[发明专利]一种废SCR脱硝催化剂中金属钒和钨浸出的方法

说明书

技术领域

本发明属于废催化剂回收技术领域，具体涉及一种废SCR脱硝催化剂中金属钒和钨高效浸出的方法。

背景技术

氮氧化物(NO_x)不仅是形成酸雨的主要原因，还可以与碳氢化合物反应形成光化学烟雾，对人体健康和生态环境造成叠加性的长期危害，目前已成为危害仅次于可吸入颗粒物的主要大气污染物。燃煤电厂是NO_x的主要排放源之一，在我国70％的氮氧化物排放均来自于煤炭的燃烧，目前国内外工业上广泛采用选择性催化还原(SelectiveCatalyticReduction，简写SCR)脱硝技术对其进行控制。

V₂O₅-WO₃/TiO₂是目前普遍商业化应用的SCR脱硝催化剂，受催化剂活性温度窗口的影响，SCR脱硝反应器往往布置在锅炉省煤器和空气预热器之间的高温(300～400℃)、高尘段，催化剂因堵塞和中毒容易导致活性下降，其使用寿命一般为3～5年。据统计，全球每年报废的催化剂约有500～700kt，随着经济发展，废催化剂的数量也会增加。据推算，从2018年开始，国内每年将连续稳定产生3.8万吨废SCR脱硝催化剂。催化剂是SCR技术的核心，其投资占到SCR脱硝系统初期建设成本的30％～40％。失活的催化剂不仅增加了SCR系统的运行成本，直接丢弃还会带来不可忽视的环境问题。对失活催化剂的再生是延长催化剂的循环使用寿命、降低脱硝成本的一个有效途径，但催化剂最终还是要进行废弃处理。

SCR脱硝催化剂中含有的钒(V)、钨(W)和钛(Ti)属稀有金属，在自然界分布较少且价格昂贵，具有很高的回收利用价值。因此，从废SCR脱硝催化剂中回收有价金属氧化物，既能节约宝贵的资源，降低脱硝成本，又能避免对环境的污染，成为缓解上述问题的重要突破口，同时也是国内燃煤电厂、脱硝总包公司和催化剂生产厂家共同关注的焦点。目前国内尚未有SCR催化剂金属回收的技术和公司，因此，开展废SCR催化剂金属回收技术的研究具有重要的理论意义和工程价值。

脱硝催化剂V₂O₅-WO₃/TiO₂中，活性组分为V₂O₅，载体为锐钛矿型的TiO₂(其质量百分比含量一般大于85％)，助催剂为WO₃。将催化剂中的V和W分离回收后，剩下的部分主要为TiO₂，可作为脱硝催化剂载体循环使用。因此，将固态废SCR脱硝催化剂中的V和W浸出转移至液相是进一步实施V、W和Ti分离与回收的关键。

目前，研究废SCR脱硝催化剂中钒和钨浸出的方法主要有水浸法、酸浸法和碱浸法，比较典型的有：中国专利CN201010254247公开了一种废SCR脱硝催化剂金属回收的方法，其中提到金属钒和钨浸出的方法是：将催化剂破碎后在650℃下进行第一次焙烧，接着向焙烧后的催化剂中加入一定量的Na₂CO₃(Na₂CO₃与催化剂中TiO₂的摩尔比为2:1～4:1)，并将其研磨成粒径≤200μm的粉末，然后将混合物在650～700℃温度下进行第二次焙烧，再将焙烧后的混合物研磨后置于80～90℃的热水中进行钒和钨的浸出；中国专利CN201410534406.8公开了一种回收废SCR脱硝催化剂中钨、钒、钛的方法，其中金属钒和钨浸出采用的方法是：将催化剂研磨成粒径小于150μm的粉末，混入碳酸钠粉末并搅拌均匀，接着在高温下焙烧，再将焙烧后的产物置于热水中进行钒和钨的浸出；中国专利CN201210487229.3中提到废SCR脱硝催化剂中钒和钨浸出的方法是：将催化剂研磨至粒径为100～200目的粉末，接着加入质量百分比浓度为10～30％的强碱溶液，于150～200℃下反应3～6小时，实现固体废SCR脱硝催化剂中钒和钨的浸出。