一种沉锂母液制备生产硫酸用的铷铯钒催化剂及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种沉锂母液制备生产硫酸用的铷铯钒催化剂及制备方法，包括以下生产流程：硅藻土预处理、钒水制备、精制钾铷铯溶液混合配料、挤条成型、干燥与煅烧。催化剂质量比组分为：氧化铷4.50～6.50wt.％、氧化铯2.56～3.83wt.％、五氧化二钒6.00～8.65wt.％、氧化钾5.50～10.15wt.％、氧化钠0.55～2.00wt.％，其余部分为硅藻土。催化剂中大部分组分铷、铯、钠、钾均为锂云母提锂过程中所得的副产物，大大降低了铷铯钒催化剂的生产成本，实现锂云母资源综合利用。本发明专利技术制得的催化剂具有更低的起燃温度和更高的活性，比传统的钒催化剂具有更好的催化转化性能，使SO2低温条件下充分转化为SO3。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及催化
，具体涉及沉锂母液制备生产硫酸用的新型铷铯钒催化 剂，特别是低温生产硫酸用的新型铷铯钒催化剂的方法。
技术介绍
硫酸是一种重要的无机化工原料，商用硫酸基本采用接触法生产。钒触媒是接触 法硫酸生产的核心，制约着SO2转化为SO3效率，是硫酸生产的关节环节，转化率低不仅仅直 接影响公司硫酸产量和成本，同时对尾气排放需投入大量资金设备与人员管理，以控制SO2排放造成环境污染。 传统工业硫酸催化剂使用温度在600°C以下，低温型催化剂温度窗口为390~ 440°C，中温型催化剂温度窗口为420~600°C，并且催化活性不稳定，操作温度范围狭窄， 由于一次吸收转化率偏低，尾气不能直接排放，因此多采用两转两吸法制备工业硫酸，造成 工艺复杂、能耗大、投入成本大的缺点。同时，传统催化剂还具有对SO2转化浓度范围狭窄的 缺点，浓度过低时由于催化剂转化率低，需要外加热量，提高转化温度才能增大SO2R化率， 从而增大能耗，提高了生产成本。当SO2浓度过高时，经过两转两吸处理后SO 2含量仍高于 排放标准，因此必须转化前通入冷空气稀释，增加了硫酸生产的能耗和设备投资。因此，采 用高活性的低温型催化剂可以提高SO2转化率，在不增加设备投资，SO2浓度范围较宽的情 况下实现一转一吸流程即可达到国家尾气排放标准。 以碱金属盐做助催化剂，以五氧化二钒为主催化剂所组成的新型催化剂是一种低 温型高活性催化剂。二十世纪以来，通过科研人员的不断努力，将传统的钾钒催化剂逐渐扩 展为钠钾钒催化剂、钾铯钒低温型催化剂，而以铯作为助催化剂效果显著，但由于铯属于稀 有金属，产量低、价格昂贵限制了铯钒催化剂的进一步发展与推广应用。同时也要对碱金属 铷应用于催化剂的研宄，由于铷铯具有相似化学性质，多领域采用铷代替铯，并且催化效果 更好，但由于铷至今未发现单独矿床，铷资源量少，导致铷价格高于铯，从而限制了铷应用 于钒催化剂，至今未能开发出钾铷铯的催化剂。 为了解决日益严重的环境问题，控制硫酸厂尾气中SO2的排放浓度，研制新型低温 铷铯钒催化剂已迫在眉睫，同时充分利用江西锂云母矿中富含的铷铯资源，对提锂后所得 部分钾铷铯混合溶液进行充分利用，一方面缩短了催化剂的工艺流程，另一方面研制高活 性的铷铯钒低温型催化剂具有重大的现实意义。
技术实现思路
本专利技术提供一种沉锂母液制备生产硫酸用的新型铷铯钒催化剂，以硅藻土为主要 原料，五氧化二钒为主催化剂，碱金属钾、铷、铯的硫酸盐等为助催化剂，是一种低温型高活 性的生产硫酸用催化剂。其中，碱金属钾、铷、铯以下两种形式提供：1)为对铷铯比例调节， 控制最佳比例的高活性催化剂，本专利技术选择性添加部分Cs2SO4盐；2)钾、铷、铯的硫酸盐主 要为锂云母提锂工艺过程中产生的钾铷铯精制溶液，与其他公司采用铷铯盐溶解制备溶液 相比，本专利技术缩短了铷、铯盐生产工艺，大大降低了铷铯钒催化剂的生产成本，同时采用流 化床干燥器干燥，辊道窑焙烧制备出高活性的催化剂。 本专利技术采用如下技术方案： 本专利技术的沉锂母液制备生产硫酸用的铷铯钒催化剂的组分为：氧化铷4. 50~ 6. 50wt. %、氧化铯 2. 56 ~3. 83wt. %、五氧化二钒 6. 00 ~8. 65wt. %、氧化钾 5. 50 ~ 10. 15wt. %、氧化钠0· 55~2. OOwt. %，其余部分为娃藻土。 优选催化剂的组分为：氧化铷6. 50wt. %、氧化铯3. 8wt. %、五氧化二隹凡 7. 5wt. %、氧化钾8. 6wt. %、氧化钠 1.0 wt. %、其余部分为娃藻土。 本专利技术的沉锂母液制备生产硫酸用的铷铯钒催化剂的制备方法包括以下生产工 艺流程：硅藻土预处理、制备钒水、精制钾铷铯溶液、催化剂配料、挤条成型、干燥与煅烧。 具体步骤如下： (1)娃藻土预处理： 将硅藻土调浆后加入浓度为50~60wt. %硫酸溶液，常温条件下机械搅拌30~ 60min，除去硅藻土中Al、Fe等金属杂质离子，液固分离所得滤液（硫酸溶液）返回继续处 理硅藻土，滤渣（处理后硅藻土）经洗涤后备用；本专利技术未对硅藻土进行干燥处理，以减少 生产工艺步骤，同时降低生产成本。 (2)制备钒水： 将KOH用蒸汽溶解，加入V2O5充分搅拌待完全反应，控制反应温度为80~120 °C， 然后加入Ca (OH) 2、Ba (OH) 2中的一种或两种作为除杂剂，充分除杂后过滤分离得精制钒水； (3)精制钾铷铯溶液： 锂云母提取碳酸锂后，经浓缩除钠盐后得到钾铷铯精制溶液； 所述的精制钾铷铯溶液为锂云母提取碳酸锂后所得溶液，经化学络合法、沉淀法 等简单步骤除杂，然后浓缩所得的钾铷铯精制溶液，该工艺所的钾铷铯溶液可不经萃取分 离，而直接用于铷铯钒催化剂配料，而Cs2SOJlj是以锂云母为原料提取锂盐后所获得的副 产品。 (4)催化剂配料： 将步骤⑵和步骤⑶所得的钒水和钾铷铯溶液混合均勾，并添加硫酸铯、硫酸钠 的一种或几种，再加 AH2S04、HC1、HN03中的一种或几种进行中和，控制pH至2~4,然后加 入步骤（1)处理所得的硅藻土进行混合，控制操作温度窗口为80~KKTC，并采用浓缩搅拌 为一体系统，控制最终浆料含水分8~15wt. % ; (5)挤条成型： 将步骤（4)得到的催化剂浆料经碾压、挤条成型； (6)干燥与煅烧： 将步骤（5)成型后的催化剂进入流化床烘干机干燥至水分低于0. 75wt. %，最后 于辊道窑进行焙烧，控制焙烧温度为500~600°C，焙烧时间为15~30min，自然冷却降温 即得新型铷铯钒催化剂成品。 本专利技术的积极效果如下： 本专利技术沉锂母液制备生产硫酸用的新型铷铯钒催化剂新方法，生产的铷铯钒催化 剂由于其使用钠、钾、铷、铯的原料，均赋存于锂云母矿中。因此，对锂云母提锂后产生的大 量钾铷铯精制溶液进行综合利用，直接用于催化剂的制备可充分利用铷铯资源，减少萃取 工艺的资金、设备和人力投入，大大提高了铷铯资源利用率，实现锂云母资源最大限度的提 取与利用。同时大大降低了催化剂的生产成本。 本专利技术在生产过程中采用流化床烘干机进行干燥，辊道窑进行焙烧，流化床干燥 机热源由辊道窑炉尾气和余热提供，实现能源最大化利用，此工艺缩短了干燥和焙烧时间， 避免了焙烧过程中过热和焙烧时间过长等问题，从而控制好成品孔径，增大催化活性。 本专利技术制得的催化剂具有更低的起燃温度和更高的活性，比传统的钒催化剂具有 更好的催化转化性能，使SO^g温条件下充分转化为SO 3。 综上所述，本专利技术以"矿相重构法处理锂云母提取电池级碳酸锂"为技术支持，综 合利用锂云母提锂过程中产生的钠、钾、铷、铯副产品，弥补铷铯资源短缺限制钒系列催化 剂发展的不足，研发出钾铷铯的低温型催化剂具有重要的战略意义。【附图说明】 图1本专利技术的新型铷铯钒催化剂制备的工艺流程图； 本专利技术的生产工艺流程为：1)预处理娃藻土，加硫酸和废硫酸除去金属杂质，过 滤得处理后硅藻土；2)制备钒水，溶解Κ0Η，加入V2O5，分离获得钒水；3)配料，将所得钒水 与锂云母提锂过程中所得钾铷铯精制溶液混合，然后添加硅藻土和助催化剂；4)浓缩-成 型-干燥-焙烧-成品。【当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沉锂母液制备生产硫酸用的铷铯钒催化剂，其特征在于：所述催化剂的组分为：氧化铷4.50～6.50wt.％、氧化铯2.56～3.83wt.％、五氧化二钒6.00～8.65wt.％、氧化钾5.50～10.15wt.％、氧化钠0.55～2.00wt.％，其余部分为硅藻土。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘金练，王迎春，
申请(专利权)人：江西合纵锂业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36