声波设备中洗涤。
进一步的，所述酸处理溶液为浓度为5～10％的盐酸溶液或者混合有0～2％氢氟酸的盐酸溶液。
进一步的，所述步骤5中的干燥方式为低温干燥，干燥温度为30～120℃，干燥时间为1～30h。
进一步的，所述再生液为偏钒酸铵溶液或偏钒酸铵溶液与仲钨酸铵的混合溶液，其中偏钒酸铵溶液浓度为0.2～5％，仲钨酸铵浓度为0～5％。
本发明的有益效果为：
1、当前SCR烟气脱硝催化剂使用日益广泛，废弃催化剂的量也大量增加，但是将废催化剂再生和回收利用相结合的技术较为缺乏少见与报道，本发明为废弃SCR脱硝催化剂的再生、回收利用的综合处理提供了新的工艺路线。
2、本发明将废催化剂模块中的催化剂进行分类后再处理，使得适用于再生的废催化剂和适用于回收利用的废催化剂分离开来，降低了处理成本，工艺流程简单，操作简便。
3、本发明实现了废弃SCR催化剂的再生、回收的综合化资源利用，不仅增加了催化剂的使用寿命，而且实现了再生与回收的高效分离处理。在降低企业生产成本的同时保护了环境；实现了巨大的社会效益和经济效益。
附图说明
下面根据附图对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明实施例所述的一种废弃SCR烟气脱硝催化剂再生回收综合处理方法的工艺流程图。
具体实施方式
实施实例1
取某电厂废弃的蜂窝式SCR催化剂模块，该催化剂模块外部积灰较多，其中催化剂约90％的孔道被堵塞。首先采用5MP的高压空气清除催化剂模块外部及催化剂孔道里的灰尘，然后采用滚刷机清除催化剂模块外部铁架结构上的铁锈，然后拆解掉铁架，目视法将其中的外观完整的催化剂挑选出来，另装箱待处理。其中外观完整的催化剂约为30根，约占整个模块72根催化剂的42％。测定该部分催化剂的活性和机械强度，该部分催化剂活性为新催化剂的63.4％，机械强度约为90％。外观破损的废催化剂装篮待处理。
将分离后的催化剂分别放入去离子水清洗槽中，在超声波和鼓泡作用下清洗10min。清洗完的催化剂进入漂洗槽漂洗5min，随后进入淋洗槽淋洗5min，取出晾干5min。
将除灰后的SCR脱硝催化剂加入5％盐酸和0.5％氢氟酸的溶液中，超声波震荡20min，温度为50℃。取出催化剂沥干酸溶液，放入漂洗槽清水漂洗5min、淋洗槽淋洗5min。
将清洗后的催化剂置于干燥窑中干燥至其中的水分低于0.5％，其中装箱的完整的催化剂采用浓度为1.8g/L的偏钒酸铵和2g/L的仲钨酸铵混合草酸溶液常温浸泡3.0h。再生溶液浸泡后放入干燥窑中，控制温度上升速度为1℃/min至90℃，干燥至含水低于0.8％。干燥后的催化剂加入煅烧窑中高温热处理20h，升温速度为40℃/h，温度最高点为400℃，并保持4h。
再生后的SCR脱硝催化剂测定催化剂活性和机械强度，催化剂活性为新产品催化剂活动的105％，机械强度为98.2％。
将干燥后的装篮的损毁的催化剂采用球磨机磨细至2μm左右，然后与生产原料按一定比例混合作为生产催化剂的原料。该种方法生产出的SCR脱硝催化剂测定催化剂活性和机械强度，催化剂活性为全新原料新产品催化剂活性的99.7％，机械强度为99.2％
实施实例2
取某电厂废弃的蜂窝式SCR催化剂模块，该催化剂模块外部积灰多，其中催化剂约95％的孔道被堵塞。首先采用3MP的高压空气清除催化剂模块外部及催化剂孔道里的灰尘，然后采用滚刷机清除催化剂模块外部铁架结构上的铁锈，然后拆解掉铁架，人工目视法将其中的外观完整的催化剂挑选出来，另装箱待处理。其中外观完整的催化剂约为32根，约占整个模块72根催化剂的44％。测定该部分催化剂的活性和机械强度，该部分催化剂活性为新催化剂的57％，机械强度约为92％。外观破损的废催化剂装篮待处理。
将分离后的催化剂分别放入去离子水清洗槽中，在超声波和鼓泡作用下清洗15min。清洗完的催化剂进入漂洗槽漂洗5min，随后进入淋洗槽淋洗5min，取出晾干5min。
将除灰后的SCR脱硝催化剂加入10％盐酸和0.5％氢氟酸的溶液中，超声波震荡20min，温度为50℃。取出催化剂沥干酸溶液，放入漂洗槽清水漂洗5min、淋洗槽淋洗5min。
将清洗后的催化剂置于干燥窑中干燥至其中的水分低于1％，其中装箱的完整的催化剂采用浓度为2.2g/L的偏钒酸铵和2.5g/L的仲钨酸铵混合草酸溶液常温浸泡2.0h。再生溶液浸泡后放入干燥窑中，干燥时间10h，保持80℃3h，干燥至含水低于1％。干燥后的催化剂加入煅烧窑中高温热处理20h，升温速度为45℃/h，温度最高点为400℃，并保持4h。
再生后的SCR脱硝催化剂测定催化剂活性和机械强度，催化剂活性为新产品催化剂活动的101.4％，机械强度为99.3％。
将干燥后的装篮的损毁的催化剂采用球磨机磨细至2μm左右，然后与生产原料按一定比例混合作为生产催化剂的原料。该种方法生产出的SCR脱硝催化剂测定催化剂活性和机械强度，催化剂活性为全新原料新产品催化剂活性的99.2％，机械强度为99.0％。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种废弃SCR烟气脱硝催化剂再生回收综合处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：使用高压空气吹扫方法去除废弃SCR烟气脱硝催化剂模块表面的粉尘；再通过滚刷机去除废弃SCR烟气脱硝催化剂模块表面的铁锈；
步骤2：将步骤1中处理后的废催SCR烟气脱硝催化剂模块采用人工、机械或两者结合的方式进行拆解，分离开外观完好的催化剂和损毁的催化剂，并将外观完好的废催化剂装箱，损毁的废催化剂装篮；
步骤3：将得到的装箱废催化剂和装篮废催化剂均进入超声鼓泡水洗处理工序，以除去废催化剂中残余的灰分和可溶杂质，随后进行漂洗和淋洗，以确保杂质不带入下一工序；
步骤4：将步骤3处理后的废催SCR烟气脱硝催化剂进行酸处理，并将处理后的催化剂采用干燥或洗涤方式去除催化剂中附着残留的酸；
步骤5：将酸处理后的废催化剂放入干燥窑中进行干燥处理，直至废催化剂中的水分小于等于2％；
步骤6：将步骤5中干燥处理后的装箱废催化剂进行化验并分析其中的有效成分钒和钨，然后根据有效成分的含量及废催SCR烟气脱硝催化剂的强度加入再生液中，静置浸泡1～10h，静置温度为20～80℃；
步骤7：将步骤6浸渍后的SCR脱硝催化剂放入干燥窑中进行低温干燥1～30h，其干燥温度小于等于120℃；然后将干燥后的废催SCR烟气脱硝催化剂放置在200～500℃干燥设备中热处理1～30h，最后得到再生SCR脱硝催化剂；
步骤8：将步骤5中干燥处理后的装篮废催化剂磨细至新SCR催化剂产品原料的粒度，并分析其中的主要成分含量，然后对比新SCR催化剂的产品标准，将处理后的催化剂粉末和生产新SCR催化剂的原料按照一定比例混合，进入生产新SCR催化剂的工艺流程中。
2.如权利要求1所述的一种废弃SCR烟气脱硝催化剂再生回收综合处理方法，其特征在于：所述酸处理为：
将经过步骤3处理后的废催SCR烟气脱硝催化剂加入酸处理溶液中，然后在20～90℃温度下鼓泡清洗3～18h；或者将废催SCR烟气脱硝催化剂放置在超声波设备中洗涤。
3.如权利要求2所述的一种废弃钛基钒系SCR催化剂的综合回收利用方法，其特征在于：所述酸处理溶液为浓度为5～10％的盐酸溶液或者混合有0～2％氢氟酸的盐酸溶液。
4.如权利要求1所述的一种废弃钛基钒系SCR催化剂的综合回收利用方法，其特征在于：所述步骤5中的干燥方式为低温干燥，干燥温度为30～120℃，干燥时间为1～30h。
5.如权利要求1所述的一种废弃钛基钒系SCR催化剂的综合回收利用方法，其特征在于：所述再生液为偏钒酸铵溶液或偏钒酸铵溶液与仲钨酸铵的混合溶液，其中偏钒酸铵溶液浓度为0.2～5％，仲钨酸铵浓度为0～5％。
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