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一种从废弃SCR脱硝催化剂中回收、钨/钼和元素的方法

阅读:699发布:2020-11-04

专利汇可以提供一种从废弃SCR脱硝催化剂中回收、钨/钼和元素的方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 属于有色金属回收领域,具体涉及一种从废弃SCR脱硝催化剂中回收 钒 、钨/钼和 钛 元素的方法。本发明所述钒、钨/钼和钛元素回收方法包括废弃催化剂预处理、元素分离、元素提纯和元素回收步骤,通过特定的回收工艺,实现了废弃SCR脱硝催化剂中钒、钨/钼和钛几种高附加值元素的高效回收(钨和钼化学性质十分接近,本工艺对于钨和钼元素具有同样的效果)。回收工艺具有回收率高、产品纯度优异、简单易行和投入成本低等优势,在烟气脱硝行业废弃催化剂元素回收领域具有较高的市场价值。,下面是一种从废弃SCR脱硝催化剂中回收、钨/钼和元素的方法专利的具体信息内容。

1.一种从废弃SCR脱硝催化剂中回收、钨/钼和元素的方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)废弃SCR脱硝催化剂的预处理
①针对平板式废弃SCR脱硝催化剂:吹去催化剂表面积灰,通过震荡或敲击方式使催化剂与金属网板分离;收集并焙烧脱落的催化剂,其中,焙烧温度为450-650℃,焙烧时间为2-
12h;而后将催化剂充分粉碎至200目以下;
②针对蜂窝式废弃SCR脱硝催化剂:吹去催化剂孔道内堵塞的部分松散积灰,而后将催化剂进行焙烧处理;其中,焙烧温度为450-650℃,焙烧时间为2-12h;再次吹灰,除去焙烧后剩余变得松散的积灰;最后,将催化剂充分粉碎至200目以下;
(2)钛元素与钒、钨/钼元素的分离
将上述步骤(1)所得的废弃SCR脱硝催化剂粉末与一定质量的Na2CO3或NaOH混合均匀,而后加入适量的继续搅拌,进一步加强混合固体接触面积和均匀度;干燥后,焙烧混合固体得到烧结;其中,焙烧温度为650-800℃,焙烧时间为3-10h;将烧结块粉碎至200目以下,在加热和搅拌条件下,用NaOH溶液反复浸取,过滤得到富钛渣沉淀和包含钒、钨/钼元素的溶液;
(3)钛元素的回收
将所述富钛渣沉淀粉碎至200目以下,用浓度为80-95%浓硫酸溶液在140-180℃加热和搅拌条件下溶解富钛渣,得到含钛浆液;停止搅拌,保持加热熟化2-5h;熟化结束后待温度降至100℃以下时,加入5%稀硫酸溶液,而后过滤得到澄清稀钛液;将质量为3-6倍的去离子水与钛液均预热至90-98℃,将钛液在15-30min内缓慢均匀加入至去离子水中,钛液刚加入时出现白色沉淀,而后逐渐变为无色透明溶液;煮沸溶液至出现大量白色沉淀,停止加热和搅拌,静置30min后重新开启搅拌并加热煮沸2-4h,此过程需要补充水分以保持溶液体积相对稳定;最后经过滤、水洗、干燥和焙烧回收得到TiO2;其中,干燥温度为60-90℃,干燥时间为2-12h;焙烧温度为450-750℃,焙烧时间为3-6h;
(4)钒、钨/钼元素的分离和提纯
用5%稀硫酸溶液调节上述步骤(2)所得溶液pH值至8-11,加热溶液至60-90℃,搅拌
0.5-3h,过滤除去水解沉淀的等杂质元素,得到澄清溶液;用萃取剂萃取溶液中钨/钼元素,得到含钨/钼有机相;而后反萃有机相中钨/钼元素,得到含钨/钼溶液;
调节萃取钨/钼后剩余溶液pH值至0.5-2.0,用萃取剂萃取钒元素,得到含钒有机相;而后反萃有机相中钒元素,得到含钒溶液;
(5)钨/钼元素的回收
蒸干上述步骤(4)所得含钨/钼溶液,750℃焙烧除去步骤(4)调节pH值引入的杂质硫元素;在室温搅拌条件下,用水溶液溶解焙烧所得固体,而后加热煮沸直至剩余溶液刚刚覆盖容器底部;充分冷却,过滤得到溶液中析出的钨酸铵盐/钼酸铵盐,经乙醇清洗、干燥和焙烧后得到WO3/MoO3固体;其中,干燥温度为60-90℃,干燥时间为2-12h;焙烧温度为450-600℃,焙烧时间为3-6h;
(6)钒元素的回收
蒸干上述步骤(4)所得含钒溶液,在室温下,慢慢加入体积浓度为2-8%的稀盐酸溶液直至固体完全溶解,得到澄清溶液;向溶液中滴加化剂溶液,使溶液变为稳定的红棕色;
用相同浓度的稀盐酸溶液调节pH值至1.0-3.0,煮沸溶液,出现红色沉淀后继续煮沸1h;冷却后经过滤、水洗、干燥和焙烧得到V2O5固体;其中,干燥温度为60-90℃,干燥时间为2-12h;
焙烧温度为450-600℃,焙烧时间为3-6h。
2.根据权利要求1所述的一种从废弃SCR脱硝催化剂中回收钒、钨/钼和钛元素的方法,其特征在于,所述步骤(1)中废弃SCR脱硝催化剂是工业烟气脱硝淘汰的钒钛系催化剂,载体为TiO2,活性成分为V2O5,催化助剂为WO3或MoO3。
3.根据权利要求1所述的一种从废弃SCR脱硝催化剂中回收钒、钨/钼和钛元素的方法,其特征在于,所述步骤(2)中所用Na2CO3或NaOH的量按钠元素与钛元素摩尔比进行定量,摩尔比Na:Ti=(1.5-3):1。
4.根据权利要求1所述的一种从废弃SCR脱硝催化剂中回收钒、钨/钼和钛元素的方法,其特征在于,所述步骤(2)中NaOH溶液浓度为1-3mol/L,浸取温度为60-90℃,浸取次数为2-
4次,每次液固质量比为(4-10):1,浸取时间为2-6h。
5.根据权利要求1所述的一种从废弃SCR脱硝催化剂中回收钒、钨/钼和钛元素的方法,其特征在于,所述步骤(3)中含钛浆液中TiO2浓度为200-300g/L,澄清稀钛液中TiO2浓度为
100-150g/L。
6.根据权利要求1所述的一种从废弃SCR脱硝催化剂中回收钒、钨/钼和钛元素的方法,其特征在于,所述步骤(4)中用于萃取钨/钼元素的萃取剂由有效成分、相调节剂和稀释剂组成;其中有效成分为仲伯胺或三辛烷基叔胺,体积占5-20%;相调节剂为磷酸三丁酯或异辛醇,体积占5%-20%;稀释剂为磺化油,体积占60%-90%;萃取级数为2-5级,每级有机相与含钨/钼溶液体积比为1:(3-5)。
7.根据权利要求1所述的一种从废弃SCR脱硝催化剂中回收钒、钨/钼和钛元素的方法,其特征在于,所述步骤(4)中反萃钨/钼元素所用反萃剂为氨水、乙醇胺、氯化铵或碳酸氢氨溶液,浓度为1-5mol/L;反萃级数为2-5级,每级有机相与反萃剂溶液体积比为1:(3-5)。
8.根据权利要求1所述的一种从废弃SCR脱硝催化剂中回收钒、钨/钼和钛元素的方法,其特征在于,所述步骤(4)中用于萃取钒元素的萃取剂有效成分为三辛烷基叔胺或二(2-乙基己基)磷酸酯,体积占5-20%;相调节剂为仲辛醇或葵醇,体积占5-20%;稀释剂为磺化煤油,体积占60-90%;萃取级数为2-5级,每级有机相与含钒溶液体积比为1:(3-5)。
9.根据权利要求1所述的一种从废弃SCR脱硝催化剂中回收钒、钨/钼和钛元素的方法,其特征在于,所述步骤(4)中反萃钒元素所用反萃剂为稀硝酸或双氧水溶液,浓度为0.5-
2.0mol/L;反萃级数为2-5级,每级有机相与反萃剂溶液体积比为1:(3-5)。
10.根据权利要求1所述的一种从废弃SCR脱硝催化剂中回收钒、钨/钼和钛元素的方法,其特征在于,所述步骤(5)中所用氨水溶液浓度为10-30%,液固质量比为(4-8):1。

说明书全文

一种从废弃SCR脱硝催化剂中回收、钨/钼和元素的方法

技术领域

[0001] 本发明属于有色金属回收领域,具体涉及一种从废弃SCR脱硝催化剂中回收钒、钨/钼和钛元素的方法。

背景技术

[0002] 随着环保意识的不断提高,除燃电厂外,泥、垃圾焚烧等行业烟气污染物排放标准中相继引入了对于NOx排放浓度的限制。目前,作为国内主流烟气脱硝技术,SCR脱硝技术被广泛应用于不同行业烟气的NOx排放控制。SCR脱硝催化剂是SCR脱硝技术的关键,恶劣的工作环境导致其使用寿命通常仅有2-3年,活性下降且无法通过再生技术恢复的催化剂将最终成为废弃SCR脱硝催化剂。废弃SCR脱硝催化剂是一种特殊的固体废弃物,具有以下特点:
[0003] (1)剧毒性。废弃SCR脱硝催化剂不仅自身含有B级无机剧毒物质V2O5和重金属化物WO3或MoO3,在使用过程中还会吸收烟气中As、Hg、Pb等剧毒性元素,这些毒性元素进入环境将带来巨大的危害。
[0004] (2)产量大。据相关数据估算,2021年仅火电厂每年产生的废弃SCR脱硝催化剂就将达到11万m3以上。随着SCR脱硝技术应用范围的不断拓展,国内废弃SCR脱硝催化剂的产量将会不断增长,大量废弃SCR脱硝催化剂的合理处置将是未来一个严峻的挑战。
[0005] (3)高附加值成分多。生产SCR脱硝催化剂所用原料价格均十分昂贵。偏钨酸铵价格一直在20万元/吨左右,七钼酸铵的价格也在10万元/吨以上,而偏钒酸铵由于货源不足,价格最高时甚至达到了50万元/吨。此外,生产SCR脱硝催化剂所用的钛白粉价格也达到了1.5万元/吨以上。
[0006] (4)回收较难,高效回收技术缺乏。SCR脱硝催化剂除含有V2O5、WO3/MoO3和TiO2外,在生产过程中使用成型助剂则会引入SiO2、Al2O3和CaO等成分,而使用过程中还会吸收烟气中硫、金属、磷、砷、汞、铅等多种元素,复杂的成分无疑对回收高纯度的钒、钨/钼和钛产品增加了一定的难度;此外,废弃SCR脱硝催化剂中WO3或MoO3含量往往不足5wt%,而V2O5含量甚至在1wt%以下,这对于元素回收率是一个极大的挑战。目前,国内还没有针对废弃钒钛系SCR脱硝催化剂钒、钨/钼和钛元素回收的成熟技术和相关单位。
[0007] 针对以上特点,开发钒、钨/钼和钛几种高附加值元素的高效回收技术方案,在环境保护和资源节约等方面均具有十分重要的意义。

发明内容

[0008] 本发明的目的在于提供一种从废弃SCR脱硝催化剂中回收钒、钨/钼和钛元素的方法。本发明针对废弃SCR脱硝催化剂中各组分的存在形式和化学特性,通过特定的回收工艺实现了钒、钨/钼和钛元素的高效分离、提纯和回收。
[0009] 根据本发明提供的方法,该方法包括以下步骤:
[0010] (1)废弃SCR脱硝催化剂的预处理
[0011] ①针对平板式废弃SCR脱硝催化剂:吹去催化剂表面积灰,通过震荡或敲击等方式使催化剂与金属网板分离;收集并焙烧脱落的催化剂,而后将催化剂充分粉碎至200目以下。
[0012] ②针对蜂窝式废弃SCR脱硝催化剂:吹去催化剂孔道内堵塞的部分松散积灰,而后将催化剂进行焙烧处理;再次吹灰,除去焙烧后剩余变得松散的积灰;最后,将催化剂充分粉碎至200目以下。
[0013] (2)钛元素与钒、钨/钼元素的分离
[0014] 将上述步骤(1)所得废弃催化剂粉末与一定质量的Na2CO3或NaOH混合均匀,而后加入适量的水继续搅拌,进一步加强混合固体的均匀度和接触;干燥后,焙烧混合固体得到烧结;将烧结块粉碎至200目以下,在加热和搅拌条件下用NaOH溶液反复浸取,得到NaVO3、Na2WO4/Na2MoO4、Na2SiO3、NaAlO2等可溶性钠盐,过滤得到富钛渣沉淀和包含钒、钨/钼等元素的溶液。
[0015] (3)钛元素的回收
[0016] 将富钛渣粉碎至200目以下,用浓度为80-95%浓硫酸溶液在140-180℃加热和搅拌条件下溶解富钛渣,得到含钛浆液;停止搅拌,保持加热熟化2-5h;熟化结束后待温度降至100℃以下时,加入5%稀硫酸溶液,而后过滤得到澄清稀钛液;将质量为3-6倍的去离子水与钛液均预热至90-98℃,将钛液在15-30min内缓慢均匀加入至去离子水中,钛液刚加入时出现白色沉淀,而后逐渐变为无色透明溶液;煮沸溶液至出现大量白色沉淀,停止加热和搅拌,静置30min后重新开启搅拌并加热煮沸2-4h,此过程需要补充水分以保持溶液体积相对稳定;最后经过滤、水洗、干燥和焙烧回收得到TiO2。
[0017] (4)钒、钨/钼元素的分离和提纯
[0018] 用5%稀硫酸溶液调节上述步骤(2)所得溶液pH值至8-11,加热溶液至60-90℃,搅拌0.5-3h,过滤除去水解沉淀的等杂质元素,得到澄清溶液;用萃取剂萃取溶液中钨/钼元素,得到含钨/钼有机相;而后反萃有机相中钨/钼元素,得到含钨/钼溶液。
[0019] 调节萃取钨/钼后剩余溶液pH值至0.5-2.0,用萃取剂萃取钒元素,得到含钒有机相;而后反萃有机相中钒元素,得到含钒溶液。
[0020] (5)钨/钼元素的回收
[0021] 蒸干上述步骤(4)所得含钨/钼溶液,750℃焙烧除去步骤(4)调节pH值引入的杂质硫元素;在室温搅拌条件下,用水溶液溶解焙烧所得固体,而后加热煮沸直至剩余溶液刚刚覆盖容器底部;充分冷却,过滤得到溶液中析出的钨酸铵盐/钼酸铵盐,经乙醇清洗、干燥和焙烧后得到WO3/MoO3固体。
[0022] (6)钒元素的回收
[0023] 蒸干上述步骤(4)所得含钒溶液,在室温下,慢慢加入稀盐酸溶液直至固体完全溶解,得到澄清溶液;向溶液中滴加氧化剂溶液,使溶液变为稳定的红棕色;用相同浓度的稀盐酸溶液调节pH值至1.0-3.0,煮沸溶液,出现红色沉淀后继续煮沸1h;冷却后经过滤、水洗、干燥和焙烧得到V2O5固体。
[0024] 优选的,所述的步骤(1)中,废弃SCR脱硝催化剂是工业烟气脱硝淘汰的钒钛系催化剂,载体为TiO2,活性成分为V2O5,催化剂助剂为WO3或MoO3。
[0025] 优选的,所述的步骤(1)中,焙烧温度为450-650℃,焙烧时间为2-12h。
[0026] 优选的,所述的步骤(2)中,所用Na2CO3或NaOH的量按钠元素与钛元素摩尔比进行定量,摩尔比Na:Ti=(1.5-3):1。
[0027] 优选的,所述的步骤(2)中,焙烧温度为650-800℃,焙烧时间为3-10h。
[0028] 优选的,所述的步骤(2)中,NaOH溶液浓度为1-3mol/L,浸取温度为60-90℃,浸取次数为2-4次,每次液固质量比为(4-10):1,浸取时间为2-6h。
[0029] 优选的,所述的步骤(3)中,含钛浆液中TiO2浓度为200-300g/L,澄清稀钛液中TiO2浓度为100-150g/L。
[0030] 优选的,所述的步骤(3)中,干燥温度为60-90℃,干燥时间为2-12h;焙烧温度为450-750℃,焙烧时间为3-6h。
[0031] 优选的,所述的步骤(4)中,用于萃取钨/钼元素的萃取剂由有效成分、相调节剂和稀释剂组成。其中有效成分为仲伯胺(N1923)或三辛烷基叔胺(N235),体积占5-20%;相调节剂为磷酸三丁酯或异辛醇,体积占5%-20%;稀释剂为磺化煤油,体积占60%-90%;萃取级数为2-5级,每级有机相与含钨/钼溶液体积比为1:(3-5)。
[0032] 优选的,所述的步骤(4)中,反萃钨/钼元素所用反萃剂为氨水、乙醇胺、氯化铵或碳酸氢氨溶液,浓度为1-5mol/L;反萃级数为2-5级,每级有机相与反萃剂溶液体积比为1:(3-5)。
[0033] 优选的,所述的步骤(4)中,用于萃取钒元素的萃取剂有效成分为三辛烷基叔胺(N235)或二(2-乙基己基)磷酸酯(P204),体积占5-20%;相调节剂为仲辛醇或葵醇,体积占5-20%;稀释剂为磺化煤油,体积占60-90%;萃取级数为2-5级,每级有机相与含钒溶液体积比为1:(3-5)。
[0034] 优选的,所述的步骤(4)中,反萃钒元素所用反萃剂为稀硝酸或双氧水溶液,浓度为0.5-2.0mol/L;反萃级数为2-5级,每级有机相与反萃剂溶液体积比为1:(3-5)。
[0035] 优选的,所述步骤(5)中,所用氨水溶液浓度为10-30%,液固质量比为(4-8):1。
[0036] 优选的,所述的步骤(5)中,干燥温度为60-90℃,干燥时间为2-12h;焙烧温度为450-600℃,焙烧时间为3-6h。
[0037] 优选的,所述的步骤(6)中,所用稀盐酸溶液体积浓度为2-8%。
[0038] 优选的,所述的步骤(6)中,所用氧化剂为双氧水或稀硝酸溶液,浓度为0.5-2.5mol/L。
[0039] 优选的,所述的步骤(6)中,干燥温度为60-90℃,干燥时间为2-12h;焙烧温度为450-600℃,焙烧时间为3-6h。
[0040] 本发明的有益效果:
[0041] 本发明以废弃SCR脱硝催化剂中钒、钨/钼和钛几种高附加值元素为目标,通过特定的回收工艺实现了对目标元素的高效全回收,工艺简单易行,二次污染小,钒、钨/钼和钛元素回收率均超过90%,回收所得V2O5和WO3/MoO3纯度达99.5以上,TiO2纯度达98.5%以上。主要通过以下几个方面来实现:
[0042] (1)在本发明提出的回收方法中涉及诸多化学反应过程,每个过程的效率直接关系到目标元素的回收率。本发明根据目标元素在废弃SCR脱硝催化剂中的存在形式和化学特性,优化实验条件,提升各步反应效率,尽可能降低了目标元素在转移过程中的损失。如在混合焙烧废弃催化剂粉末和Na2CO3或NaOH时,通过加水搅拌,优化了混合固体的均匀度和接触,使钒、钨/钼元素高效转为可溶性钠盐;而在浸出步骤使用NaOH溶液,不仅可以溶解可溶性的钒、钨/钼钠盐,对于未生成钠盐剩余的V2O5和WO3/MoO3也有一定的溶解效果,从而提升了钒、钨/钼元素的浸取率;同时,在提纯钒、钨/钼元素时,通过探索确定了最优的萃取剂、反萃剂以及实验条件,实现了钒、钨/钼元素在溶液、有机相、反萃剂之间的高效转移,损失率低于1%;此外,在钛、钒元素回收步骤中采用了水解法,在钨/钼元素回收步骤中采用了煮沸结晶法,同样具有效率高、损失小等优势,极为符合目标元素的化学特性。
[0043] (2)废弃SCR脱硝催化剂中除目标元素钒、钨/钼和钛外,还存在硅、铝、钙、钡、镁、硫、氯、汞、铅、砷等多种杂质元素,且回收阶段又会引入更多的杂质元素,高效除去杂质元素是回收产品纯度的保障。本发明回收方法中包含了十分高效的除杂步骤。在提纯钒、钨/钼元素步骤,本发明提出的萃取剂和反萃剂对于目标元素具有极高的选择性,在转移目标元素过程中携带的杂质元素极少,从而实现了杂质元素的高效去除。经过萃取和反萃,所得钒、钨/钼溶液杂质种类少且含量极低,十分利于后续目标元素的回收;同时,本发明提出的元素回收方法也较为适宜,如在水解法回收钛、钒元素中,由于剩余的其他杂质元素在该方法实验条件下不会发生水解,从而回收所得产品纯度极高。而在煮沸结晶法回收钨/钼元素前,高温焙烧的目的是除去硫元素,这是由于在前边过程中引入了大量硫元素,而硫元素不易通过萃取和反萃彻底去除,故通过高温焙烧可使后续冷却析出的固体中不含硫杂质而纯度更高;此外,在废弃催化剂预处理步骤的吹灰、焙烧,以及水解除硅、铝等步骤都有利于提升回收产品的纯度。
[0044] (3)本发明所提供的钒、钨/钼和钛回收方法分为预处理、元素分离、元素提纯以及元素回收四个阶段,方法清晰简易,所用试剂及工艺均极易实现工业上的大规模应用,且成本较低,对于烟气脱硝领域最为常见的V2O5-WO3/TiO2和V2O5-MoO3/TiO2催化剂均十分有效。

具体实施方式

[0045] 本发明提供了一种从废弃SCR脱硝催化剂中回收钒、钨/钼和钛元素的方法,下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明。
[0046] 实施例1
[0047] 实施例1描述了一种从废弃SCR脱硝催化剂中回收钒、钨和钛元素的方法,具体的步骤包括:
[0048] (1)废弃SCR脱硝催化剂的预处理
[0049] 取某电厂废弃平板式SCR脱硝催化剂(V2O5-WO3/TiO2),吹去表面积灰,通过震荡和敲击使催化剂与金属网板分离;收集脱落的催化剂,而后在450℃下焙烧12h;焙烧后将催化剂充分粉碎至200目以下,得到废弃催化剂粉末。
[0050] (2)钛元素与钒、钨元素的分离
[0051] 将废弃催化剂粉末与Na2CO3混合均匀,其中摩尔比Na:Ti=1.5:1,而后加入适量的水继续搅拌;充分干燥后,650℃焙烧10h得到烧结块;将烧结块粉碎至200目以下,在60℃加热和搅拌条件下用浓度为1mol/L的NaOH溶液重复浸取4次,每次液固质量比为10:1,浸取时间为2h;过滤得到富钛渣沉淀和同时含钒、钨元素的溶液。
[0052] (3)钛元素的回收
[0053] 将富钛渣粉碎至200目以下,用浓度为80%的浓硫酸溶液在180℃加热和搅拌条件下溶解富钛渣,得到TiO2浓度为200g/L的含钛浆液;停止搅拌,保持加热熟化5h;熟化结束后待温度降至100℃以下时,加入5%稀硫酸溶液,过滤得到TiO2浓度为100g/L的澄清稀钛液;取3倍质量的去离子水与钛液均预热至90℃,将钛液在15min内缓慢均匀加入至去离子水中,钛液全部加完后得到无色透明溶液;煮沸溶液,当出现大量白色沉淀时,停止加热和搅拌,静置30min后重新开启搅拌并加热煮沸2h,此过程需要补充水分以保持溶液体积相对稳定;过滤得到沉淀物质,充分水洗后于60℃干燥12h,最后经450℃焙烧后得到TiO2。
[0054] (4)钒、钨元素的分离和提纯
[0055] 用5%稀硫酸溶液调节上述步骤(2)所得溶液pH值至8.0,加热溶液至60℃,搅拌3h,过滤除去水解沉淀的硅、铝、钙等杂质元素,得到澄清溶液。
[0056] 用萃取剂萃取钨元素,其中萃取剂由5%仲碳伯胺(N1923)、5%异辛醇和90%磺化煤油组成,萃取级数为5级,每级有机相与水相体积比为1:3;用1mol/L的氨水溶液从有机相中反萃钨元素,得到含钨溶液,反萃级数为2级,每级有机相与反萃剂体积比为1:5。
[0057] 调节萃取钨后剩余溶液pH值至0.5,用萃取剂萃取钒元素,其中萃取剂由5%三辛烷基叔胺(N235)、5%仲辛醇和90%磺化煤油组成,萃取级数为5级,每级有机相与水相体积比为1:3;用0.5mol/L的双氧水溶液从有机相中反萃钒元素,得到含钒溶液,反萃级数为5级,每级有机相与反萃剂体积比为1:3。
[0058] (5)钨元素的回收
[0059] 蒸干上述步骤(4)所得含钨溶液,750℃焙烧剩余固体;在室温搅拌条件下,用体积浓度为10%的氨水溶液溶解焙烧所得固体,液固质量比为8:1;而后加热煮沸,直至剩余溶液刚刚覆盖容器底部;充分冷却,过滤得到从溶液中析出的钨酸的铵盐,乙醇清洗后于60℃干燥12h,最后经450℃焙烧得到WO3固体。
[0060] (6)钒元素的回收
[0061] 蒸干上述步骤(4)所得含钒溶液,在室温下慢慢加入体积浓度为2%的稀盐酸溶液直至固体完全溶解,得到澄清溶液;向溶液中慢慢滴加0.5mol/L的稀硝酸,使溶液变为稳定的红棕色;用2%稀盐酸溶液调节pH值至1.0,煮沸溶液,出现红色沉淀后继续煮沸1h;冷却后过滤得到水解沉淀,充分水洗后于60℃干燥12h,最后经450℃焙烧得到V2O5固体。
[0062] 通过实施例1,钒元素回收率可达92%,回收所得V2O5纯度为99.65%;钨元素回收率可达95%,回收所得WO3纯度为99.70%;钛元素回收率可达90%,回收所得TiO2纯度为98.90%。
[0063] 实施例2
[0064] 实施例2描述了一种从废弃SCR脱硝催化剂中回收钒、钼和钛元素的方法,具体的步骤包括:
[0065] (1)废弃SCR脱硝催化剂的预处理
[0066] 取某电厂废弃平板式SCR脱硝催化剂(V2O5-MoO3/TiO2),吹去表面积灰,通过震荡和敲击使催化剂与金属网板分离;收集脱落的催化剂,而后在650℃下焙烧2h;焙烧后将催化剂充分粉碎至200目以下,得到废弃催化剂粉末。
[0067] (2)钛元素与钒、钼元素的分离
[0068] 将废弃催化剂粉末与NaOH固体混合均匀,其中摩尔比Na:Ti=3:1,而后加入适量的水继续搅拌;充分干燥后,800℃焙烧3h得到烧结块;将烧结块粉碎至200目以下,在90℃加热和搅拌条件下用浓度为3mol/L的NaOH溶液重复浸取2次,每次液固质量比为4:1,浸取时间为2h;过滤得到富钛渣沉淀和同时含钒、钼元素的溶液。
[0069] (3)钛元素的回收
[0070] 将富钛渣粉碎至200目以下,用浓度为95%浓硫酸溶液在140℃加热和搅拌条件下溶解富钛渣,得到TiO2浓度为300g/L的含钛浆液;停止搅拌,保持加热熟化2h;熟化结束后待温度降至60℃以下时,加入5%稀硫酸溶液,过滤得到TiO2浓度为150g/L的澄清稀钛液;取6倍质量的去离子水与钛液均预热至98℃,将钛液在30min内缓慢均匀加入至去离子水中,钛液全部加完后得到无色透明溶液;煮沸溶液,当出现大量白色沉淀时,停止加热和搅拌,静置30min后重新开启搅拌并加热煮沸4h,此过程需要补充水分以保持溶液体积相对稳定;过滤得到沉淀物质,充分水洗后于90℃干燥2h,最后经750℃焙烧后得到TiO2。
[0071] (4)钒、钼元素的分离和提纯
[0072] 用5%稀硫酸溶液调节上述步骤(2)所得溶液pH值至11,加热溶液至90℃,搅拌0.5h,过滤除去水解沉淀的硅、铝、钙等杂质元素,得到澄清溶液。
[0073] 用萃取剂萃取钼元素,其中萃取剂由20%三辛烷基叔胺(N235)、20%磷酸三丁酯和60%磺化煤油组成,萃取级数为2级,每级有机相与水相体积比为1:5;用5mol/L的氨水溶液从有机相中反萃钼元素,得到含钼溶液,反萃级数为2级,每级有机相与反萃剂体积比为1:3。
[0074] 调节萃取钼后剩余溶液pH值至2.0,用萃取剂萃取钒元素,其中萃取剂由20%二(2-乙基己基)磷酸酯(P204)、20%仲辛醇和60%磺化煤油组成,萃取级数为2级,每级有机相与水相体积比为1:5;用2mol/L的稀硝酸溶液从有机相中反萃钒元素,得到含钒溶液,反萃级数为2级,每级有机相与反萃剂体积比为1:5。
[0075] (5)钼元素的回收
[0076] 蒸干上述步骤(4)所得含钼溶液,750℃焙烧剩余固体;在室温搅拌条件下,用体积浓度为30%的氨水溶液溶解焙烧所得固体,液固质量比为4:1;而后加热煮沸,直至剩余溶液刚刚覆盖容器底部;充分冷却,过滤得到从溶液中析出的钼酸的铵盐,乙醇清洗后于90℃干燥2h,最后经600℃焙烧得到MoO3固体。
[0077] (6)钒元素的回收
[0078] 蒸干上述步骤(4)所得含钒溶液,在室温下慢慢加入体积浓度为8%的稀盐酸溶液直至固体完全溶解,得到澄清溶液;向溶液中慢慢滴加2.5mol/L的双氧水溶液,使溶液变为稳定的红棕色;用8%稀盐酸溶液调节pH值至3.0,煮沸溶液,出现红色沉淀后继续煮沸1h;冷却后过滤得到水解沉淀,充分水洗后于90℃干燥2h,最后经600℃焙烧得到V2O5固体。
[0079] 通过实施例2,钒元素回收率可达93%,回收所得V2O5纯度为99.85%;钼元素回收率可达94%,回收所得MoO3纯度为99.80%;钛元素回收率可达91%,回收所得TiO2纯度为98.95%。
[0080] 实施例3
[0081] 实施例3描述了另一种从废弃SCR脱硝催化剂中回收钒、钨和钛元素的方法,具体的步骤包括:
[0082] (1)废弃SCR脱硝催化剂的预处理
[0083] 取某电厂废弃蜂窝式SCR脱硝催化剂(V2O5-WO3/TiO2),吹灰处理后,将催化剂于600℃下焙烧8h;再次吹灰,而后将催化剂充分粉碎至200目以下,得到废弃催化剂粉末。
[0084] (2)钛元素与钒、钨元素的分离
[0085] 将废弃催化剂粉末与Na2CO3混合均匀,其中摩尔比Na:Ti=2.5:1,而后加入适量的水继续搅拌;充分干燥后,800℃焙烧6h得到烧结块;将烧结块粉碎至200目以下,在90℃加热和搅拌条件下用浓度为1mol/L的NaOH溶液重复浸取4次,每次液固质量比为5:1,浸取时间为2h;过滤得到富钛渣沉淀和同时含钒、钨元素的溶液。
[0086] (3)钛元素的回收
[0087] 将富钛渣粉碎至200目以下,用浓度为95%浓硫酸溶液在150℃加热和搅拌条件下溶解富钛渣,得到TiO2浓度为240g/L的含钛浆液;停止搅拌,保持加热熟化4h;熟化结束后待温度降至90℃以下时,加入5%稀硫酸溶液,过滤得到TiO2浓度为120g/L的澄清稀钛液;取4倍质量的去离子水与钛液均预热至98℃,将钛液在30min内缓慢均匀加入至去离子水中,钛液全部加完后得到无色透明溶液;煮沸溶液,当出现大量白色沉淀时,停止加热和搅拌,静置30min后重新开启搅拌并加热煮沸3h,此过程需要补充水分以保持溶液体积相对稳定;过滤得到沉淀物质,充分水洗后于100℃干燥8h,最后经600℃焙烧后得到TiO2。
[0088] (4)钒、钨元素的分离和提纯
[0089] 用5%稀硫酸溶液调节上述步骤(2)所得溶液pH值至11,加热溶液至70℃,搅拌1h,过滤除去水解沉淀的硅、铝、钙等杂质元素,得到澄清溶液。
[0090] 用萃取剂萃取钨元素,其中萃取剂由20%仲碳伯胺(N1923)、10%异辛醇和70%磺化煤油组成,萃取级数为2级,每级有机相与水相体积比为1:3;用2mol/L的乙醇胺溶液从有机相中反萃钨元素,得到含钨溶液,反萃级数为2级,每级有机相与反萃剂体积比为1:3。
[0091] 调节萃取钨后剩余溶液pH值至1.0,用萃取剂萃取钒元素,其中萃取剂由15%二(2-乙基己基)磷酸酯(P204)、15%仲辛醇和70%磺化煤油组成,萃取级数为3级,每级有机相与水相体积比为1:3;用1.5mol/L的稀硝酸溶液从有机相中反萃钒元素,得到含钒溶液,反萃级数为3级,每级有机相与反萃剂体积比为1:3。
[0092] (5)钨元素的回收
[0093] 蒸干上述步骤(4)所得含钨溶液,750℃焙烧剩余固体;在室温搅拌条件下,用体积浓度为30%的氨水溶液溶解焙烧所得固体,液固质量比为8:1;而后加热煮沸,直至剩余溶液刚刚覆盖容器底部;充分冷却,过滤得到从溶液中析出的钨酸的铵盐,乙醇清洗后于60℃干燥8h,最后经550℃焙烧得到WO3固体。
[0094] (6)钒元素的回收
[0095] 蒸干上述步骤(4)所得含钒溶液,在室温下慢慢加入体积浓度为3%的稀盐酸溶液直至固体完全溶解,得到澄清溶液;向溶液中慢慢滴加1.5mol/L的双氧水溶液,使溶液变为稳定的红棕色;用3%稀盐酸溶液调节pH值至1.5,煮沸溶液,出现红色沉淀后继续煮沸1h;冷却后过滤得到水解沉淀,充分水洗后于70℃干燥9h,最后经550℃焙烧得到V2O5固体。
[0096] 通过实施例3,钒元素回收率可达95%,回收所得V2O5纯度为99.95%;钨元素回收率可达93%,回收所得WO3纯度为99.79%;钛元素回收率可达90%,回收所得TiO2纯度为98.83%。
[0097] 实施例4
[0098] 实施例4描述了又一种从废弃SCR脱硝催化剂中回收钒、钼和钛元素的方法,具体的步骤包括:
[0099] (1)废弃SCR脱硝催化剂的预处理
[0100] 取某电厂废弃蜂窝式SCR脱硝催化剂(V2O5-MoO3/TiO2),吹灰处理后,将催化剂于650℃下焙烧6h;再次吹灰,而后将催化剂充分粉碎至200目以下,得到废弃催化剂粉末。
[0101] (2)钛元素与钒、钼元素的分离
[0102] 将废弃催化剂粉末与NaOH固体混合均匀,其中摩尔比Na:Ti=3:1,而后加入适量的水继续搅拌;充分干燥后,800℃焙烧3h得到烧结块;将烧结块粉碎至200目以下,在60℃加热和搅拌条件下用浓度为2mol/L的NaOH溶液重复浸取2次,每次液固质量比为6:1,浸取时间为3h;过滤得到富钛渣沉淀和同时含钒、钼元素的溶液。
[0103] (3)钛元素的回收
[0104] 将富钛渣粉碎至200目以下,用浓度为85%浓硫酸溶液在160℃加热和搅拌条件下溶解富钛渣,得到TiO2浓度为300g/L的含钛浆液;停止搅拌,保持加热熟化3h;熟化结束后待温度降至80℃以下时,加入5%稀硫酸溶液,过滤得到TiO2浓度为150g/L的澄清稀钛液;取6倍质量的去离子水与钛液均预热至95℃,将钛液在25min内缓慢均匀加入至去离子水中,钛液全部加完后得到无色透明溶液;煮沸溶液,当出现大量白色沉淀时,停止加热和搅拌,静置30min后重新开启搅拌并加热煮沸3h,此过程需要补充水分以保持溶液体积相对稳定;过滤得到沉淀物质,充分水洗后于80℃干燥9h,最后经550℃焙烧后得到TiO2。
[0105] (4)钒、钼元素的分离和提纯
[0106] 用5%稀硫酸溶液调节上述步骤(2)所得溶液pH值至10,加热溶液至80℃,搅拌3h,过滤除去水解沉淀的硅、铝、钙等杂质元素,得到澄清溶液。
[0107] 用萃取剂萃取钼元素,其中萃取剂由20%仲碳伯胺(N1923)、10%磷酸三丁酯和70%磺化煤油组成,萃取级数为3级,每级有机相与水相体积比为1:4;用2mol/L的氨水溶液从有机相中反萃钼元素,得到含钼溶液,反萃级数为3级,每级有机相与反萃剂体积比为1:
4。
[0108] 调节萃取钼后剩余溶液pH值至1.0,用萃取剂萃取钒元素,其中萃取剂由20%三辛烷基叔胺(N235)、10%仲辛醇和70%磺化煤油组成,萃取级数为3级,每级有机相与水相体积比为1:3;用2mol/L的双氧水溶液从有机相中反萃钒元素,得到含钒溶液,反萃级数为3级,每级有机相与反萃剂体积比为1:3。
[0109] (5)钼元素的回收
[0110] 蒸干上述步骤(4)所得含钼溶液,750℃焙烧剩余固体;在室温搅拌条件下,用体积浓度为30%的氨水溶液溶解焙烧所得固体,液固质量比为4:1;而后加热煮沸,直至剩余溶液刚刚覆盖容器底部;充分冷却,过滤得到从溶液中析出的钼酸的铵盐,乙醇清洗后于80℃干燥6h,最后经500℃焙烧得到MoO3固体。
[0111] (6)钒元素的回收
[0112] 蒸干上述步骤(4)所得含钒溶液,在室温下慢慢加入体积浓度为4%的稀盐酸溶液直至固体完全溶解,得到澄清溶液;向溶液中慢慢滴加1mol/L的稀硝酸溶液,使溶液变为稳定的红棕色;用4%稀盐酸溶液调节pH值至1.5,煮沸溶液,出现红色沉淀后继续煮沸1h;冷却后过滤得到水解沉淀,充分水洗后于70℃干燥8h,最后经500℃焙烧得到V2O5固体。
[0113] 通过实施例4,钒元素回收率可达92%,回收所得V2O5纯度为99.86%;钼元素回收率可达92%,回收所得MoO3纯度为99.89%;钛元素回收率可达91%,回收所得TiO2纯度为98.93%。
[0114] 应理解,上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于供本领域技术人员了解本发明的内容并据以实施,并非具体实施方式的穷举,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明权利要求范围中。
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