[发明专利]以废旧钒钛脱硝催化剂为原料的钛基陶瓷及制备方法

说明书

技术领域

本发明提供一种以废旧钒钛脱硝催化剂为原料的钛基陶瓷及制备方法，属危险固废处置和资源化利用领域。

背景技术

氮氧化物是造成雾霾的主要祸首，烟气脱硝成为当前大气污染治理的重点。早期的钒钛体系脱硝催化剂运行寿命已到，因其活性组分V₂O₅有剧毒，废弃钒钛体系脱硝催化剂会再次威胁环境安全，被国家环保部列为危废，要求严格监管和特殊处置。因此，如何有效无害化处置废弃钒钛体系脱硝催化剂成为亟待解决的环保难题。目前，我国每年约有100万m³的废弃钒钛脱硝催化剂需处理，国内外现有主要处理方式是深埋，但V₂O₅会溶于地下水(溶解度8g/L)，从而进入生物链危害生态安全，所以填埋处理方式不可取。

现有处理废弃钒钛催化剂专利中，专利CN201310370818.8采用5～30％的硝酸溶液清洗废旧钒钛脱硝催化剂表面，再用5～40％氢氧化钠溶液除砷，用2～20％的硫氢化钠除汞，回收脱硝粉体。专利CN201410623778.8设计连续化装置回收废旧钒钛脱硝催化剂中钒、钼、钛元素。专利CN201410694166.8把钨、钒混合物整体提取使用。专利CN201510265236.2将废旧钒钛脱硝催化剂经过浸出后得到富钛浸出渣和含钨钼钒的浸出液，并通过对浸出液中有价组分同步纯化后进行各个物质含量的比例调节，制备催化组分的混合物，并进一步制备为新的催化剂。专利CN201210220296.9通过电解槽电解得到电解槽中负极混合液，过滤分离得到含钒混合溶液的二次电解，用碱性溶液调节正极混合液pH，再用铵盐溶液沉淀钒，最后经灼烧得到含钒的淡黄色固体。专利CN201410471988.X将催化剂中的五价钒还原为四价钒，然后用氧化剂再将酸性溶液中的四价钒氧化为五价钒，通过调节溶液的pH值，在一定条件下使五价钒充分水解而沉淀。专利CN201410215948.9利用异构C13脂肪醇聚氧乙烯醚乳化剂和氢氟酸制成的清洗液超声清洗废旧钒钛脱硝催化剂。专利CN201410839451.4将粉碎后的钒钛脱硝催化剂与适量氨水、去离子水、偏钒酸铵进行搅拌混合，使混合物的含水量达到30～35％，PH＞7.5。专利CN201420663514.0公开了一种疏通蜂窝式再生SCR催化剂孔道的装置。专利CN201110282237.X设计了由吹灰装置、清洗装置、废液收集装置及热空气烘干装置整合的在清洗的装置，在催化剂失效的早期，对催化剂进行在线清洗效果明显。专利CN201210377353.4将废旧钒钛催化剂经预处理、与铝矾土聚合反应、与铝酸钙粉调整反应、压滤后处理制备了污水絮凝剂。专利CN201410013459.5采用磁性分离器对废旧钒钛催化剂分类、熔融，作为炉渣填埋。上述专利中，没有从根本上实效解决废弃钒钛脱硝催化剂的无害化，且资源化制备污水絮凝剂和炉渣，没有较高的市场价值。

目前，国内尚没有一家有资质的公司能安全处理废旧钒钛脱销催化剂。鉴于国内即将面临大量有毒废旧钒钛脱硝催化剂，缺乏先进的安全处置和资源化技术问题，本发明创新性地提出利用废旧钒钛脱硝催化剂制备高性能陶瓷以实现V₂O₅的固化，研发利用废旧钒钛脱硝催化剂生产无毒的高性能精细陶瓷的新技术、新工艺，根本解决大批量安全处置有毒废旧钒钛脱硝催化剂，并实现其高附加值资源化利用。主要依据是：催化剂中TiO₂载体占催化剂粉体的80％-90％，为制备氧化钛精细陶瓷提供了高纯含量的原料保障，且V₂O₅、碱金属熔点低，作为促烧剂广泛运用于陶瓷生产中。本发明的成功应用会彻底解决有毒钒钛废旧催化剂的二次污染，必将产生巨大的环保、经济和社会效益。

发明内容

本发明的目的是为了改进现有技术的不足而提供一种以废旧钒钛脱硝催化剂为原料的钛基陶瓷，本发明得另一目的事提供上述钛基陶瓷的制备方法。

本发明得技术方案为：本发明采用离子固溶思想：筛选合适的钒离子固溶剂，将其与钒元素发生固溶或固相反应，生成不溶于水且具有一定强度的固化物，从而彻底消除原废旧钒钛脱硝催化剂中钒的水溶性污染。以废弃钒钛脱硝催化剂为主要原料，添加少量硅源粉料、铝源粉料，研发一种环保多用途钛基陶瓷，目的是彻底实效地解决废旧有毒钒钛脱硝催化剂的二次污染和高附加值资源化利用。