【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及废旧催化剂处理，尤其涉及一种从失活催化剂制备钒产品并同时提取硫和钾的方法。
技术介绍
1、常见的工业硫酸催化剂是以sio2为载体、v2o5为活性组分、碱金属硫酸盐为助催化剂的多组分催化剂，也称v2o5-k2so4/sio2催化剂。在硫酸生产中，经过长时间的使用和热的破坏以后，物理结构发生变化，以至于衰老失去活性，不起催化作用而被更换出来的硫酸废催化剂，称为失活硫酸催化剂，其中钒含量约为3～8wt％(以v计)，具有极高的资源回收价值。因失活硫酸废催化剂含有大量残留的so3和危害环境的元素如钒、砷、镍等，所以对于硫酸生产企业来说是有毒的危险固废，做堆存处理，历史积累量较大，对环境造成潜在危害，亟待处理。
2、cn103290223a公开了一种废催化剂多金属综合回收的方法，该方法通过先浓硫酸熟化，后稀硫酸浸出的方式实现废催化剂中钒与其他金属的分离。通过火法熔炼实现了镍、钴、钼与其他杂质的分离。再通过加压酸浸的方式选择性地回收了熔炼锍相中的镍、钴和钼。该工艺在浸出过程中会产生大量的气体以及酸雾，工作条件差，设备易被腐蚀。
3、cn113430382b公开了一种催化提取废旧催化剂中钒钼镍的方法。该方法在常压下将氧化性气体经曝气通入废旧催化剂、硫酸铵溶液和添加剂混合而成的反应浆料中，实现废旧催化剂中钒、钼和镍的同步高效浸出，得到了含有钒、钼和镍的硫酸铵浸出液以及含铝尾渣，实现了废旧催化剂的资源化利用。该工艺适合废催化剂中低价钒、钼和镍的氧化浸出，该失活硫酸催化剂中钒以高价v(ⅴ)存在，不需要进一步氧化。
4、cn107557584a公开了一种从失活硫酸催化剂中提钒的方法。该方法将失活硫酸催化剂直接与碱性溶液混合进行水热反应，得到的含钒浸出液含大量的硫、钾等杂质元素，导致介质成分复杂难分离，介质不能循环。
5、综上所述，现有失活硫酸催化剂的回收处理方法中存在各种弊端，亟待开发对介质可循环、流程简单、可同时实现多金属有效回收的失活硫酸催化剂处理工艺。
技术实现思路
1、鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种从失活催化剂制备钒产品并同时提取硫和钾的方法，所述方法可在温和反应条件下实现硫、钾与钒的分步回收，分步回收效率高，处理流程简单，操作环境好，无粉尘、废气生成，且介质可循环利用。
2、为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、本专利技术提供一种从失活催化剂制备钒产品并同时提取硫和钾的方法，所述方法包括如下步骤：
4、(1)失活催化剂依次经水洗，所述水洗中保持水洗液的ph值为3～5，并经固液分离，得到液相为含钾和硫的水洗后液，固相为含硅和钒的固体；
5、(2)步骤(1)所述含硅和钒的固体依次经碱浸反应和固液分离，得到含钒碱浸液；
6、(3)步骤(2)所述含钒碱浸液与钙源进行反应，得到钒酸钙产品。
7、值得说明的是，失活催化剂中含s、k和v，然而在浸出时，s、k和v容易同时浸出，导致后续想要单独得到v产品的分离流程十分复杂。本专利技术为了避免硫、钾与钒共同进入反应介质，选择先水洗再碱浸的工艺流程实现硫、钾与钒选择性分离的同时，避免介质成分复杂难分离导致介质不能循环的情况。然后再采用碱浸的方式实现v的浸出，从而实现v与硅的高效分离，后续再经过含钒碱浸液与钙源进行反应，得到钒酸钙产品。
8、进一步地，本专利技术严格控制水洗液的ph值为3～5，从而能够避免v与s、k同时被水洗走，或者导致s、k浸出不足的情况。
9、本专利技术中水洗液的ph值为3～5，例如可以是3、3.3、3.5、3.7、3.9、4.2、4.4、4.6、4.8或5等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
10、优选地，步骤(1)所述失活催化剂为失活v2o5-k2so4/sio2催化剂。
11、优选地，所述失活催化剂中so3的含量为15～40wt％，k的含量为5～13wt％，sio2的含量为30～60wt％，v含量为3～8wt％。
12、本专利技术失活催化剂中so3的含量为15～40wt％，例如可以是15wt％、18wt％、21wt％、24wt％、27wt％、29wt％、32wt％、35wt％、38wt％或40wt％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
13、k的含量为5～13wt％，例如可以是5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％或13wt％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
14、sio2的含量为30～60wt％，例如可以是30wt％、34wt％、37wt％、40wt％、44wt％、47wt％、50wt％、54wt％、57wt％或60wt％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
15、v含量为3～8wt％，例如可以是3wt％、3.6wt％、4.2wt％、4.7wt％、5.3wt％、5.8wt％、6.4wt％、6.9wt％、7.5wt％或8wt％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
16、优选地，步骤(1)中所述水洗的液固比为4～8ml/g，例如可以是4ml/g、4.5ml/g、4.9ml/g、5.4ml/g、5.8ml/g、6.3ml/g、6.7ml/g、7.2ml/g、7.6ml/g或8ml/g等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
17、优选地，步骤(1)中所述水洗的温度为40～60℃，例如可以是40℃、43℃、45℃、47℃、49℃、52℃、54℃、56℃、58℃或60℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
18、优选地，所述水洗的时间为30～60min，例如可以是30min、34min、37min、40min、44min、47min、50min、54min、57min或60min等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。本专利技术中水洗的时长对于钾和硫的提取影响重大，通过选取合适范围的水洗时长，能够有效提高钾和硫的提取率。
19、优选地，所述水洗后液循环至水洗步骤中用作水洗液。
20、优选地，所述水洗后液循环至水洗步骤中用作水洗液直至水洗后液中钾的离子浓度为80g/l以上时，进行后处理，例如可以是80g/l、81g/l、82g/l、83g/l、85g/l、88g/l、90g/l或100g/l等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
21、优选地，步骤(1)中所述含硅和钒的固体中硫的含量为0.1～0.4wt％，例如可以是0.1wt％、0.14wt％、0.17wt％、0.2wt％、0.24wt％、0.27wt％、0.3wt％、0.34wt％、0.37wt％或0.4wt％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
【技术保护点】
1.一种从失活催化剂制备钒产品并同时提取硫和钾的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述失活催化剂为失活V2O5-K2SO4/SiO2催化剂；
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述水洗的液固比为4～8mL/g。
4.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述水洗的温度为40～60℃；优选地，所述水洗的时间为30～60min；
5.根据权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述含硅和钒的固体中硫的含量为0.1～0.4wt％；
6.根据权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述碱浸反应的碱溶液为氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液，优选为氢氧化钠溶液。
7.根据权利要求1～6任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述碱浸反应的碱溶液中碱浓度为3～6wt％。
8.根据权利要求1～7任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述碱浸反应的温度为70～90℃；
<...【技术特征摘要】
1.一种从失活催化剂制备钒产品并同时提取硫和钾的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述失活催化剂为失活v2o5-k2so4/sio2催化剂；
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述水洗的液固比为4～8ml/g。
4.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述水洗的温度为40～60℃；优选地，所述水洗的时间为30～60min；
5.根据权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述含硅和钒的固体中硫的含量为0.1～0.4wt...
【专利技术属性】
技术研发人员：王少娜，杜浩，李兰杰，陈树军，刘志强，周冰晶，贾美丽，
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：
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