[发明专利]选择性催化还原脱硝催化剂钒组分回收的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种选择性催化还原脱硝催化剂钒组分回收的方法，属于催化剂回收技术领域。

背景技术

随着“十二五”期间国家队氮氧化物排放的控制越来越严格，选择性催化还原（SCR）技术因其高效与可靠的脱硝性能被广泛应用于燃煤电厂的脱硝系统。SCR工艺的主要原理是向锅炉排放烟气中喷入NH₃等还原剂，在催化剂的作用下，与烟气中的NOx生成无害的N₂和H₂O。

SCR工艺的技术核心是钒钨钛基催化剂，在运行过程中存在着活性下降的问题。造成催化剂失活的原因有很多，既有运行工况的影响，比如烟气中的粉尘和温度波动会对催化剂宏观结果造成损害，也有烟气中各种有毒有害化学成分的作用，其中砷元素、碱金属、碱土金属及金属氧化物所具有的毒害作用最为明显。

失效催化剂的处理，可以分为再生与回收两部分。催化剂再生主要是针对一些可以恢复脱硝性能的催化剂；对于无法再生的失效催化剂，最具有经济效益的处理方式就是回收其中的金属元素，包括钒、钨、钛元素的回收。目前常用的金属元素回收方式是加入碱性物质进行高温煅烧然后通过水浸沉淀等操作来分离得到各种金属元素。

发明内容

本发明的目的是提供一种全新的选择性催化还原脱硝催化剂钒组分回收的方法，不通过高温钠化焙烧，在钒组分回收中具有一定的节省能源的优势。

按照本发明提供的技术方案，一种选择性催化还原脱硝催化剂钒组分回收的方法，步骤如下：

（1）粉碎：取废旧钒钨钛基催化剂粉碎至200~300目；

（2）电解：取电解槽，正负两极电解槽内均加入2~10mol/L的抗还原的强电解质溶液，取步骤（1）粉碎的废旧钒钨钛基催化剂加入电解槽负极中，控制电解电流密度为60~100mA/cm²进行恒流电解或控制电解电压为2~6V进行恒压电解；

（3）分离：取电解后电解槽中负极混合液用布氏漏斗进行过滤分离，得到含钒质量浓度10%~18%的混合溶液；

（4）二次电解：重新取另一个电解槽，在电解槽正极加入步骤（3）分离得到的含钒混合溶液，负极加入2~10mol/L的抗还原的强电解质溶液，控制电解电流密度为60~100mA/cm²进行恒流电解或控制电解电压为2~6V进行恒压电解；

（5）后处理：取步骤（4）二次电解后所得正极混合液用质量浓度10%~50%的碱性溶液调节至pH为10~12，然后用120~300g/L的铵盐溶液过夜沉钒，过滤得到白色固体，在450~690℃灼烧1~5h后，得到回收后的产品含钒的淡黄色固体。

步骤（2）电解时所需电解电量Q(Ah)根据加入的废旧钒钨钛基催化剂中含钒的量计算得到，计算式如下：

Q(Ah)=0.32×m×V₂O₅%(Ah)；

其中，m为废旧钒钨钛基催化剂的质量，单位为g；V₂O₅%为废旧催化剂中含V₂O₅的质量百分比含量，单位为1。

电解的化学方程式如下所示：

正极：2H₂O-4e—>4H⁺+O₂↑；

负极：V₂O₅+6H⁺+2e—>2VO²⁺+3H₂O，VO²⁺+2H⁺+e—>V³⁺+H₂O。

步骤（4）二次电解所需电解电量Q(Ah)根据电解槽中正极溶液中钒（IV）的含量计算得到，计算式如下：

Q(Ah)=0.58×m×V(IV)%(Ah)；

其中，m为电解槽正极溶液的质量，单位为g；V（IV）%为电解槽正极溶液中V（IV）的质量百分比含量，单位为1。

电解的化学方程式如下所示：

正极：2VO²⁺+3H₂O-2e—>V₂O₅+6H⁺，V³⁺+H₂O-e—>VO²⁺+2H⁺