[发明专利]一种废钒催化剂综合回收利用的方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种废催化剂的处理方法，确切地说是一种利用湿法工艺由废钒催化剂制取五氧化二钒、硫酸钾和液体硅酸钠的方法。

二、技术背景

在硫酸生产过程中，会产生大量的废钒催化剂。这些废钒催化剂如不经处理随意堆放，不仅导致资源浪费，而且会占用大量土地资源、造成环境污染。分析结果表明，废钒催化剂中的五氧化二钒含量为5％～8％、硫酸钾含量为20％～25％、二氧化硅含量为70％～75％。若能综合回收利用其各有用成分，则不仅能有效避免废钒催化剂随意堆放造成环境的污染，而且还可将其变废为宝，获得良好的经济效益。

近年来，针对废钒催化剂中钒的回收利用已提出一些方法，大致可分为碱溶浸取法和酸溶浸取法。其中，碱溶浸取法虽可以使铁等金属离子与钒分离，但有相当量的硅、铝等杂质仍可进入溶液，易形成胶体而难于分离。而酸溶浸取法可使废钒催化剂中大量的载体物质不能进入溶液，有利于后面的分离提纯，是较为理想的浸取方法。

在酸溶浸取法中，目前研究出的工艺流程多种多样，其中有代表性的为：(1)师兆忠与崔金海提出的由废钒催化剂酸浸、还原、粗沉钒、氧化、碱溶、沉钒、焙烧等步骤组成的工艺流程。该工艺制得的产品纯度为82％，钒的回收率为90％。(2)郝喜才、胡斌杰等人提出的由废钒催化剂水浸、还原酸浸、净化、氧化、离子交换、沉钒、焙烧等步骤组成的工艺流程。该工艺制得的产品纯度为99％，钒的回收率为91.7％。

从上述可以看出，目前提出的废钒催化剂的回收利用只回收了钒，而硫酸钾和二氧化硅未得到回收利用，且工艺流程较长、原材料消耗较多。

废钒催化剂中除了钒可回收利用外，其所含的硫酸钾可直接回收利用，所含的二氧化硅可用来生产液体硅酸钠等。

液体硅酸钠的用途非常广泛，几乎遍及国民经济的各个部门。其在石油工业中可用来制造石油催化裂化用的硅酸铝催化剂；化学工业中用来制造硅胶、硅酸盐类、分子筛、白炭黑等。目前，工业上生产液体硅酸钠的方法主要是干法碳酸钠法。该法是将纯碱和石英砂按比例混合后，在1400℃左右的温度下进行焙烧，熔融的物料经水淬、溶解、澄清及浓缩后，即可制得不同规格的液体硅酸钠产品。此法工艺成熟，但存在着能耗高、设备维护费用较高等不足。

硫酸钾是制钾盐的基本原料，如用于制碳酸钾、硫酸铝钾等；用于染料、玻璃、香料等工业；在医药上用作缓泻剂等。其在农业上是主要的无氯钾肥，适用忌氯经济作物，如烟草、柑桔、葡萄等。目前，工业上生产硫酸钾的主要方法有硫酸分解法(曼海姆法)、缔置法、溶剂萃取法、制盐苦卤综合利用法和复分解法等。这些方法均是利用氯化钾转化来制得硫酸钾的，因而生产成本均较高。

迄今为止，已见大量的废钒催化剂中钒的回收利用报道，尚未见对其中钾、硅综合利用的相关报道。

三、发明内容

本发明是针对上述现有技术所存在的不足之处，旨在提供一种废钒催化剂综合回收利用的方法，所要解决的技术问题是在简化酸溶浸取法提钒工艺流程的同时，实现对钾和硅的综合回收利用。更为具体的是提供一种利用湿法工艺由废钒催化剂制取五氧化二钒、硫酸钾和液体硅酸钠的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种废钒催化剂综合回收利用的方法，以废钒催化剂为原料，包括还原酸浸、钒钾分离、碱溶除杂、沉钒、煅烧、碱浸、蒸发结晶各单元过程，其特征在于：

所述的还原酸浸是在粒度小于200μm的废钒催化剂中，按废钒催化剂和酸液重量比为1∶1.5～5.0加入3～40wt％(质量百分浓度，下同)的硫酸溶液，再加入适量还原剂，于室温～100℃温度下反应0.5～4小时，酸浸结束后过滤得酸浸滤液和滤饼，将所述酸浸滤饼用清水洗涤至中性，滤液、洗液合并得滤液I，同滤饼I一道分别收集备用。所述的还原剂选自亚硫酸钾、亚硫酸、二氧化硫等，所谓的“适量”是指足够还原废钒催化剂中的V₂O₅。

所述的钒钾分离是在上述的滤液I中，加入5～40wt％氢氧化钾溶液调节酸浸液体系pH至5.0～8.0，于室温～95℃温度下反应0.5～2小时，过滤得到滤液II和滤饼II分别收集备用。