CN105481007A - 一种废弃scr脱硝催化剂的回收利用方法 - Google Patents

一种废弃scr脱硝催化剂的回收利用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种废弃SCR脱硝催化剂的回收利用方法,包括步骤:将废弃SCR脱硝催化剂与强碱混合进行取代反应,反应完毕后进行第一次压滤,得到第一产物和第一滤液,第一产物包括TiO2;向第一滤液中加入(NH4)HCO3进行沉淀反应,反应完毕后再进行第二次压滤,得到第二产物和第二滤液,第二产物包括NH4VO3;对第二滤液进行结晶、离心,得到第三产物,第三产物包括Na2WO4。本发明的废弃SCR脱硝催化剂的回收利用方法通过化学方法以及物理方法处理废弃SCR脱硝催化剂,能够将废弃SCR脱硝催化剂中有经济价值的元素有效转化为可以回收的化合物,变废为宝,同时解决了常规填埋处理浪费土地、污染环境的问题,具有较高的经济社会效益。

Description

一种废弃SCR脱硝催化剂的回收利用方法
技术领域
本发明涉及催化剂回收技术领域,尤其涉及一种废弃SCR脱硝催化剂的回收利用方法。
背景技术
近年来,大气污染日益严重,而氮氧化物是造成大气污染的主要因素之一,因此如何有效控制氮氧化物的排放成为了研究的热门领域。
选择性催化还原法(SelectiveCatalyticReduction,SCR)是目前较为成熟的脱硝技术。选择性催化还原法是指在催化剂的作用下,利用还原剂(例如NH3、液氮、尿素)选择性地与氮氧化物反应并生成无毒污染物的N2和H2O。目前,SCR脱硝技术已成为世界上应用最多、最有效的一种脱硝技术,其脱硝效率可达90%以上。
目前,我国已经完全掌握SCR脱硝催化剂生产技术,但其回收利用技术少有涉及,催化剂使用寿命较短,一般3年左右就需要更换,而且失效的SCR脱硝催化剂需要填埋处理,这样处理不仅会浪费土地资源,还会造成新的污染。
SCR脱硝催化剂主要成分包括催化剂钛白粉,其中TiO2含量为80%~90%,WO3含量为4%~6%,V2O5含量为0.4%~1.5%。由于钛和钨都具有较高的经济价值,因此寻求一种废弃SCR脱硝催化剂的回收利用方法,不仅能够节省土地资源、减少污染,还能变废为宝,具有较高的经济社会效益。
发明内容
本发明的目的是提供一种废弃SCR脱硝催化剂的回收利用方法,其能够将废弃SCR脱硝催化剂中有经济价值的元素转化为可以回收的二氧化钛、含钒化合物以及含钨化合物,从而变废为宝,同时解决了常规废弃SCR脱硝催化剂填埋处理浪费资源、污染环境等问题,具有较高的经济社会效益。
为解决上述技术问题,本发明提供了一种废弃SCR脱硝催化剂的回收利用方法,包括步骤:
(1)将废弃SCR脱硝催化剂与强碱混合进行取代反应,反应完毕后进行第一次压滤,得到第一产物和第一滤液,所述第一产物包括TiO2
(2)向第一滤液中加入(NH4)HCO3进行沉淀反应,反应完毕后再进行第二次压滤,得到第二产物和第二滤液,所述第二产物包括NH4VO3
(3)将第二滤液进行结晶和离心,得到第三产物,所述第三产物包括Na2WO4
其中,向第一滤液中加入(NH4)HCO3进行沉淀反应,主要的沉淀反应为:
NaVO3+(NH4)HCO3=NH4VO3↓+NaHCO3
优选地,步骤(1)前进一步包括如下步骤:对所述废弃SCR脱硝催化剂依次进行预处理、物理化学清洗。
优选地,在对所述废弃SCR脱硝催化剂进行物理化学清洗时,加入的水与所述废弃SCR脱硝催化剂的质量比为1:5。
经过对SCR脱硝催化剂进行预处理、物理化学清洗后,SCR脱硝催化剂的粒度为45~55μm,且当SCR脱硝催化剂的粒度为50μm时,更有利于后续处理。
这样处理后更加方便SCR脱硝催化剂的后续处理。
优选地,所述的废弃SCR脱硝催化剂的回收利用方法,包括步骤:
(1)将所述第一次压滤得到的所述第一产物进行再一次压滤,得到第四产物,所述第四产物包括TiO2,将本步骤中的两次压滤得到滤液混合得到第一复合滤液;
(2)向所述第一复合滤液中加入(NH4)HCO3进行沉淀反应,反应完毕后再进行又一次压滤,将该又一次压滤得到的滤渣再进行一次压滤,得到第五产物,所述第五产物包括NH4VO3,将本步骤中的两次压滤得到的滤液混合得到第二复合滤液;
(3)对所述第二复合滤液进行结晶、离心,得到第六产物,所述第六产物包括Na2WO4
这样处理可以更加有效地将SCR脱硝催化剂中的有经济价值的元素转化为可以回收利用的化合物。
优选地,所述强碱为NaOH或KOH;和/或;所述强碱与所述废弃SCR脱硝催化剂的质量比为1:5。
优选地,所述取代反应的反应温度为130~160℃;所述取代反应的反应压力为0.6~0.8MPa;所述取代反应的反应时间为1~2h。
优选地,通过水蒸汽调节步骤(3)中所述结晶的结晶温度,所述结晶温度为130~160℃。
优选地,所述水蒸汽在整个反应体系中采用闭合循环方式,通过气体回收装置收集溢出的水蒸汽,并使其返回至反应体系中。
这样设置可以循环使用水蒸汽,还可以避免系统中的有毒气体外泄,造成环境污染。
优选地,所述SCR脱硝催化剂包括催化剂钛白粉,其中TiO2含量为80%~90%,WO3含量为4%~6%,V2O5含量为0.4%~1.5%。
在所述取代反应中,TiO2不反应,WO3、V2O5与NaOH进行反应时,主要反应为:
WO3+2NaOH=Na2WO4+H2O
V2O5+2NaOH=2NaVO3+H2O
优选地,所述第一产物中TiO2含量为78%~82%;所述第三产物中Na2WO4的含量为28%~32%。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明的废弃SCR脱硝催化剂的回收利用方法通过化学方法以及物理方法处理废弃SCR脱硝催化剂,将废弃SCR脱硝催化剂中有经济价值的元素有效转化为可以回收的化合物,从而变废为宝,同时解决了常规填埋处理浪费土地、污染环境的问题,具有较高的经济社会效益。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明:
图1是本发明的废弃SCR脱硝催化剂的回收利用方法的实施例一的工艺流程图;
图2是本发明的废弃SCR脱硝催化剂的回收利用方法的实施例二的工艺流程图;
图3是本发明的废弃SCR脱硝催化剂的回收利用方法的实施例三的工艺流程图;
图4是本发明的废弃SCR脱硝催化剂的回收利用方法的实施例六的工艺流程图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
实施例一
如图1所示,实施例一提供了一种废弃SCR脱硝催化剂的回收利用方法,包括步骤:
S11:将废弃SCR脱硝催化剂与强碱混合进行取代反应,反应完毕后进行第一次压滤,得到第一产物和第一滤液,第一产物包括TiO2
S12:向第一滤液中加入(NH4)HCO3进行沉淀反应,反应完毕后再进行第二次压滤,得到第二产物和第二滤液,第二产物包括NH4VO3
S13:将第二滤液进行结晶和离心,得到第三产物,第三产物包括Na2WO4
其中,在步骤S12中向第一滤液中加入(NH4)HCO3进行沉淀反应,主要反应为:
NaVO3+(NH4)HCO3=NH4VO3↓+NaHCO3
实施例二
如图2所示,实施例二中的废弃SCR脱硝催化剂的回收利用方法包括如下步骤:
S21:对废弃SCR脱硝催化剂依次进行预处理、物理化学清洗。具体的,经过对SCR脱硝催化剂进行预处理、物理化学清洗后,SCR脱硝催化剂的粒度为45~55μm,且当SCR脱硝催化剂的粒度为50μm时,更有利于SCR脱硝催化剂的后续处理;
S22:将废弃SCR脱硝催化剂与强碱混合进行取代反应,反应完毕后进行第一次压滤,得到第一产物和第一滤液,第一产物包括TiO2
S23:向第一滤液中加入(NH4)HCO3进行沉淀反应,反应完毕后再进行第二次压滤,得到第二产物和第二滤液,第二产物包括NH4VO3
S24:对第二滤液进行结晶、离心,得到第三产物,第三产物包括Na2WO4
具体的,在步骤S21中通过用压缩空气吹扫对废弃SCR脱硝催化剂进行预处理;具体的,在对废弃SCR脱硝催化剂进行物理化学清洗时,加入的水与废弃SCR脱硝催化剂的质量比为1:5。
实施例三
如图3所示,实施例三与实施例一的不同之处在于,实施例三中的废弃SCR脱硝催化剂的回收利用方法包括步骤:
S31:将废弃SCR脱硝催化剂与强碱混合进行取代反应,反应完毕后进行第一次压滤,将第一次压滤得到的第一产物进行再一次压滤,得到第四产物,第四产物包括TiO2,将本步骤中的两次压滤得到滤液混合得到第一复合滤液;
S32:向所述第一复合滤液中加入(NH4)HCO3进行沉淀反应,反应完毕后再进行又一次压滤,将该又一次压滤得到的滤渣再进行一次压滤,得到第五产物,所述第五产物包括NH4VO3,将本步骤中的两次压滤得到的滤液混合得到第二复合滤液;
S33:对所述第二复合滤液进行结晶、离心,得到第六产物,所述第六产物包括Na2WO4
实施例四
实施例四与实施例三的不同之处在于,实施例四的废弃SCR脱硝催化剂的回收利用方法中,步骤S32中的两次压滤后,进一步对压滤机进行水洗,将水洗液与第二复合滤液合并,步骤S33进一步对第二复合滤液和水洗液的复合液体进行结晶、离心,得到第七产物,第七产物包括Na2WO4
具体的,对压滤机进行水洗时加入的水与废弃SCR脱硝催化剂的质量比为5:(1~3)。
实施例五
实施例五与实施例一的不同之处在于,实施例五中的废弃SCR脱硝催化剂的回收利用方法中,强碱为NaOH或KOH;强碱与废弃SCR脱硝催化剂的质量比为1:5。
具体的,步骤S11中取代反应的反应温度为130~160℃,取代反应的反应压力为0.6~0.8MPa,取代反应的反应时间为1~2h。
具体的,通过水蒸汽调节步骤S13中结晶的结晶温度,结晶温度为130~160℃。
具体的,水蒸汽在整个反应体系中采用闭合循环方式,通过气体回收装置收集溢出的水蒸汽,并使其返回至反应体系中。
具体地,SCR脱硝催化剂包括催化剂钛白粉,其中TiO2含量为80%~90%,WO3含量为4%~6%,V2O5含量为0.4%~1.5%。
在步骤S11中的取代反应中,TiO2不反应,WO3、V2O5与NaOH进行反应时,主要反应为:
WO3+2NaOH=Na2WO4+H2O
V2O5+2NaOH=2NaVO3+H2O
具体的,第一产物中TiO2含量为78%~82%,第三产物中Na2WO4的含量为28%~32%。
实施例六
如图4所示,实施例六是本发明的废弃SCR脱硝催化剂的回收利用方法的一种较为优选的实施例,包括步骤:
S41:将废弃SCR脱硝催化剂用负压吸尘吹扫进行预处理,以除去附着于催化剂表面上的粉尘和杂质,然后投入到清洗池中,加水进行物理化学清洗,磨成粒度为45~55μm的糊状物,在物理化学清洗时,水与SCR脱硝催化剂的质量比为1:5;
S42:将步骤S41中得到的糊状物与NaOH或者KOH按照1:5的比例混合投入到反应釜中进行取代反应,通过通入水蒸汽控制反应温度为130~160℃、反应压力为0.6~0.8MPa、反应时间为1~2h;反应完毕后进行第一次压滤,在第一次压滤后,用压滤机对第一次压滤得到的第一产物进行再一次压滤,得到第四产物,第四产物中TiO2含量为78%~82%,并将本步骤中两次压滤得到的滤液合并得到第一复合滤液;
S43:向第一复合滤液中加入(NH4)HCO3进行沉淀反应,反应完毕进行又一次压滤,对又一次压滤得到的滤渣再进行一次压滤,得到第五产物,第五产物包括NH4VO3,将本步骤中两次压滤得到的滤液合并得到第二复合滤液;两次压滤后对压滤机进行水洗,回收水洗液与第二复合滤液进行合并;水洗时加入的水与废弃SCR脱硝催化剂的质量比为5:(1~3);
S44:将水洗液和第二滤液的复合液体在130~160℃的温度下进行结晶和离心,得到第七产物,第七产物中Na2WO4含量为28%~32%。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种废弃SCR脱硝催化剂的回收利用方法,其特征在于,包括步骤:
(1)将废弃SCR脱硝催化剂与强碱混合进行取代反应,反应完毕后进行第一次压滤,得到第一产物和第一滤液,所述第一产物包括TiO2
(2)向所述第一滤液中加入(NH4)HCO3进行沉淀反应,反应完毕后再进行第二次压滤,得到第二产物和第二滤液,所述第二产物包括NH4VO3
(3)对所述第二滤液进行结晶、离心,得到第三产物,所述第三产物包括Na2WO4
2.根据权利要求1所述的废弃SCR脱硝催化剂的回收利用方法,其特征在于:
所述步骤(1)前进一步包括如下步骤:
对所述废弃SCR脱硝催化剂依次进行预处理、物理化学清洗。
3.根据权利要求2所述的废弃SCR脱硝催化剂的回收利用方法,其特征在于:
在对所述废弃SCR脱硝催化剂进行所述物理化学清洗时,加入的水与所述废弃SCR脱硝催化剂的质量比为1:5。
4.根据权利要求1所述的废弃SCR脱硝催化剂的回收利用方法,其特征在于,包括步骤:
(1)将所述第一次压滤得到的所述第一产物进行再一次压滤,得到第四产物,所述第四产物包括TiO2,将本步骤中的两次压滤得到滤液混合得到第一复合滤液;
(2)向所述第一复合滤液中加入(NH4)HCO3进行沉淀反应,反应完毕后再进行又一次压滤,将该又一次压滤得到的滤渣再进行一次压滤,得到第五产物,所述第五产物包括NH4VO3,将本步骤中的两次压滤得到的滤液混合得到第二复合滤液;
(3)对所述第二复合滤液进行结晶、离心,得到第六产物,所述第六产物包括Na2WO4
5.根据权利要求1至4任一项所述的废弃SCR脱硝催化剂的回收利用方法,其特征在于:
所述强碱为NaOH或KOH;
和/或;
所述强碱与所述废弃SCR脱硝催化剂的质量比为1:5。
6.根据权利要求1至4任一项所述的废弃SCR脱硝催化剂的回收利用方法,其特征在于:
所述取代反应的反应温度为130~160℃;所述取代反应的反应压力为0.6~0.8MPa;所述取代反应的反应时间为1~2h。
7.根据权利要求1至4任一项所述的废弃SCR脱硝催化剂的回收利用方法,其特征在于:
通过水蒸汽调节步骤(3)中所述结晶的结晶温度,所述结晶温度为130~160℃。
8.根据权利要求7所述的废弃SCR脱硝催化剂的回收利用方法,其特征在于:
所述水蒸汽在整个反应体系中采用闭合循环方式,通过气体回收装置收集溢出的水蒸汽,并使其返回至反应体系中。
9.根据权利要求1至4任一项所述的废弃SCR脱硝催化剂的回收利用方法,其特征在于:
所述SCR脱硝催化剂包括催化剂钛白粉,其中TiO2含量为80%~90%,WO3含量为4%~6%,V2O5含量为0.4%~1.5%。
10.根据权利要求1至3任一项所述的废弃SCR脱硝催化剂的回收利用方法,其特征在于:
所述第一产物中TiO2含量为78%~82%;
所述第三产物中Na2WO4的含量为28%~32%。
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