一种废弃SCR脱硝催化剂综合回收利用的方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种废弃SCR催化剂综合回收利用的方法和系统，采用全新的酸浸氧化工艺，将废弃SCR催化剂中的钒、钛直接转化为可溶性的五价钒及硫酸氧钛，并回收WO3粗矿；五价钒水解得到钒粗品，实现钒与钛的初步分离；硫酸氧钛水解产生偏钛酸沉淀，经过滤洗涤干燥焙烧完成TiO2回收，滤液除盐浓缩回收的硫酸可在酸浸步骤中循环利用。本发明专利技术回收高效、工艺简易、成本低，废酸的循环利用既解决废水处理问题又节约了资源。

【技术实现步骤摘要】
一种废弃SCR脱硝催化剂综合回收利用的方法和系统
本专利技术属于废弃SCR脱硝催化剂回收领域，具体涉及一种废弃SCR脱硝催化剂综合回收利用的方法和系统。
技术介绍
氮氧化物(NOx)是大气污染物的主要成分之一，该类物质能够引发酸雨等严重环境问题，同时危害人类健康。在众多脱硝技术中，选择性催化还原法(SCR)是工业应用最广泛的技术，具有高效、成熟等特点。随着脱硝产业的发展，产生了大量失效或废弃的SCR催化剂。该类物质属于危险固体废弃物，随意废弃堆置不仅占用大量土地，其中的重金属等污染物也严重危害自然环境和人类健康。最为常见的商用SCR脱硝催化剂为钒钨钛型，其中金属氧化物大约占90％。对其的废弃物进行综合回收利用，不仅能有效解决潜在的环境问题，回收得到的金属氧化物还能循环利用，产生较好的环境效益和经济效益。目前，对废弃SCR脱硝催化剂的综合回收技术基本都采用高温钠(钙)化焙烧工艺，例如CN201510083924.7、CN201410534406.8、CN201410084859.5等文献中所公开的，该工艺的能耗高且工艺复杂。在文献CN201410471988.X中采用了一种全新的V2O5回收工艺，即在酸性条件下用还原剂将V5+还原成水溶性的V4+，从而将钒与催化剂其他成分分离，分离后又将V4+氧化回V5+，调节pH使其水解沉淀得以回收。此工艺回收率较高，但钒经历了还原和氧化的往复过程，略显复杂。因此，亟待开发工艺程序更简单、回收率高、不造成二次污染、投资成本低且符合工业生产条件的新型的回收技术。
技术实现思路
本专利技术针对以上废弃SCR脱硝催化剂回收技术的问题，提供了一种高效、简易、低成本的废弃SCR脱硝催化剂综合回收技术，此技术不仅解决普遍的高温焙烧问题，且工艺程序更简单，回收率高，不造成二次污染，投资成本低，符合工业生产的条件；具体而言，所述技术能以较高的回收率回收所述废弃SCR脱硝催化剂中的金属氧化物，实现了废弃SCR脱硝催化剂的资源再利用，降低了废弃SCR脱硝催化剂的处理成本。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种废弃SCR脱硝催化剂综合回收利用的方法，所述方法包括如下步骤：(1)将所述的废弃SCR脱硝催化剂粉碎，加入硫酸中并通氧化剂，加热搅拌，过滤得含钒、钛的滤液I及WO3粗矿滤饼I；(2)向步骤(1)得到的滤液I中加入碱调节pH至1～2，加热搅拌，保温静置，过滤得到滤饼II和滤液II；所述滤饼II中主要为钒粗品沉淀，同时还混有少量的偏钛酸沉淀；所述滤液II中包括未水解硫酸氧钛；(3)向步骤(2)得到的滤液II中加碱调节pH至6～8，并加入少量晶种，加热搅拌，保温静置，再次煮沸，快速冷却，过滤得到偏钛酸沉淀和滤液III；(4)步骤(3)中的滤液III经除盐浓缩先后得到回收的硫酸盐和硫酸，该硫酸再回到步骤(1)中循环使用；(5)步骤(3)中的偏钛酸沉淀经洗涤、干燥后焙烧得到TiO2。其中，步骤(1)前还包括预处理步骤，具体为：用压缩空气吹扫SCR脱硝催化剂去除表面粉尘，再通过超声清洗去除表面吸附物(如砷、汞、碱金属盐等)，干燥备用。其中，步骤(1)中的经过或未经过预处理的废弃SCR脱硝催化剂粉碎至100～200目。其中，步骤(1)中的硫酸的浓度为30～70g/L，加入量为废弃SCR脱硝催化剂体积的1～3倍体积。其中，步骤(1)中的搅拌时的温度(即加热到)为80～100℃，搅拌时间为0.5～2h。其中，步骤(1)中所述的氧化剂为氧气、臭氧中的一种。其中，步骤(2)中所述碱为NaOH或KOH，优选NaOH；更优选的，所述碱的质量百分比浓度为20％。其中，步骤(2)中的搅拌速度为100～300r/min，搅拌时间为1～2h，搅拌时温度为50～70℃。其中，步骤(2)中的保温静置时间为10～90min。其中，步骤(3)中所述碱为NaOH或KOH，优选NaOH；更优选的，所述碱的质量百分比浓度为20％。其中，步骤(3)中加入少量晶种后的步骤具体为：保持搅拌速度200～400r/min，加热煮沸至变灰点后停止搅拌，保温静置10～90min，再次煮沸2～4h，快速冷却至30～60℃，过滤得到偏钛酸沉淀和滤液III。其中，步骤(3)中所述的晶种为锐钛矿型TiO2，其加入量为滤液II中钛质量(以TiO2计)的0.5～1wt％。其中，步骤(5)中的焙烧温度为500～800℃，焙烧时间为1～4h。本专利技术的废弃SCR脱硝催化剂综合回收利用的方法中，V2O5和TiO2的回收率大于90％、WO3的回收率大于95％；甚至于，V2O5的回收率可达到93％，TiO2的回收率可达到94％，WO3的回收率可达到99.5％。而且，其中回收的TiO2纯度大于99％。本专利技术还提供如下技术方案：一种废弃SCR脱硝催化剂综合回收利用的系统，其包括粉碎装置、酸浸氧化反应釜、第一过滤槽、第一水解反应釜、第二水解反应釜以及真空蒸发槽；所述废弃SCR脱硝催化剂经所述粉碎装置粉碎后，通过传送带输送到所述酸浸氧化反应釜；经所述酸浸氧化反应釜处理后的处理液A通过管道进入所述第一过滤槽；所述第一过滤槽的滤液通过管道输送到所述第一水解反应釜；经所述第一水解反应釜处理后的处理液B通过管道进入所述第二水解反应釜；经所述第二水解反应釜处理后的处理液C通过管道进入所述真空蒸发槽；经所述真空蒸发槽处理后，得到的硫酸通过管道进入所述酸浸氧化反应釜，进行循环使用。其中，在粉碎装置前还包括预处理装置，用于在所述废弃SCR脱硝催化剂进入粉碎装置前进行预处理。优选地，所述预处理包括压缩空气吹扫和超声清洗。其中，所述酸浸氧化反应釜包括加料口、通气口、搅拌器、加液口、卸料口和主体；其中，加料口和加液口位于主体的顶部位置，用于通所述氧化剂的通气口设置在主体的上部，搅拌器位于主体内部，卸料口设置在主体的下部，通气口处密封连接有输气管，以将氧化剂直接引入到所述搅拌器的下方。其中，所述酸浸氧化反应釜还包括夹套和溢流口。优选地，所述夹套包裹主体的中下部，起到加热保温作用。更优选地，所述反应釜还包括支座。其中，所述第一或第二水解反应釜包括加料口、加液口、卸料口、搅拌装置和主体；其中，加料口和加液口位于主体的顶部位置，搅拌装置位于主体内部，卸料口设置在主体的下部。其中，所述第一或第二水解反应釜中还包括夹套和溢流口。其中，所述第二水解反应釜中还包括内冷却盘管。其中，所述第一或第二水解反应釜的搅拌装置包括搅拌轴、搅拌器和十字楔形头，十字楔形头位于搅拌器底部，所述搅拌轴能够带动搅拌器转动，也能够带动搅拌器上下移动，所述第一或第二水解反应釜中设置有位于所述水解反应釜主体的下部区域的过滤板。所述过滤板分为上下两层，下层过滤板固定在主体内侧，上层过滤板可转动，每层过滤板上均设有过滤孔，上层过滤板的中心位置上连接一转动凸起，所述转动凸起中有十字凹槽，能够与所述的十字楔形头配合，上下两层过滤板间设置有一层滤布；水解时，十字楔形头与转动凸起分离，两层过滤板的过滤孔密封；水解完毕后过滤时，所述搅拌轴下移，使得十字楔形头与十字凹槽配合，通过搅拌轴转动带动上层过滤板转动，从而使上下两层过滤板的过滤孔对齐，形成过滤状态，这样该水解反应釜能够同时完成水解和过滤。其中，水解反应釜下部区域还设置有真空口，能够加速过滤。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种废弃SCR脱硝催化剂综合回收利用的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)将所述的废弃SCR脱硝催化剂粉碎，加入硫酸中并通氧化剂，加热搅拌，过滤得含钒、钛的滤液I及WO3粗矿滤饼I；(2)向步骤(1)得到的滤液I中加入碱调节pH至1～2，加热搅拌，保温静置，过滤得到滤饼II和滤液II；所述滤饼II中主要为钒粗品沉淀，同时还混有少量的偏钛酸沉淀；所述滤液II中包括未水解硫酸氧钛；(3)向步骤(2)得到的滤液II中加碱调节pH至6～8，并加入少量晶种，加热搅拌，保温静置，再次煮沸，快速冷却，过滤得到偏钛酸沉淀和滤液III；(4)步骤(3)中的滤液III经除盐浓缩先后得到回收的硫酸盐和硫酸，该硫酸再回到步骤(1)中循环使用；(5)步骤(3)中的偏钛酸沉淀经洗涤、干燥后焙烧得到TiO2。

【技术特征摘要】
2015.09.11 CN 20151057755951.一种废弃SCR脱硝催化剂综合回收利用的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)将所述的废弃SCR脱硝催化剂粉碎，加入硫酸中并通氧化剂，加热搅拌，过滤得含钒、钛的滤液I及WO3粗矿滤饼I；(2)向步骤(1)得到的滤液I中加入碱调节pH至1～2，加热搅拌，保温静置，过滤得到滤饼II和滤液II；所述滤饼II中主要为钒粗品沉淀，同时还混有少量的偏钛酸沉淀；所述滤液II中包括未水解硫酸氧钛；(3)向步骤(2)得到的滤液II中加碱调节pH至6～8，并加入少量晶种，加热搅拌，保温静置，再次煮沸，快速冷却，过滤得到偏钛酸沉淀和滤液III；(4)步骤(3)中的滤液III经除盐浓缩先后得到回收的硫酸盐和硫酸，该硫酸再回到步骤(1)中循环使用；(5)步骤(3)中的偏钛酸沉淀经洗涤、干燥后焙烧得到TiO2。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)前还包括预处理步骤，具体为：用压缩空气吹扫SCR脱硝催化剂去除表面粉尘，再通过超声清洗去除表面吸附物，干燥备用。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中的废弃SCR脱硝催化剂粉碎至100～200目。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中的经过预处理的废弃SCR脱硝催化剂粉碎至100～200目。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中的硫酸的浓度为30～70g/L，加入量为废弃SCR脱硝催化剂体积的1～3倍体积。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中的搅拌时的温度为80～100℃，搅拌时间为0.5～2h。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的氧化剂为氧气、臭氧中的一种。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述碱为NaOH或KOH。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述碱的质量百分比浓度为20％。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中的搅拌速度为100～300r/min，搅拌时间为1～2h，搅拌时温度为50～70℃。11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中的保温静置时间为10～90min。12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述碱为NaOH或KOH。13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述碱的质量百分比浓度为20％。14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中加入少量晶种后的步骤具体为：保持搅拌速度200～400r/min，加热煮沸至变灰点后停止搅拌，保温静置10～90min，再次煮沸2～4h，快速冷却至30～60℃，过滤得到偏钛酸沉淀和滤液III。15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述的晶种为锐钛矿型TiO2，其加入量为滤液II中以TiO2计钛质量的0.5～1wt％。16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)中的焙烧温度为500～800℃，焙烧时间为1～4h。...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄丽明，王洪明，杨广华，余立清，
申请(专利权)人：福建紫荆环境工程技术有限公司，龙岩紫荆创新研究院，
类型：发明
国别省市：福建;35