一种从废脱硝催化剂中制备商用钛白粉的方法技术

本发明专利技术公开了一种从废脱硝催化剂中制备商用钛白粉的方法。该方法步骤如下：（1）将废脱硝催化剂吹灰，洗涤，研磨，过筛；（2）将过筛后的废脱硝催化剂加入NaOH溶液中碱浸，冷却后加入助滤剂过滤，得到粗钛渣；（3）将得到的粗钛渣加入酸溶液中，搅拌酸洗，过滤，得到酸化后的钛渣；所述酸溶液为硫酸、草酸和氨化柠檬酸的混合酸液；（4）将步骤（3）中得到的钛渣焙烧，得到商用钛白粉。本发明专利技术得到的锐钛矿型TiO

【技术实现步骤摘要】
一种从废脱硝催化剂中制备商用钛白粉的方法
本专利技术涉及废催化剂回收再利用领域，特别涉及一种从废脱硝催化剂中制备商用钛白粉的方法。
技术介绍
为了保护大气环境，近年来我国30万千瓦以上燃煤机组已全部强制加装烟气脱硝系统。据统计，2015年国内SCR脱硝催化剂装机量为45.6万m3。目前面临的问题是：催化剂设计寿命通常为3年，2018年后每年将至少产生7.6万m3废脱硝催化剂，含约3.04万吨TiO2、0.04万吨V2O5和0.19万吨WO3，如此巨量废脱硝催化剂如不回收而直接填埋处理，不仅造成严重的重金属二次污染，而且也带来巨大的资源浪费。为此，鉴于废烟气脱硝催化剂(钒钛系)具有浸出毒性等危险特性，针对收集的废烟气脱硝催化剂(钒钛系)，应以再生为优先原则。而因破碎等原因而不能再生的废烟气脱硝催化剂，应尽可能回收其中的钒、钨、钛等金属资源再利用并避免污染环境”。此外，废脱硝催化剂中的钒、钨和钛资源具有巨大的回收利用价值，根据现有的市场估计，有效回收这些金属资源将产生上亿元的产值。因此，废脱硝催化剂的资源化回收具有重要的环境、经济和社会效益。废弃脱硝催化剂中TiO2含量一般为70-80％，现有技术得到的粗钛产品中TiO2含量较低，铁含量较高，无法达到商业级钛白粉对TiO2纯度和杂质脱除的质量要求，因而附加值低，无法形成TiO2资源化回收再利用。目前，回收利用废催化剂中的TiO2主要包括湿法冶金和干法冶金，其中，湿法冶金是废催化剂回收利用的主要方法，主要包括浸出工艺和分离工艺。通常采用的工艺路线是将V2O5和WO3等转化为水溶性的盐，然后对含钛滤渣进行酸化处理后充分除杂纯化、洗涤、过滤、煅烧得到TiO2。专利CN102936039B公开了一种综合回收蜂窝式废脱硝催化剂的工艺。该技术方法是：将SCR废催化剂破碎、粉磨至通过120目筛，然后送入浓度为200～700g/L的氢氧化钠溶液中进行高温高压浸取，浸取温度为130～220℃，浸取压力为0.3～1.2MPa，浸取时间为1～6小时，浸取液固比为2～15m3/t；浸取后固液分离得到浸出液和滤渣，滤渣用于生产金红石型钛白粉。由于金红石型TiO2附加值较低，其技术方法应用受限。专利CN109279651A公开了一种从含钡和铈的废弃SCR脱硝催化剂中提取高纯度二氧化钛的方法。即通过碱浸，酸洗，然后再加入饱和碳酸钠溶液和过量盐酸对滤渣进行清洗，脱除钡和铈，最后煅烧得到纯度达到98％以上TiO2，且SO42-和SiO2杂质的含量均低于0.2％。然而，该方法制备TiO2的比表面积和Fe，Na，K等杂质含量均未提及，这些指标对于制备的TiO2能否商用起到重要的衡量标准。专利CN104789780B公开了一种从废钒钨钛催化剂中回收锐钛矿型钛钨粉的方法。它通过超声波清洗，催化剂和Na2CO3、NaClO3混合磨细，采用微波450℃焙烧消解，焙烧时间30分钟，最后温水浸泡，酸化，固液分离，酸洗水洗，高温炉焙烧得到的钛钨粉。但该专利申请没有提及钛钨粉的Fe，Na，K，SiO2和SO42-等杂质含量，且钠化焙烧会产生有毒气体的环境问题。综上，现有技术只考虑制备的二氧化钛的纯度或若干技术指标。事实上，商用二氧化钛的指标要求是综合性指标，不仅包括纯度，还包括比表面积，晶型，Fe，Na，K，SiO2和SO42-等杂质含量等，以上指标缺一不可。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种从废脱硝催化剂中制备商用钛白粉的方法，综合考虑所有技术指标要求，得到锐钛矿型TiO2，其纯度达到93％以上，比表面积85m2/g以上，且Fe、Na，K，SiO32-，SO42-等杂质含量少，达到脱硝催化剂载体用商用钛白粉的指标要求，且该方法具有成本低，绿色环保的优势，对废脱硝催化剂的高效综合利用具有极其重要的意义。本专利技术的目的通过如下技术方案实现。一种从废脱硝催化剂中制备商用钛白粉的方法，包括如下步骤：(1)将废脱硝催化剂吹灰，洗涤，研磨，过筛；(2)将过筛后的废脱硝催化剂加入NaOH溶液中加热搅拌碱浸，碱浸完后冷却，加入助滤剂过滤，得到滤饼①和滤液①，滤液①中主要为V，W的浓缩液，滤饼①中主要含有钛酸盐，Na，Fe，Al和Si等金属离子。将滤饼①干燥，研磨，得到碱浸后的粗钛渣。(3)将步骤(2)中得到的粗钛渣加入酸溶液中，搅拌酸洗，过滤，得到滤饼②和滤液②。滤液②中主要为SO42-，SiO2，Na，Fe，Al和Si等离子，滤饼②中主要为H4TiO4和少量残留的SO42-，将滤饼②用水冲洗后干燥，得到酸化钛渣。所述酸溶液为硫酸、草酸和氨化柠檬酸的混合酸液；(4)将步骤(3)中得到的钛渣焙烧，得到商用钛白粉。进一步地，步骤(1)中，所述洗涤为水洗三次。进一步地，步骤(1)中，所述过筛为过120目筛。进一步地，步骤(2)中，所述NaOH溶液的质量分数为5％～40％，优选为40％。进一步地，步骤(2)中，所述NaOH溶液：废脱硝催化剂质量比为3:1～5:1，碱浸时间为0.5～4.5h，碱浸温度为120～200℃，搅拌转速为700～750r/min，优选为3.5:1，3.5h，160℃，750r/min。进一步地，步骤(2)中，所述助滤剂为硫酸铝和壳聚糖复配的助滤剂；所述硫酸铝和壳聚糖的质量比为3:1～1:2；所述助滤剂在碱浸液中的用量为2～10g/L，优选为1:1，6g/L。进一步地，步骤(2)中，所述干燥方式为鼓风干燥，干燥温度100℃，干燥时间12h。进一步地，步骤(3)所述酸溶液中硫酸的质量分数为5％～25％，草酸的质量分数为1％～5％，氨化柠檬酸的质量分数为1％～5％。更进一步地，所述酸溶液为硫酸、草酸和氨化柠檬酸质量配比为5:1:1的混合酸液。进一步地，步骤(3)中，所述酸溶液：粗钛渣的质量比为2:1～6:1；所述酸洗的时间为1～5h，酸洗的温度为25～100℃，搅拌的转速为200～250r/min，优选为5:1，3h，25℃，200r/min。进一步地，步骤(3)中，所述干燥方式为鼓风干燥，干燥温度为100℃，干燥时间12h。进一步地，步骤(4)中，所述焙烧是在空气气氛下进行焙烧，焙烧温度400～500℃，焙烧时间3～5h，优选为400℃，4h。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点与有益效果：(1)由于废脱硝催化剂中含有硅元素，碱浸后生成Na2SiO3使溶液粘度增大，SiO32-难以脱除，抽滤固液分离难度大。针对以上问题，本专利技术采用硫酸铝和壳聚糖为助滤剂，靠高分子吸附架桥作用和界面化学作用，增加胶体颗粒在滤料表面的粘附，同时形成较大粒径，减少滤饼阻力，不仅使滤速加快，而且容易滤清其中的SiO32-。(2)铁元素会使脱硝催化剂的中毒失活，用作脱硝催化剂载体的商用钛白粉中对铁的含量有严格要求，而铁元素的去除是提取制备商用钛白粉工艺中具有挑战的一环。本专利技术采用硫酸、草酸和氨化柠檬酸的混合酸液对碱浸后滤渣进行酸洗，能高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从废脱硝催化剂中制备商用钛白粉的方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)将废脱硝催化剂吹灰，洗涤，研磨，过筛；/n(2)将过筛后的废脱硝催化剂加入NaOH溶液中加热搅拌碱浸，碱浸完后冷却，加入助滤剂过滤，滤渣干燥研磨，得到粗钛渣；/n(3)将步骤(2)中得到的粗钛渣加入酸溶液中，搅拌酸洗，过滤，水洗，干燥，得到酸化后的钛渣；所述酸溶液为硫酸、草酸和氨化柠檬酸的混合酸液；/n(4)将步骤(3)中得到的钛渣焙烧，得到商用钛白粉。/n

【技术特征摘要】
1.一种从废脱硝催化剂中制备商用钛白粉的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将废脱硝催化剂吹灰，洗涤，研磨，过筛；
(2)将过筛后的废脱硝催化剂加入NaOH溶液中加热搅拌碱浸，碱浸完后冷却，加入助滤剂过滤，滤渣干燥研磨，得到粗钛渣；
(3)将步骤(2)中得到的粗钛渣加入酸溶液中，搅拌酸洗，过滤，水洗，干燥，得到酸化后的钛渣；所述酸溶液为硫酸、草酸和氨化柠檬酸的混合酸液；
(4)将步骤(3)中得到的钛渣焙烧，得到商用钛白粉。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述洗涤为水洗。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述NaOH溶液的质量分数为5％～40％。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述NaOH溶液：废脱硝催化剂的质量比为3:1～5:1，碱浸时间为0.5～4.5h，碱浸温度为120～200℃，搅拌转速为700～750r/min。


5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏启斌，陈嘉宇，胡文斌，金科，赵长多，韦正乐，
申请(专利权)人：华南理工大学，广东省能源集团有限公司，广州托谱瑞电力科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44