[发明专利]一种废弃SCR脱硝催化剂资源化综合利用的方法

说明书

本发明公开了一种废弃SCR脱硝催化剂资源化综合利用的方法，包含：预处理，破碎，磨制，超声波强化碱浸，液固分离，离子交换，解吸并化学沉淀，清洗烘干。本发明可以将废弃SCR脱硝催化剂由危险废弃物转变为二次资源，有选择的回收其中的钒、钨、钛作为相关产业的原料，达到资源化、减量化、无害化的目的。

技术领域

本发明属于资源环境领域，具体涉及一种废弃SCR脱硝催化剂中钒、钨、钛的分离并作为冶金工业原料的回收方法。

技术背景

尽管目前存在一些废弃SCR脱硝催化剂分离回收有价金属的方法，但都未能形成产业化，普遍存在耗水量大、助剂添加量多、后处理能耗高的问题。由于SCR废催化剂粉末仍然具有丰富的孔道和较大的比表面积，在浸出工序中需水量较大，而废催化剂V2O5和WO3的含量较少，使得浸出液中钒与钨浓度较低。当前的回收方法通常直接对该浸出液进行纯化分离，由于液体处理量大、后续步骤多，助剂添加量大，会形成连带的废液处理或高能耗问题。

发明内容

本发明旨在克服SCR废催化剂分离回收过程中存在的问题，开发一种耗水量少、助剂添加量低、后处理负荷小、能耗低、适合于规模化分离回收的工艺方法。本发明是通过以下步骤实现的：

(1)预处理，采用压缩空气高压喷嘴吹扫清除催化剂元件表面及孔道内杂质，压缩空气的压力控制在2.0～5.0MPa，单个喷嘴的流量控制在0.5～1.5m3/s之间，气体喷嘴与催化剂的表面保持0.5～1m的距离，气体吹扫方向与催化剂孔道方向的夹角要小于10°，区域吹扫结束后可移动高压喷嘴至其它区域继续吹扫。为提高吹扫效率，也可将多个气体喷嘴组成喷嘴组，同时对多个孔道进行吹扫。吹扫场所为全封闭或半封闭结构，配套设置负压吸尘设备，使用真空度在-0.1～-0.2MPa的吸尘设备吸除催化剂表面、孔道内以及被压缩空气吹扫脱落的粉尘，负压吸尘设备与压缩空气吹扫设备交替运行。

(2)催化剂破碎和磨制，清除粉尘的催化剂元件采用破碎设备进行细碎，破碎成15mm～40mm的块状制品，破碎设备可采用颚式破碎机、旋回破碎机、圆锥破碎机、辊式破碎机、锤式破碎机、反击式破碎机等，优先选用辊式破碎机或圆锥破碎机。

(3)破碎后的块状制品采用磨机磨制为粒径为44～74微米的粉体，磨制设备采用干式磨机，具体型式可采用球磨机、振动磨、雷蒙磨等，优先选用雷蒙磨。

(4)超声波强化碱浸，采用常压或加压碱浸，以NaOH溶液作为浸出液，NaOH浓度为0.5～3.0mol/l，浸出温度控制在60～95℃，液固比选择在(2.5～8)∶1之间，浸出时间为0.5～3h，浸出设备选用常压或加压浸出槽，优先选用加压浸出，浸出压力控制在0.4～0.6MPa，不再单独设置机械搅拌或气体搅拌装置。碱浸过程中采用超声波对碱浸过程进行强化，利用超声空化产生的声冲流和冲击波引起混合浆料的宏观湍动和固体颗粒的高速冲撞，使扩散层厚度减小，提高传质速率；同时超声空化产生的微射流，对固体表面的侵蚀作用，创造了新的活性表面，增大传质表面从而提高传质速率。强化过程中，超声波的频率控制在20～60kHz。(5)碱浸后浆料液固分离，强化碱浸后的浆料通过液固分离装置进行处理，钒、钨以及其它杂质以离子形态进入液体中，而钛则进入滤渣中成为初步副产品一；高温焙烧生成的相关钒、钨、硅等盐类在碱性溶液中有较大的溶解度，而相关偏钛酸盐、正钛酸盐及聚钛酸盐在碱性溶液中的溶解度极小，在PH值大于8.5时，能有效将上述钛酸盐从浆料中分离出来，分离方式可选用离心分离机、真空过滤机或内滤式过滤机，优先选用离心分离机。

经过液固分离后得到初步副产品一(富钛滤渣)，而钒、钨以及其它杂质则进入滤液当中得到滤液一，作为步骤(6)离子交换的交前液。