廢棄催化劑回收研究進展

2017-12-16

德扑圈官网安卓下载對目前比較常見的選擇性還原回收方法(固化處理回收法、化學處理回收法)進行了分類及總結。主要介紹了回收廢棄脫硝催化劑的化學回收方法,包括酸浸出法、堿浸出法、焙燒法。對3種方法中的不同工藝進行分析和總結,通過對比分析,堿法回收工藝能回收鈦、釩、鎢、硅、鋁等多種元素,綜合性優于其他工藝。目前,針對研究工藝回收物質種類少,回收率低等問題,改進的堿法回收工藝路線有利于問題的解決,通過進一步優化堿法回收技術具有工業化前景。

脫硝催化劑

德扑圈官网安卓下载環境治理是近年來備受關注的問題,隨著國家對燃煤電廠排放指標的限制,為減少污染物排放量,大型燃煤電廠落實煤炭清潔高效利用行動計劃,發展高效燃煤發電和升級改造排放系統工程,目前我國燃煤電廠的超低排放達到排放標準,這得益于煙氣脫硝劑催化技術的應用。

德扑圈官网安卓下载將煙氣中濃度值高達2000~4700mg/m3的氮氧化物與氨氣在具有還原性催化劑的作用下選擇性地脫硝,使氮氧化物排放濃度限值在200~400mg/m3的范圍內,選擇性催化還原高效脫除氮氧化物成為脫硝的主要手段。從治理氮氧化合物改善環境角度考慮,發展具有重大意義。

在SCR催化劑工業化過程中,催化劑自身性能存在著局限性,SCR催化劑在煙氣中長時間的使用,復雜的煙氣成分對SCR催化劑表面及活性中心產生負面的影響,導致催化劑效率下降甚至失活。催化劑失活主要分為可逆失活和不可逆失活兩個方面,如堵塞失活可以通過水洗再生工藝、酸洗再生工藝、堿洗再生工藝、熱再生工藝處理,恢復催化劑活性為原來的50%以上。

德扑圈官网安卓下载如燒結、中毒、磨損等不可逆性失活無法再生,無法再生的催化劑將會廢棄。催化劑是SCR技術的核心,其主要組成是以TiO2為載體,V2O5為活性中心,WO3為助劑及硅、鋁等少量的氧化物。從SCR催化劑成分角度看,失活的SCR催化劑含有的釩被歸為有毒廢物質,鈦是新能源重要材料,鎢可作為軍事重要原料。

從資源綜合利用角度考慮,廢SCR催化劑回收成為循環再利用資源,具有節約資源和防止資源枯竭的重要意義。隨著國家對燃煤發電廠排放指標的限制力度增加,電廠還會增加SCR催化劑的需求量,因此廢催化劑量會逐年增加。

目前全國二十家SCR供應商供應量為17.8萬噸/年,已有1.1萬噸左右廢催化劑待處理。由于安裝模式采用2+1組合方式,首次投料兩層安裝,運行至三年后,在原有基礎上加裝第三層催化劑,第六年換下第一層催化劑,此后每兩年更換一層。據推測,到2020年會產生21885.15t的廢催化劑。

德扑圈官网安卓下载因此,如何解決和利用無法再生的失活SCR催化劑已經迫在眉睫,而將廢催化劑中重要組分鈦、釩、鎢回收利用,對環境保護和資源再利用來說很重要,不少學者已經對廢催化劑回收做了研究,針對廢催化劑中某種物質或某一元素回收,并未有一套完整的回收工藝,綜合回收其中的所有重要物質和回收產品如何應用。本文作者在前人大量實驗基礎上提出了一套系統的回收工藝設想,對廢催化劑回收技術的進一步改善,早日實現工業化具有重要指導意義。

1廢脫硝催化劑回收的主要方法

德扑圈官网安卓下载廢脫硝催化劑是在燃煤發電脫硝工藝生產過程中產生的一種固體無機廢棄物,其中含有大量鈦、鎢元素和一定量的硅、鋁元素,還含有少量的釩元素,其中釩被視為造成土壤、大氣及水體污染的有毒有害物質,必須進行回收。由于廢SCR催化劑屬于多種金屬氧化物混合型固體物質,一般對固體物質處理原則上遵循兩種回收方法,即固化處理和化學處理。

1.1固化處理回收法

固化處理是利用物理或化學的方法將有害的固體廢物與能聚結成固體的某種惰性基材混合,從而使固體廢物固定或包容在惰性固體基材中,使之具有化學穩定性或密封性的一種無害化處理技術。固化處理的工藝流程如圖1所示。對SCR催化劑預處理包括除塵、破碎、研磨、清洗。

脫硝催化劑

德扑圈官网安卓下载然后添加試劑與固體作用發生固化,試劑稱為固化劑。針對固化劑不同固化可分為水泥固化法、玻璃固化、熱固性材料固化,其中水泥固化法被用來處理SCR催化劑。固化后所形成的固體物質稱為固化體,對固化體處理有兩種方法,即填埋和加工利用。

1.2化學處理回收法

德扑圈官网安卓下载化學處理回收是基于SCR催化劑中組成物質的化學性質的差別,利用化學反應改變組成,使組分達到分離富集的目的,從而回收有用組分。如圖2所示,化學回收過程包括以下幾個步驟。

脫硝催化劑

德扑圈官网安卓下载(1)原料準備對SCR催化劑除塵、破碎、研磨、篩分,為后續做準備。

(2)SCR催化劑鈉鹽焙燒在SCR催化劑中加入鈉鹽(碳酸鈉、食鹽、苛性鈉、硫酸鈉等)在一定溫度和氛圍條件下,使SCR催化劑中的鎢、釩、鈦轉化為易浸鈉鹽的焙燒過程。

(3)浸出是溶劑選擇性地溶解原料中某組分的工藝過程。根據所用溶劑的不同分為酸性浸出法和堿性浸出法,根據壓力高低分為高壓浸出法和低壓浸出法,根據通入溶液中氧化還原性質分為氧化浸出和還原浸出。

德扑圈官网安卓下载(4)固液分離將廢SCR催化劑浸出液中的組分分開的單元操作,一般采用真空過濾法,脫水采用濃縮法和重力沉降法。

(5)凈化和精制從稀溶液中提取、分離、富集目標組分的單元操作。目前,對廢SCR催化劑回收常用離子交換法、有機溶劑萃取法和化學沉淀法。

2回收工藝及存在問題

2.1固化處理回收工藝

2.1.1水泥固化處理

陳穎通提出了一種廢處理方法,將廢催化劑磨成細粉與水泥、沙子和水混合并充分攪拌成混凝土,然后制作成澆注混凝土的模具。

2.1.2鐵礦粉固化處理

周昊等提出了一種廢SCR催化劑處理方法,對廢棄SCR煙氣進行破碎、研磨成粉末,催化劑粉末與鐵礦粉、熔劑、燃料、返礦和水混合,制粒得到燒結混合料用于高爐冶煉。從經濟方面的考慮對其進行直接回收處置,為解決廢脫硝催化劑逐年增加的關鍵問題,其中包括填埋場處理、退還給催化劑銷售商處理、用作建筑材料的添加劑、添加到燃料煤中混合燃燒、固廢焚燒。

綜上所述,直接固化處理廢催化劑方法仍存在不足,沒有完全無害化,其中某些貴重元素沒有有效回收,造成二次污染和浪費。

2.2原料酸浸出回收工藝

原料浸出回收工藝分為酸法和堿法兩種。酸法分為常壓浸出、氧化浸出和還原浸出3種方法。常壓酸法浸出是廢SCR催化劑與酸性試劑(鹽酸、硫酸、硝酸和草酸)作用的浸出方法,在浸出過程中低價的氧化物很難溶于酸溶液,加入具有氧化性的試劑的浸出過程稱為氧化酸浸。對于高價氧化物很難溶于酸液,加入一定量具有還原性試劑浸出過程為還原酸浸。

2.2.1酸法浸出

德扑圈官网安卓下载李力成等提出了常規酸浸漬回收廢催化劑中的五氧化二釩方法,首先將2g粒度為250~425μm的廢催化劑與50mL酸混合,離心12h后除去酸液,干燥后得提釩后樣品。對比了鹽酸、硫酸、硝酸和草酸4種常規酸對廢催化劑中五氧化二釩的提取效果。討論了酸種類、酸液濃度、浸出溫度對提取效果的影響及酸處理對廢催化劑結構的影響。

結果表明,隨溫度下降各種酸對釩的提取效果均降低。濃鹽酸浸出在80℃效果最好,提取率為72.9%,其次是濃硫酸提取釩64.4%,然后是草酸和硝酸提取率分別為67.3%、34.9%。同時,指出酸沒有改變廢SCR催化劑的晶型結,TiO2始終保持銳鈦礦型。

2.2.2還原酸浸-化學沉淀法

張兵兵等在稀硫酸浸出基礎上,將還原劑Na2SO3添加到質量分數為45%的H2SO4溶液中,與廢催化劑混合還原酸浸,過濾后獲得含釩的溶液,同時得到含鈦、鎢的濾渣,將含釩溶液進一步添加氫氧化鈉,采用化學沉淀法使溶液轉化成紅色沉淀V2O2(OH)4],在過量的氫氧化鈉和氧氣條件下將沉淀溶解形成溶液,選擇NH4Cl試劑加入溶液轉化為偏釩酸銨沉淀,然后烘培獲得五氧化二釩。

探索了影響五氧化二釩回收的因素,結果表明,還原酸浸反應的最佳條件為:反應溫度為100℃、反應時間為3h、液固比為2、n(Na2SO3)∶n(V2O5)=1.2,采用該方法回收廢催化劑,V2O5的回收率為87%,含量達95%以上。

綜上所述,還原酸法回收廢催化劑,V2O5回收率可達到87%,含量高于95%。五氧化二釩含量不能滿足商品化指標,兩種酸浸工藝僅僅對釩的回收率給予計算,沒有提及催化劑中含量較高的鎢和鈦的回收情況。硫酸價格低廉,設備腐蝕問題已解決。

硫酸濃度對回收率影響較大,稀硫酸的回收率可達87%,提取釩過程中,V2O5在強酸溶液中易形成可溶的(VO)2+,難溶的V5+被還原為V4+,說明酸性強弱是含釩化合物溶解度增加的主要原因。濃鹽酸浸出效果高是由于具有強的配位能力。但是會生成氯氣,氯氣屬于有毒有害危險品。

德扑圈官网安卓下载如果濃鹽酸處理工藝工業化,可以考慮后續工段進行堿處理,脫除氯氣轉化為鹽。同時,酸浸工藝并未提及鎢和鈦的回收情況。如果此方法實現工業化應用,需要解決鎢、鈦的分離問題,毋庸置疑,選擇合適的還原劑、沉淀劑、氧化劑提高釩的含量和回收率是面臨的一大挑戰,還有待進一步研究。

2.3原料堿浸出回收工藝

德扑圈官网安卓下载堿浸是堿性試劑選擇性溶解廢SCR催化劑中鎢和釩的過程,一般堿性試劑有NaOH、Na2CO3等,鹽浸是某些無機鹽的水溶液作浸出劑,廢SCR催化劑的浸出試劑為NaCl、NaClO3等。反應能力比酸性試劑弱,但是選擇性相對較強。堿浸廢催化劑后過濾可得鈦渣和主要含有鎢、釩的溶液。

德扑圈官网安卓下载根據分離方法不同可分為化學沉淀法、離子交換法和萃取法,實現鎢、釩溶液的分離,溶液中還含有少量的硅、鋁等雜質,分離之前可以通過調節溶液pH的方法生成不溶性沉淀進行回收,根據堿浸過程的條件和后續處理的方式不同,堿浸法分述如下。

2.3.1堿浸-化學沉淀法

陳穎敏等首先采用NaOH對廢SCR催化劑堿浸,溶解廢催化劑中的釩和鎢。其次選用化學沉淀法,選擇氫氧化鈣對溶解液進行鈣化沉淀凈化,得到3種鈣的沉淀物Ca3(VO4)2、CaWO4和CaCO3。通過甲酸選擇性將偏釩酸鈣轉化為含釩溶液,經過除雜,加入氨水,溶液中釩將以偏釩酸銨的形式沉淀出來,加入鹽酸轉化為鎢酸,經過灼燒,最終生成三氧化鎢。

明析了堿浸過程的最佳條件:NaOH質量分數為25%,固液比1∶7,催化劑粒徑125~180μm,溫度60℃,浸出時間60min,此時釩的浸出效率達93%。在溫度30℃、pH=5、固液比1∶5、反應時間40min條件下,甲酸選擇性沉淀分離釩,最大浸出率94.88%。廢SCR催化劑中的主要金屬鈦、釩和鎢,回收率分別為92.15%、85.21%和75.42%。

2.3.2改進的堿浸-化學沉淀法

唐丁玲等改進了堿浸-化學沉淀法回收工藝,由于堿浸后的過濾液中組成復雜,為了獲得純度較高的鎢和釩浸出液,所以在富集鎢和釩之前,采用調節溶液酸堿度脫除硅、鋁雜質,而后采用化學試劑CaCl2沉淀富集鎢和釩。結果表明,在氫氧化鈉7.5mol/L,溫度100℃、固液比5∶1、時間3h條件下,鎢和釩浸出率分別為91.68%、93.48%。在pH調整在9.5左右,鋁可完全除去,硅可去除88.34%。9.64mol的氯化鈣,反應溫度為90℃,反應時間為30min條件下,釩、鎢的沉淀率分別為99.89%、98.9%。


2.3.3堿浸-離子交換法

WU等提出了用堿浸-離子交換法回收廢中的鎢。分別對堿浸濃度、催化劑比例、溫度、粒度大小和浸出時間等影響因素進行研究,得出了堿浸的最佳條件為:NaOH與催化劑質量比為0.3kg/kg、礦漿濃度為3%,堿浸溫度為70℃,顆粒的平均粒度為74μm,浸出時間為30min。

德扑圈官网安卓下载堿浸后通過強堿性陰離子交換樹脂分離釩、鎢,釩和鎢浸出率分別為87%、91%。在1molNaCl和0.5molNaOH混合溶液體系中,使用強堿性陰離子交換樹脂可以浸出濃度為8.4g/L純度為98%的鎢。

2.3.4加壓堿法浸出

LEE等提出了加壓堿浸-浸出回收廢SCR催化劑(70.9%TiO2、7.73%WO3、1.23%V2O5)中的鎢和釩。將粒度為50~150μm的廢SCR催化劑與鈉鹽溶液(NaOH、Na2CO3、NaClO3)混合,混合后在密閉加壓反應器內堿浸鎢和釩,鎢和釩分別以偏釩酸鈉(NaVO3)和鎢酸鈉(Na2WO4)兩種鈉鹽形式浸出。

德扑圈官网安卓下载考察了浸出溫度、浸出壓力、鈉鹽濃度、廢脫銷催化劑(g)與鈉鹽溶液(mL)比等因素對浸出的影響。結果表明,溫度控制在250℃、壓力控制在80atm、濃度為3mol/L、廢脫銷催化劑(g)與鈉鹽溶液(mL)比0.4%,釩和鎢浸出率分別為90.1%、98.6%。

KIM等提出了在鈉鹽中加入添加劑,采用相同的方法對組分含量相同的廢SCR催化劑進行研究,考察了反應溫度、時間、NaOH濃度、添加劑種類和濃度、液固比(L/S)因素對浸出的影響。同時,還考察了鎢的沉淀轉化為鎢酸銨的影響因素。

德扑圈官网安卓下载結果表明,0.2mol/L碳酸鈉作為添加劑、液固比大于5、濃度為0.2mol/L氫氧化鈉、堿浸時間1h,釩和鎢的浸出率分別為86.6%、99.9%。CaCl2作為沉淀劑,鎢和釩的沉淀率分別為49.7%~99.4%、65.5%~89.7%。Ca(OH)2作為沉淀劑,鎢和釩的沉淀率分別為7.73%、98.6%。MaCl2和NH4OH混合可提高鎢酸銨的純度。

2.3.5堿浸-合成法

HUO等采用廢SCR催化劑直接制備光催化材料BiVO4/Bi2WO6,首先將催化劑進行研磨預處理,使粒度小于200μm的顆粒與濃度為5mol/L的氫氧化鈉混合,固液比為1∶5,在393K加熱3h,過濾除去鈦渣得到濾液,得到的濾液通過水熱法與Bi(NO3)3˙5H2O反應,制備得到光催化材料BiVO4/Bi2WO6。

德扑圈官网安卓下载綜上所述,堿法工藝分離處理手段多樣化,堿法回收物質種類較多,除重要的鈦、鎢、釩以外還回收了硅、鋁物質。無論從回收率角度和工藝優化程度角度看,堿浸法都優于酸浸法,生成雜質少,設備腐蝕比酸小。但是堿浸過程堿的用量消耗較大,而且濃縮過程會有大量鈉鹽析出。

德扑圈官网安卓下载同時,鎢和釩在浸出過程中會產生價態改變,在水中形成不同的團簇,不利于鎢和釩的全部回收。可以看出改進的堿浸-化學沉淀法獲得鎢、釩、鈦的回收率和純度都比較高。鋁可以完全除去,硅的除去率還有待提高。因此堿法回收流程可以作為工業化的基礎,對所得物質產品分類處理,簡化操作流程,減少堿液使用量,減少過濾環節,還需進一步優化。

2.4原料焙燒回收工藝

德扑圈官网安卓下载SCR催化劑鈉鹽焙燒:在一定溫度和氛圍條件下,向廢SCR催化劑中加入鈉鹽(碳酸鈉、食鹽、苛性鈉、硫酸鈉等)使廢SCR催化劑中的鎢、釩、鈦轉化為易浸的鈉鹽溶液。

2.4.1焙燒-水浸出法

德扑圈官网安卓下载LEE等采用堿金屬化合物(NaOH、Na2CO3)焙燒-水浸法,首先將廢SCR催化劑(71.8%TiO2、7.73%WO3、1.23%V2O5)與堿金屬化合物混合形成混合物,然后,在回轉爐中對混合物進行焙燒得到偏釩酸鈉(NaVO3)和鎢酸鈉(Na2WO4)。將化合物中注入蒸餾水后過濾得到偏釩酸根離子(VO-3)和鎢酸根離子(WO2-4)。實驗探索了堿金屬化合物與廢催化劑質量比、焙燒溫度、廢催化劑粒度、過濾溫度等因素對VO-3、WO2-4浸出率的影響。

KIM等采用鈉化焙燒-水浸出法對SCR催化劑(1.23%V、7.73%W)進行回收,過濾液為釩和鎢的鈉鹽溶液。結果表明,堿金屬化合物與顆粒粒度為54μm的廢催化劑混合,其混合質量比為5時,在850℃下焙燒120min,然后40℃下水浸30min條件下,可獲得46%的釩和92%的鎢。

2.4.2超聲焙燒-水浸出法

德扑圈官网安卓下载張琛等采用超聲強化碳酸鈉焙燒-水浸出工藝,超聲強化浸出的最佳工藝條件為:超聲時間90min,液固比12∶1,超聲功率500W,最終V和W的浸出率分別為89.01%和96.05%。即利用超聲空化作用,引起一系列的物理化學效應,在浸出過程中,力圖彌補傳統浸出方式下浸出時間長、浸出率低等不足。

2.4.3超聲焙燒-水浸萃取法

張琛在超聲強化碳酸鈉焙燒-水浸出工藝基礎上,采用有機溶劑萃取凈化法對SCR催化劑中釩和鎢進行分離,對比了組合A/B萃取劑和單一萃取劑LIX63、ALAMINE336、P204、N263對鎢和釩的萃取效果。結果表明,在萃原液初始pH為5.7,萃取劑體積比A∶B=1∶1,用1.5mol/LNaOH溶液作為反萃劑,三級逆流萃取模式條件下,鎢和釩的萃取率為5.9%、91.4%。

2.4.4焙燒-稀硫酸浸出法

賈勇等采用碳酸鈉混合焙燒-稀硫酸浸出法對廢催化劑(80.2%TiO2、3.07%WO3、1.50%V2O5)中的鎢和釩進行回收,當m(Na2CO3)/m(催化劑)=1.2,焙燒時間為3h,焙燒溫度為800℃時,可得到四方晶型穩定結構混合物,然后與濃度為2%硫酸,按液固比為8∶1混合,在浸出溫度為80℃,浸出時間為4h的條件下,鎢和釩的浸出率可分別高達99.08%、98.49%。

2.4.5焙燒-合成法

SANG采用兩類電廠廢SCR催化劑重新合成SCR催化劑,一類來自燃煤電廠廢SCR催化劑,另一類來自天然氣電廠廢SCR催化劑,后者釩的含量較高。采用Na2CO3焙燒-水浸法,將煤電廠廢催化劑與Na2CO3混合后在700~800℃下焙燒,水浸后向濾液中加入氯化銨,得到一次沉淀偏釩酸銨,分離出釩。后加入氯化鈣獲得二次沉淀鉬,最后剩余液為氧化鋁。

德扑圈官网安卓下载將濾餅粉碎用0.1mol/LHNO3和NH4OH洗后水洗干燥得到含鈦粉末(C粉末)。對來自天然氣廠的廢與H2C2O4、HNO3、NH4OH酸洗過濾干燥獲得釩和含鈦、鎢粉末(L粉末)。將獲得粉末與W/TiO2按一定比例三者干法混合,再與質量分數1%V2O5濕法混合擠壓成型干燥熱處理。C粉末含量25%、W/TiO2含量50%和L粉末含量25%時,在此工況條件下合成的SCR催化劑脫硝效果最佳,可達到新催化劑的80%。

綜上所述,對于焙燒稀硫酸法要比焙燒水浸法好,這一方法可使鎢和釩浸出率達到99%左右,與酸法和堿法對比,焙燒法能耗大,而且,使用酸會產生污染環境氣體如二氧化硫、氯氣等。但是焙燒法浸出效率高、操作簡單等特點,如果對焙燒法進一步優化,尾氣和熱能回收利用,提高產品回收率,可以考慮作為未來的工業化工藝。

3機理分析

3.1動力學分析

德扑圈官网安卓下载唐丁玲等提出了通過動力學實驗設計、探討和分析浸出反應機理及控制步驟,從而優化浸出條件的研究。作者認為堿浸過程生成的難溶性鈦酸鹽,與催化劑中其他惰性成分形成一層牢固的灰殼。在堿浸過程中顆粒的外形和尺寸均無明顯變化。因此,浸出過程動力學滿足生成產物為固態并附于未反應核上的核收縮模型。

對于反應過程中生成固體膜或難浸出固體殘留物的浸出過程,被認為其符合核收縮模型。研究表明,氫氧化鈉濃度、堿浸溫度對氧化鎢堿浸效率有非常大的影響,尤其是對釩的回收過程,低濃度和低溫度可提高釩的收率。采用核收縮模型與固膜擴散控制過程原理對V2O5、WO3浸出反應進行模擬,隨著溫度的升高,V2O5、WO3的浸出效率增加。

德扑圈官网安卓下载最后得出在7.5mol/L氫氧化鈉濃度、100℃浸取溫度、固液質量體積比5∶1、3h浸出時間的條件下,V2O5、WO3浸出效率分別可以達到93.48%、91.88%。李啟超采用酸浸法對廢動力學過程進行研究,針對攪拌速率、固液比、硫酸濃度、溫度參數建立動力學方程。催化劑顆粒的外擴散阻力達到最小,隨著浸出溫度、硫酸濃度和浸出時間的増加,釩的浸出率逐漸增加,而隨著固液比的增加,釩的浸出率逐漸減小。

采用描述溶液中的結晶動力學過程的AVRAMI方程而非收縮核模型,能很好地闡述釩浸出過程,受固相內擴散控制,其表觀活化能為5.90kJ/mol。同時針對釩和鎢在NaOH溶液中的常壓浸出過程,同樣適用此模型,均受固相內擴散控制,其表觀活化能分別為16.91kJ/mol和19.95kJ/mol。

德扑圈官网安卓下载張琛在碳酸鈉焙燒-水浸法研究的基礎上,利用超聲增強對廢SCR催化劑中的釩和鎢浸出作用,研究超聲浸出時間、超聲功率、液固比對釩和鎢浸出的影響,描述超聲強化浸出過程的機理同時建立浸出的STUMM動力學模型方程。

德扑圈官网安卓下载在硫酸浸出基礎上,利用微波強化建立相同的STUMM動力學方程,活化能Ea=24.57kJ/mol,浸出過程主要受界面傳遞和固膜擴散過程的控制,超聲浸出的最佳工藝條件為:超聲時間90min、液固比12∶1、超聲功率500W,最終V和W的浸出率可達到89.01%、96.05%;廢SCR催化劑中V、W的超聲水浸動力學符合,其中V的溶解反應屬于一級反應,W的溶解反應屬于二級反應。

3.2熱力學分析

劉子林等從熱力學角度分析了溫度和碳酸鈉兩種因素對鎢和釩浸出率的影響,探索了Na2CO3加入量、焙燒溫度、焙燒粒度、焙燒時間等因素在不同動力學下釩和鎢的浸出情況。利用熱力學軟件HSCCHEMISTRY計算了焙燒過程,并得到相應的相圖,解釋了物相生成與轉化情況。

德扑圈官网安卓下载從理論和實驗上探究了失效SCR催化劑鈉化焙燒過程的機理。探索得出最佳條件為:質量分數30%的Na2CO3、焙燒溫度為800℃、焙燒粒度為75~100μm、焙燒時間為2~2.5h,鎢和釩的回收率分別達到90.07%和82.63%。

3.3經濟學分析

陳穎敏等采用焙燒-酸浸工藝對SCR廢棄催化劑鈦進行回收,從經濟學角度對工藝的成本、產品產值、設備投資3方面進行估算。計算結果表明,內部回收率(IRR)可達28%,銷售凈利潤率為11%,資產凈利潤22%,具有較好的回收利用價值。

Na2CO3與廢棄催化劑質量比為3.8,在700℃焙燒3.5h,熟料水浸熱水效果較好,用80mL去離子水加熱,溫度控制在80℃,充分攪拌后靜置2h,銳鈦礦型TiO2回收率達到92.15%,產物純度為96.28%,比表面積為19.14m2/g,孔容0.440mL/g,孔徑為0.8~1.5nm,粒徑為18nm,此鈦礦型既可作為合成催化劑的基材,還可作為消光劑用于造紙、紡織和化學纖維行業。

4結論與展望

綜上所述,由于中V2O5的劇毒性,貴金屬V、W的資源稀缺,它們價格也相對較高,因此從政策和經濟的角度出發,堆放或填埋均不是合理的廢催化劑處理方式。浸出法中酸浸回收比較單一,而且濃鹽酸提取釩后會產生氯氣,污染環境,需進一步優化工藝。堿法處理不但可以脫除氯氣,還可對堿液進行循環利用。

德扑圈官网安卓下载浸出法中堿法工藝回收效果比較好,回收的物質相對較多,可以回收重要的鈦、鎢、釩,還可回收硅、鋁。而且,堿法相對酸法浸出率較高,是主流的廢脫硝催化劑回收技術,但是,其后續的V、W的回收工藝較為復雜,酸、堿的消耗量比較大。雖然焙燒回收法能耗高,設備要求高,但是相比酸、堿法工藝,焙燒法回收率高。

因此,改進的堿浸-化學沉淀法和焙燒硫酸法可以考慮工業化。如果此方法作為工業化工藝,還需針對回收工藝存在的缺陷,探索低溫反應、減少酸堿量、水量、縮短工藝流程等方法降低能耗,并且能夠提高回收物質的浸出率的工藝流程。從強化工藝、高效回收利用、清潔生產3個方面考慮,按照回收產品的性質和用途需要精細設計,優化出一條綜合廢SCR脫硝催化劑回收工藝,早日實現工業化。



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