一种废弃SCR脱硝催化剂回收制备钛钨粉的方法及应用技术

本发明专利技术涉及一种废弃SCR脱硝催化剂回收制备钛钨粉的方法，所述方法包括如下步骤：预处理废弃SCR脱硝催化剂，得到预处理废催化剂粉体；使用硫酸活化处理预处理废催化剂粉体，降温、稀释后，得到粗活化浆液；去除粗活化浆液中的玻璃纤维，得到净化活化浆液；加热处理净化活化浆液，得到重构浆料；过滤重构浆料，得到固相产物与滤液；依次对固相产物进行洗涤、干燥与煅烧处理，得到钛钨粉产品。所述方法将废SCR脱硝催化剂转化为钛钨粉，整体工艺过程简单，避免了分步提取Ti、W金属组分所造成的工艺复杂、成本高等问题，且Ti、W的回收率超过97％，所得钛钨粉产品满足行业指标要求，可完全替代新鲜钛钨粉用于SCR催化剂的生产。

Method and Application of Recovering Ti-W Powder from Waste SCR Denitrification Catalyst

The invention relates to a method for recovering titanium-tungsten powder from scrap SCR denitrification catalyst. The method comprises the following steps: pretreatment of scrap SCR denitrification catalyst to obtain pretreated scrap catalyst powder; pretreatment of scrap catalyst powder with sulfuric acid activation to obtain crude activated slurry after cooling and dilution; removal of glass fibers from crude activated slurry to obtain purified activated slurry. The reconstructed slurry was obtained by heating, purifying and activating slurry, filtering reconstructed slurry, and solid phase products and filtrate were obtained. The solid phase products were washed, dried and calcined in turn to obtain titanium-tungsten powder products. The method converts waste SCR denitrification catalyst into titanium-tungsten powder. The overall process is simple, avoiding the problems of complex process and high cost caused by the step-by-step extraction of Ti and W metal components, and the recovery of Ti and W exceeds 97%. The obtained titanium-tungsten powder products meet the requirements of industry indicators and can completely replace fresh titanium-tungsten powder for the production of SCR catalyst.

【技术实现步骤摘要】
一种废弃SCR脱硝催化剂回收制备钛钨粉的方法及应用
本专利技术属于固废回收领域，涉及一种催化剂回收利用的方法，尤其涉及一种废弃SCR脱硝催化剂回收制备钛钨粉的方法及应用。
技术介绍
我国废弃SCR脱硝催化剂产生量约20余万m3/年，2016年已被纳入危险废物进行管理。其主要组分包括80～85wt％TiO2、0.5％～1.5wt％V2O5、5～10wt％WO3，以及SiO2、Al2O3等结构辅助成分。实现废弃SCR脱硝催化剂循环利用，不仅具有显著的有价资源回收经济效益，也将显著减少SCR脱硝催化剂的生产成本。对于废弃SCR脱硝催化剂，目前主要采用两类技术进行处理，即直接再生技术和回收技术。直接再生技术是针对外观、物理结构完好的催化剂，通过对催化剂进行清污、清堵及孔道疏通、活性成分植入等方法恢复其活性，达到循环使用的目的。但采用这一方法循环1-3次后，催化剂将达到其机械寿命，从而彻底报废。对于发生物理磨损而无法直接再生，以及达到机械寿命而彻底报废的废催化剂，只能采用回收技术，通过回收其中的Ti、W、V等有价组分实现资源化利用。当前，直接再生技术难度较小，相对成熟。而回收技术尚处于开发试验阶段。通过分析已公开报道的回收技术发现，现有技术大多采用Ti、W、V等金属组分分别回收的路线。例如，通过钠化焙烧-浸出或碱直接浸出等方法将V、W组分以及Si、Al等杂质转化为可溶性盐进入液相，再通过化学沉淀或萃取的方式从中分别提取V、W得到相应产品；Ti组分作为渣相用于生产TiO2或偏钛酸。采用这一路线的已公开专利包括CN107419104A、CN106048320A、CN107628642A等。或者采用酸介质提钒，然后再通过碱浸提钨的路线，如CN107416902A、CN104384167A、CN105905945A等。这些方法的共同点在于将废催化剂中的Ti、W、V等金属组分视为不同种类的有价资源而加以回收，流程复杂、成本高，且酸、碱介质交替使用，造成较大的介质损耗以及含盐废水的产生。SCR催化剂主要由载体钛钨粉、活性组分V2O5以及玻纤等成型助剂构成。如能将废催化剂中的活性组分V2O5、毒害组分以及玻纤等与载体钛钨粉相互剥离，并实现钛钨粉元素成分、晶粒结构与尺寸、比表面积、孔道结构等指标的调控，使其达到新鲜钛钨粉的性能要求，就能够完全替代新鲜钛钨粉用于SCR催化剂生产，构建废催化剂的闭路循环模式。这一利用方式不仅能够实现危废的低成本、高值化利用，而且显著降低了Ti、W等金属资源的消耗。
技术实现思路
本专利技术针对物理结构已经发生破碎、无法实现再生的废弃SCR脱硝催化剂，提供了一种废弃SCR脱硝催化剂回收制备钛钨粉的方法，解决了现有废催化剂回收工艺流程复杂、成本高的问题，所述方法制备得到的钛钨粉产品能够完全替代新鲜钛钨粉返回至SCR催化剂生产过程中，实现了废催化剂的循环利用。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种废弃SCR脱硝催化剂回收制备钛钨粉的方法，所述方法包括如下步骤：(1)预处理废弃SCR脱硝催化剂，得到预处理废催化剂粉体；(2)使用硫酸活化处理步骤(1)所得预处理废催化剂粉体，降温、稀释后，得到粗活化浆液；(3)去除步骤(2)所得粗活化浆液中的玻璃纤维，得到净化活化浆液；(4)加热处理步骤(3)所得净化活化浆液，得到重构浆料；(5)过滤步骤(4)所得重构浆料，得到固相产物与滤液；(6)依次对步骤(5)所得固相产物进行洗涤、干燥与煅烧处理，得到钛钨粉产品。本专利技术提供的废弃SCR脱硝催化剂回收制备钛钨粉的方法，工艺流程简单，便于操作，能够有效回收物理结构已经发生破碎、无法实现再生的废弃SCR脱硝催化剂中的钛、钨组分，回收制备得到的钛钨粉能够完全替代新鲜钛钨粉返回至SCR催化剂生产过程中，实现了废催化剂的循环利用。优选地，所述步骤(1)所述预处理包括如下步骤：步骤(1)所述废弃SCR脱硝催化剂经过筛分后加入到稀硫酸中，在超声条件下浸泡，烘干、研磨后得到预处理废催化剂粉体。筛分可以去除废弃SCR脱硝催化剂中夹杂的积灰，超声条件下浸泡可以除去催化剂表面附着的K、Fe、Na等催化剂毒害组分。优选地，所述预处理废催化剂粉体的粒径为100-400目，例如可以是100目、150目、200目、250目、300目、350目或400目，优选为150-300目。优选地，所述稀硫酸的质量分数为0.3-15wt％，例如可以是0.3wt％、0.5wt％、1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％或15wt％，优选为0.5-10wt％。优选地，步骤(2)所述硫酸的浓度为68-90wt％，例如可以是68wt％、70wt％、75wt％、80wt％、85wt％或90wt％，优选为70-85wt％。预处理废催化剂粉体加入到硫酸中，在机械搅拌下进行活化反应，反应结束后降温，然后向反应器中加水，在搅拌下对反应物料进行稀释，得到粗活化浆液。优选地，步骤(2)所述硫酸所含纯硫酸的质量与步骤(2)所述预处理废催化剂粉体的质量比为(1-5):1，例如可以是1:1、2:1、3:1、4:1或5:1，优选为(2-4):1。优选地，步骤(2)所述活化处理的温度为130-180℃，例如可以是130℃、140℃、150℃、160℃、170℃或180℃，优选为140-170℃。优选地，步骤(2)所述活化处理的时间为10-200min，例如可以是10min、20min、30min、40min、50min、60min、70min、80min、90min、100min、110min、120min、130min、140min、150min、160min、170min、180min、190min或200min，优选为30-180min。本专利技术通过控制活化处理的条件，可将预处理废催化剂粉体中大部分的Ti、W组分溶解至液相，其中钛元素与钨元素的浸出率可以达到80％以上。优选地，步骤(2)所述降温后的温度为80-120℃，例如可以是80℃、90℃、100℃、110℃或120℃，优选为90-120℃。优选地，步骤(2)所述稀释为用水稀释。优选地，步骤(2)所述稀释用水的质量与步骤(2)所述预处理废催化剂粉体的质量比为(7-15):1，例如可以是7:1、8:1、9:1、10:1、11:1、12:1、13:1、14:1或15:1，优选为(8-12):1。优选地，步骤(3)所述去除玻璃纤维的方法包括过滤和/或水力旋流。粗活化浆液中的液相成分主要是游离态硫酸和Ti、W的硫酸盐，固相主要为未反应的废催化剂颗粒和玻璃纤维等杂质。基于两者颗粒尺寸的差异，将粗活化浆液经过200-500目筛网实现两者的分离。未反应的催化剂颗粒和活化液一起穿过筛网作为净化活化浆液备用，而颗粒较大的玻纤则被截留。另外，基于未反应的废催化剂颗粒和玻璃纤维沉降性能的不同，也可以采用水力旋流的方法，底流经过过滤后得到的液相与溢流混合作为净化活化浆液。两种方法可根据产品要求分别使用或结合使用。优选地，所述过滤的滤网目数为200-500目，例如可以是200目、250目、300目、350目、400目、450目或5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种废弃SCR脱硝催化剂回收制备钛钨粉的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)预处理废弃SCR脱硝催化剂，得到预处理废催化剂粉体；(2)使用硫酸活化处理步骤(1)所得预处理废催化剂粉体，降温、稀释后，得到粗活化浆液；(3)去除步骤(2)所得粗活化浆液中的玻璃纤维，得到净化活化浆液；(4)加热处理步骤(3)所得净化活化浆液，得到重构浆料；(5)过滤步骤(4)所得重构浆料，得到固相产物与滤液；(6)依次对步骤(5)所得固相产物进行洗涤、干燥与煅烧处理，得到钛钨粉产品。

【技术特征摘要】
1.一种废弃SCR脱硝催化剂回收制备钛钨粉的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)预处理废弃SCR脱硝催化剂，得到预处理废催化剂粉体；(2)使用硫酸活化处理步骤(1)所得预处理废催化剂粉体，降温、稀释后，得到粗活化浆液；(3)去除步骤(2)所得粗活化浆液中的玻璃纤维，得到净化活化浆液；(4)加热处理步骤(3)所得净化活化浆液，得到重构浆料；(5)过滤步骤(4)所得重构浆料，得到固相产物与滤液；(6)依次对步骤(5)所得固相产物进行洗涤、干燥与煅烧处理，得到钛钨粉产品。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)所述预处理包括如下步骤：步骤(1)所述废弃SCR脱硝催化剂经过筛分后加入到稀硫酸中，在超声条件下浸泡，烘干、研磨后得到预处理废催化剂粉体；优选地，所述稀硫酸的质量分数为0.3-15wt％，优选为0.5-10wt％。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述预处理废催化剂粉体的粒径为100-400目，优选为150-300目。4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述硫酸的浓度为68-90wt％，优选为70-85wt％；优选地，步骤(2)所述硫酸所含纯硫酸的质量与步骤(2)所述预处理废催化剂粉体的质量比为(1-5):1，优选为(2-4):1。5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述活化处理的温度为130-180℃，优选为140-170℃；优选地，步骤(2)所述活化处理的时间为10-200min，优选为30-180min；优选地，步骤(2)所述降温后的温度为80-120℃，优选为90-120℃；优选地，步骤(2)所述稀释为用水稀释；优选地，步骤(2)所述稀释用水的质量与步骤(2)所述预处理废催化剂粉体的质量比为(7-15):1，优选为(8-12):1。6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述去除玻璃纤维的方法包括过滤和/或水力旋流；优选地...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兴瑞，李会泉，王晨晔，陈艳，赵晨，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11