废选择性催化复原脱硝催化剂中金属钨和钒的萃取分离及回收
废脱硝催化剂如何处理
废脱硝催化剂如何处理脱硝催化剂作为环保工程中重要的组成部分,在煤电、化工、冶金等行业中被广泛应用。
然而,随着使用寿命的逐渐延长,废脱硝催化剂的处理变得越来越重要。
本文将介绍废脱硝催化剂的处理方法及其环境影响。
废脱硝催化剂处理的方法有多种,常见的包括物理方法、化学方法和生物方法。
物理方法主要包括磁选法、筛选法和浮选法。
磁选法是指利用磁性物质对废脱硝催化剂进行分离,以达到回收利用的目的。
筛选法则是采用不同孔径的筛网将废催化剂进行筛分,分离出不同粒度的物质。
浮选法则是将废脱硝催化剂悬浮在水中,通过气泡的作用使其浮起,再利用其密度差异进行分离。
化学方法主要包括溶解法、氧化法和还原法。
溶解法是指将废催化剂溶解在适当的溶剂中,再通过沉淀或结晶等方法进行分离。
氧化法则是利用氧化剂对废催化剂进行氧化反应,再根据产物的性质进行分离。
还原法则是利用还原剂对废催化剂进行还原反应,再进行分离。
生物方法主要包括微生物降解法和生物吸附法。
微生物降解法是指利用特定的微生物对废脱硝催化剂进行降解,降低其毒性和污染程度。
生物吸附法则是利用生物吸附剂对废催化剂中的有机物质进行吸附,再进行分离。
废脱硝催化剂的处理需要考虑其对环境的影响。
首先,废脱硝催化剂中可能存在着有毒有害物质,如重金属、有机物等。
这些物质的处理需要采用相应的方法,以确保不会对环境和人类健康造成危害。
其次,废脱硝催化剂的处理过程可能会产生废水、废气等废弃物,这些废弃物也需要进行合理处理,以防止污染环境。
对于废脱硝催化剂的处理,除了采用上述方法外,还可以考虑回收利用。
废脱硝催化剂中的某些成分可能具有一定的价值,可以进行回收再利用。
例如,废催化剂中的贵金属可以进行回收,用于其他工业领域;废催化剂中的某些元素可以进行资源化利用,用于肥料生产等。
这样不仅能减少对自然资源的消耗,还可以减少废料的排放,达到资源循环利用的目的。
此外,在废脱硝催化剂的处理中,还应注意工艺的优化和安全性的考虑。
废钒催化剂处置方案范本
废钒催化剂处置方案范本背景钒催化剂通常用于化工生产中的催化反应,例如炼油、有机合成等。
然而,钒催化剂在使用过程中会逐渐失效,到达寿命后需要被废弃或回收。
废弃的钒催化剂含有大量钒元素,如果不妥善处理可能会对环境产生不良影响。
因此,制定科学的废钒催化剂处置方案对于环境保护和资源合理利用至关重要。
废钒催化剂分类废钒催化剂可分为两类:1.钒分离型废催化剂:含有高浓度的钒元素,一般为中低温催化剂。
常见的废弃途径为加水稀释、焙烧、填埋等。
2.钒非分离型废催化剂:含有较低浓度的钒元素,多为高温催化剂。
常见的废弃途径为回收再利用、填埋等。
废钒催化剂处理流程方案1:废弃前集中处理在催化剂寿命到达后,将废弃的催化剂进行集中处理。
具体流程如下:1.催化剂表面清洗:采用酸性、碱性或氧化性的清洗溶液进行表面清洗,去除表面沉积物和积尘,有利于后续的处置。
2.钒元素萃取:使用萃取剂进行钒元素的萃取,常用的萃取剂包括醇酸、离子液体等。
3.钒元素分离:对萃取出的钒元素进行分离,一般采用沉淀法、电解法、离子交换法等进行分离。
4.废渣处理:经过钒元素分离后,废渣中其它的元素也需要得到处理,常见的方法包括焙烧、填埋等。
方案2:回收利用对于钒非分离型废催化剂,可以对钒元素进行回收并再利用。
具体流程如下:1.钒元素萃取:使用萃取剂进行钒元素的萃取,萃取出的钒元素一般为高浓度的,可用于生产新的钒催化剂。
2.溶液处理:经过萃取后的溶液也需要得到处理,例如酸碱中和、沉淀等。
3.回收利用:将萃取出的钒元素进行回收并再利用于生产新的钒催化剂。
处置注意事项1.废弃的钒催化剂含有钒元素,应避免对环境造成污染和危害,处理时应注意安全。
2.废钒催化剂可以回收和再利用,应尽量减少其对环境的影响,加强资源利用。
3.处置废钒催化剂需要专业的技术和设备,应选用合适的处置方案进行处理。
结论钒催化剂的废弃处理是一个复杂的过程,根据废钒催化剂的不同种类和寿命,选择合适的处理方案可以有效地减少其对环境的影响。
烟气脱硝过程中产生的废钒钛系催化剂临界量
烟气脱硝过程中产生的废钒钛系催化剂临界量一、引言在烟气脱硝过程中,废钒钛系催化剂临界量是一个备受关注的问题。
随着环保意识的增强,对大气污染控制的要求越来越严格,烟气脱硝技术成为减少氮氧化物排放的重要手段。
然而,烟气脱硝过程中产生的废钒钛系催化剂临界量问题,却成为阻碍行业发展的瓶颈之一。
本文将从深度和广度两个方面进行全面评估,并撰写有价值的文章,以便读者能更深入地理解这一问题。
二、废钒钛系催化剂的形成和应用1. 废钒钛系催化剂的形成过程废钒钛系催化剂是指在烟气脱硝过程中,由于氨选择性催化还原(SCR)脱硝反应而生成的固体废物。
它主要由钒和钛元素组成,其中钛元素主要来自燃料中的钛和钛系化合物,而钒则来自燃料中的钒和氨选择性催化还原脱硝催化剂。
在脱硝过程中,废钒钛系催化剂会不断积累,最终形成固体废物。
2. 废钒钛系催化剂的应用废钒钛系催化剂在烟气脱硝中起着重要的作用,它可以促进氨选择性催化还原脱硝反应的进行。
然而,随着废钒钛系催化剂的不断积累,它的临界量逐渐成为一个不容忽视的问题。
在超过临界量后,废钒钛系催化剂会对SCR脱硝系统产生负面影响,甚至影响SCR脱硝系统的正常运行。
三、废钒钛系催化剂临界量的影响因素1. 废钒钛系催化剂的积累速度废钒钛系催化剂的积累速度是影响其临界量的重要因素之一。
通常情况下,废钒钛系催化剂的积累速度与SCR脱硝系统的运行参数、燃料特性和催化剂性能等密切相关。
当废钒钛系催化剂的积累速度超过一定阈值后,其临界量将逐渐增加,从而影响SCR脱硝系统的性能。
2. 废钒钛系催化剂的物化特性废钒钛系催化剂的物化特性也对其临界量产生重要影响。
催化剂的晶粒度、比表面积、化学成分等特性,都会直接影响废钒钛系催化剂的积累速度和临界量。
必须对废钒钛系催化剂的物化特性进行全面评估,以更好地控制其临界量。
四、废钒钛系催化剂临界量的解决方案1. 废钒钛系催化剂的定期清理和更换为了控制废钒钛系催化剂的临界量,必须采取定期清理和更换的措施。
脱硝催化剂回收方法
脱硝催化剂回收方法
脱硝催化剂的回收方法主要包括物理回收、化学回收和微生物回收。
1. 物理回收:将废脱硝催化剂进行粉碎和筛分,分离出贵金属元素和基质材料,再进行加工和提纯。
2. 化学回收:采用化学溶解和再结晶等方法,分离出贵金属元素和基质材料。
这种方法可以提高贵金属回收率,但是操作难度较大。
例如,湿法回收主要利用浓度较高的强碱(如NaOH)对废弃催化剂进行浸出反应,其中的TiO2转化成难溶于水的钛酸盐或偏钛酸盐;而其余组分则反应生成水溶性的钒酸盐和钨酸盐。
3. 微生物回收:利用微生物解脱贵金属,适用于含有难以溶解的元素和复杂的污染物的催化剂。
除了回收,废脱硝催化剂也可以通过水泥固化处理、铁矿粉固化处理等方式进行处理。
例如,将废催化剂磨成细粉与水泥、沙子和水混合并充分搅拌成混凝土,然后制作成浇注混凝土的模具。
或者,对废弃SCR烟气脱硝催化剂进行破碎、研磨成粉末,催化剂粉末与铁矿粉、熔剂、燃料、返矿和水混合,制粒得到烧结混合料用于高炉冶炼。
以上信息仅供参考,具体的回收方法应根据催化剂的具体成分、使用状态以及环境等因素综合考虑。
同时,处理脱硝催化剂时应遵循相关的环保法规,确保处理过程的安全性和环保性。
2021届高中化学二轮复习(大题)6 电解工艺流程 习题含解析
6 电解工艺流程一、典例例:SCR 催化剂是工业上广泛应用的燃煤烟气脱硝催化剂,其主要成分为TiO 2、V 2O 5,以及少量SiO 2、CaO 、Al 2O 3、Fe 2O 3等。
一种从废SCR 催化剂中回收钨的工艺如下:回答下列问题(1)“酸浸还原”中V 2O 5转化成可溶于水的VOC 2O 4,VOC 2O 4中V 的化合价是___________,该反应的化学方程式为___________。
可用浓盐酸代替草酸,但缺点是___________。
(2)“碱浸”时WO 3转化为WO 2−4的离子方程式为___________。
(3)“试剂a”可选用___________(选填“盐酸”、“氢氧化钠”或“氨水”)。
“滤渣”的主要成分是___________。
(4)常温下K sp [Ca(OH)2]=5.5×10−6,K sp (CaWO 4)=8.7×10−9。
“沉钨”过程中不断加入石灰乳,当测得“滤液”中pH=13时,c(WO 2−4)为___________mol·L −l (保留2位有效数字)(5)“熔融电解”过程中阴极反应为WO 2−4+6e −=W+4O 2−。
电解过程中石墨阳极有损耗并有气体产生,用反应方程式解释该现象___________。
【答案】(1)+4 252242422V O 3H C O =2VOC O 2CO 3H O ++↑+ 与五氧化二钒的反应速率下降,降低了回收钒的速度(2)2-342WO 2OH =WO +H O -+(3)氨水 Al(OH)3、Fe(OH)3(4)1.6×10−5mol/L(5)422CaWO 3C =3CO 2W 2CaO +↑++熔融【解析】从废催化剂中回收金属钨,首先项催化剂中加入H 2C 2O 4溶液,进行酸浸还原回收钒;再加入氢氧化钠,反应后进行过滤得到钛渣;再加入氨水调节pH ,过滤掉氢氧化铝和氢氧化铁;再加入石灰乳过滤得到CaWO 4,最后熔融状态下电解得到金属钨。
废脱硝催化剂化学成分
废脱硝催化剂化学成分废脱硝催化剂是炼油厂和电力厂等工业生产过程中产生的一种废弃物。
它通常是由催化剂的使用寿命到期而产生的副产物。
废脱硝催化剂主要用于脱除氮氧化物(NOx)的催化剂,经过长时间的使用后,失去了活性,变得无法再继续使用,因此需要进行处理。
废脱硝催化剂化学成分的主要组成有五种元素,分别是铝(Al)、钼(Mo)、钒(V)、铜(Cu)和钛(Ti)。
其中,铝是催化剂的载体,提供了很好的物理支撑和化学活性。
钼和钒是催化剂的活性组分,它们在催化剂反应中起到了重要的作用。
铜和钛在催化剂中起到了协同作用,提高了催化剂的稳定性和催化活性。
废脱硝催化剂的处理方法有多种,常见的方法包括回收利用、焚烧和浸出等。
回收利用是一种资源化的处理方法,可以将催化剂中的有价值元素进行分离和提取,再加工成其他有用的化学物质。
焚烧是一种高温处理方法,可以将催化剂中的有机物和有害物质热分解和氧化,达到无害化处理的目的。
浸出是一种物理化学方法,通过使用溶剂将催化剂中的目标元素溶解出来,从而实现废脱硝催化剂的处理。
针对废脱硝催化剂化学成分的特点,可以采取多种方法进行处理。
首先,可以通过物理分离的方式,将催化剂中的有价值元素和其他组分进行分离。
例如,可以使用筛网、离心机等设备,将不同粒径的颗粒进行分级。
其次,可以通过化学反应的方式,将催化剂中的有机物和无机物进行转化和去除。
例如,可以使用酸碱等试剂进行浸出反应,将目标元素溶解出来并通过沉淀等方式进行分离。
最后,可以通过热处理的方式,将催化剂中的有机物和无机物进行热解和去除。
例如,可以使用高温炉等设备,将催化剂进行焚烧处理,实现催化剂的无害化处理。
废脱硝催化剂的处理对环境保护和资源回收都具有重要意义。
废脱硝催化剂中的铝、钼、钒、铜和钛等元素都是非常宝贵的资源,在经过适当的处理后,可以再次利用,减少对自然资源的消耗。
同时,废脱硝催化剂中的有机物和有害物质如果不经过处理就随意排放,将给环境造成严重的污染,对人类的健康和生活环境产生负面影响。
废SCR脱硝催化剂碱性浸出液制备白钨精矿工艺研究
废SCR脱硝催化剂碱性浸出液制备白钨精矿工艺研究刘晋隆;王晨晔;王兴瑞;李会泉【期刊名称】《绿色矿冶》【年(卷),期】2024(40)1【摘要】目前,通常采用氢氧化钠碱浸法从废SCR脱硝催化剂中提取钨,得到含钨碱性浸出液。
该浸出液中除钨之外还含有钒、硅、硫等杂质元素,并且由于溶液碱浓度较高,传统的萃取和吸附方法难以实施,传统盐酸中和-氯化钙沉淀法则会引入Cl-导致设备腐蚀。
本文提出了一种新的硫酸镁脱硅-氧化钙沉淀工艺,进行除硅沉钨,制备白钨精矿。
在硫酸镁脱硅过程中,通过使用硫酸来调节体系pH值为11,在镁硅摩尔比为0.9的条件下,可达到97.6%的硅脱除率。
利用氧化钙将脱硅液沉淀生产白钨精矿,在钙钨摩尔比为1.1、温度108℃沸腾的最佳工艺条件下,得到的白钨精矿产品中WO3含量达到74.69%,硫含量为0.90%,硅含量为1.00%,满足YS/T 231—2015白钨精矿一级品标准。
该工艺实现了废SCR脱硝催化剂碱性浸出液中钨的高效回收,同时避免了传统盐酸中和-氯化钙沉淀制备白钨精矿过程中引入Cl-可能导致设备腐蚀的问题。
【总页数】7页(P7-13)【作者】刘晋隆;王晨晔;王兴瑞;李会泉【作者单位】中国科学院过程工程研究所;战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心;中国科学院大学【正文语种】中文【中图分类】X701;TF841.1【相关文献】1.废SCR脱硝催化剂钒钨提取研究进展2.强化球磨法对废钒钨钛脱硝催化剂载体TiO_(2)的分散工艺3.考虑配电网负荷的电动汽车充电站规划4.加载速率和加载位置对炸药缝隙扩展过程影响的数值模拟5.Na_2CO_3高压浸出SCR脱硝废催化剂中的钨和钒因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
废催化剂中钼和钒的分离
0 前 言
废催化剂已被国内外公认为环境污染物 : 1970 年日本就颁布了固体废物与清除法律 ,确认废催化 剂为环境污染物 。美国的环保法规定 ,进入环境前 的有害物质必须转化为无害物质[1 ] ,我国也加大了 这方面的治理力度 。
重油加氢脱硫废催化剂是以氧化铝为载体的钼 - 钴催化剂 ,在使用过程中 ,由于原料中的钒 、镍 、硫 的沉积而逐渐失去活性 ,因此大量的此类废催化剂 需要更新 ,淘汰下来的废催化剂含 Mo 3 %~12 %、 V 0. 5 %~12 %、Co 0 %~3 %、As 0 %~0. 3 %、SiO2 0. 5 %~15 %、P 0 %~5 %和一定量的 S 和 C ,此类 废催化剂需要回收处理 ,一方面既能保护环境 ,另一 方面又能充分利用有价金属 。在此类废催化剂回收 过程中 ,由于钼和钒的化学共性较多 ,分离较困难 , 本文着重阐述国内外在此类废催化剂回收处理过程 中钼和钒分离的研究进展情况 。
2VOSO4 + 2 ( HA) 2 + 2 H2O → VO (O H) 2 ( HA2) 2 + 2 H2 SO4 上式中 , ( HA) 2 为 VO (O H) 2 ( HA2) 2 为 P204 与 钒的络合物 。加胺的优点可抑制铁被 P204萃取 ,因 而提 高 有 机 相 对 钒 的 容 量 。萃 取 后 的 有 机 相 用 10 % H2 SO4 反萃 。 萃钒 后 的 萃 余 液 用 Alamine336 ( 75 g/ L ) + DBBP (50 g/ L) + 煤油萃取钼 ,用 4Mol/ L 的氨水反 萃钼 。萃钼后萃余液再萃取 Ni 、Co ,结晶法回收 Al2 ( SO4) 3 [5 ] 。 2. 2 硫化沉淀分离法 Sebenik 和 Roger F. 等研究用加压浸出工艺处 理废催化剂 ,得到的含钼和钒碱浸液加 H2 SO4 调至 合适酸度后 ,通入 H2 S 沉钼 ,得到 MoS3 沉淀 ,实验 结果显示 ,99. 8 %的 Mo 沉淀为 MoS3 ,99. 8 %的 V 留在溶液中[6 ] 。 2. 3 铵盐沉淀分离法 Veal 和 J ack Thomas 等研究在含钼和钒的加压 碱浸液中 ,首先用硫酸调溶液的 p H = 2. 5 ,然后用叔 胺类萃取剂萃取钼和钒 ,有机相用氨水反萃 ,反萃后 的富含钼和钒溶液加酸调 p H = 8~9 ,冷却析出偏钒 酸铵 ,初步分离钼和钒 ;分离钼和钒的溶液再加酸调 p H = 2. 5 左右 ,沉淀析出八钼酸铵 ,进一步分离钼和 钒[7] 。
废烟气脱硝催化剂危险废物经营许可证审查指南
废烟气脱硝催化剂危险废物经营许可证审查指南为贯彻落实《行政许可法》、《固体废物污染环境防治法》、《危险废物经营许可证管理办法》、《危险废物经营单位审查和许可指南》(环境保护部公告2009 年第65 号)以及《国务院关于加快发展节能环保产业的意见》(国发〔2013〕30 号),进一步规范废烟气脱硝催化剂(钒钛系)危险废物经营许可审批工作,提升废烟气脱硝催化剂(钒钛系)再生、利用的整体水平,防止对环境造成二次污染,特制定《废烟气脱硝催化剂危险废物经营许可证审查指南》(以下简称《指南》)。
《指南》按照《危险废物经营许可证管理办法》第五条的有关要求,针对废烟气脱硝催化剂(钒钛系)再生和利用过程中存在的主要问题,对从事废烟气脱硝催化剂(钒钛系)收集、贮存、运输、再生、利用处置活动的经营单位,从技术人员、废物运输、包装与贮存、设施及配套设备、技术与工艺、制度与措施等方面提出了相关审查要求。
一、适用范围《指南》适用于环境保护行政主管部门对专业从事废烟气脱硝催化剂(钒钛系)再生、利用单位申请危险废物经营许可证的审查。
燃煤电厂、水泥厂、钢铁厂等企业自行再生和利用废烟气脱硝催化剂(钒钛系)的建设项目环境保护竣工验收可参考本《指南》。
二、术语定义(一)废烟气脱硝催化剂(钒钛系),是指由于催化剂表面积灰或孔道堵塞、中毒、物理结构破损等原因导致脱硝性能下降而废弃的钒钛系烟气脱硝催化剂。
(二)预处理,是指清除废烟气脱硝催化剂(钒钛系)表面浮尘和孔道内积灰的活动。
(三)再生,是指采用物理、化学等方法使废烟气脱硝催化剂(钒钛系)恢复活性并达到烟气脱硝要求的活动。
(四)利用,是指采用物理、化学等方法从废烟气脱硝催化剂(钒钛系)中提取钒、钨、钛和钼等物质的活动。
三、审查要点(一)技术人员方面1.有3 名及以上环境工程专业或相关专业(化工、冶金等)中级以上职称的技术人员。
2.技术人员中至少有 1 名具有 3 年以上从事与脱硝催化剂生产或再生利用等相关的工作经历。
有关我国SCR废催化剂回收产业的思考
万t T i O , 、3 8 0 t V , O 、1 5 2 0 t WO 。V , 0 、WO 其 中蜂 窝式与板式是主流产 品 ,蜂 窝式催 化剂是 目前市 剂 中约含有 3 C R 废催化 剂属于危险 固体废 场 占有份 额最高 的催化剂 形式 ,它 是 以T i — w— V为主要 均是 有毒金属氧化 物 ,故S
好 、成熟可靠等优点 ,广泛用 于火电站 ,是燃煤机组脱 分 活性 。但也并不是所有 的失效催化剂都能够通过再生 方式 回用 ,如果 失效催化剂采用再生方式仍不 能恢复活 硝工 艺的主流。 S C R 系统 中最关键的部件是催化剂 ,其成本通常 占脱 性 ,则需要对其进行废 弃处理 。 据统计 ,到2 0 1 5 年底 前 ,全 国完成 的S C R 实施工程 硝装 置总投资 的3 0 %~ 5 0 %。该催 化剂 1 )  ̄ T i O , 为载体 ( 简 . 7 亿k W ,按 照蜂窝式S C R 催 化剂 “ 2 + 1 ”的 称 :脱硝钛 白 ),主要成分 为V 0 5 - WO ( Mo O ) 等金属 总量将 达到5 0 1 4 年将 开始产 生S C R 废催化剂 氧化物 ,每立方米催 化剂干基质量0 . 5 t ,其 中脱 硝钛 白占 安装 使用 方式 ,预计从 2
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在理 想 状态 下 ,脱 硝催 化剂 可 以长期 使用 ,但 在
1 概 述
氮氧化物 ( N O x )是大气污染的主要成分之一 ,我 国
S C R 装 置实际运行 中 ,各种原 因都可 能会 导致催化剂活 性 降低 ,寿命缩 短 。随着催化剂使用时 间的增长 ,催化
活性材料 ,采用捏合方式将各种物料充分混 合 ,再经模 物 ,必须进行无 害化处理 。 S C R 废催化剂 中的这些金属氧化物具有很高 的回收利 具挤 出成 型 ,最 后经过干燥 和煅烧而制成 。
废脱硝催化剂载体回用关键技术研究及工程示范
废脱硝催化剂载体回用关键技术研究及工程示范近年来,废脱硝催化剂载体回用关键技术的研究备受关注。
废脱硝催化剂载体的回收和再利用对资源的可持续利用和环境的保护具有重要意义。
本文将从多个方面对废脱硝催化剂载体回用关键技术进行深入探讨,并结合工程示范案例进行分析和总结。
1. 废脱硝催化剂载体的成分及性质废脱硝催化剂载体主要由氧化铝、二氧化硅等材料组成,具有较高的比表面积和孔隙结构。
这些成分对于催化剂的性能具有重要影响。
在研究废脱硝催化剂载体回用关键技术时,需要对其成分和性质进行全面的分析和评估。
2. 废脱硝催化剂载体的回收技术废脱硝催化剂载体的回收技术是废物资源化利用的关键环节。
采用化学溶解、热处理等方法可以有效地回收废脱硝催化剂载体中的宝贵金属催化剂和载体材料。
在研究废脱硝催化剂载体回用关键技术时,需要考虑回收技术的成本和效率,以及对环境的影响。
3. 废脱硝催化剂载体的再生利用技术废脱硝催化剂载体的再生利用技术包括再生催化剂载体、再生金属催化剂等,对于提高催化剂的利用率和降低生产成本具有重要意义。
在研究废脱硝催化剂载体回用关键技术时,需要考虑再生利用技术的可行性和有效性,以及对催化剂性能的影响。
4. 工程示范案例分析通过对国内外废脱硝催化剂载体回用关键技术的工程示范案例进行分析,可以总结出一些成功的经验和技术路线。
这些案例对于推动废脱硝催化剂载体回用技术的发展具有重要的参考价值。
总结与展望废脱硝催化剂载体回用关键技术研究及工程示范在资源可持续利用和环境保护方面具有重要的意义。
通过对废脱硝催化剂载体的成分和性质进行分析,采用有效的回收和再生利用技术,可以实现催化剂载体的循环利用,降低生产成本,减少对资源的消耗,推动清洁生产和可持续发展。
未来,还需要进一步深入研究废脱硝催化剂载体回用关键技术,积极探索更加高效、环保的技术路线,为实现资源循环利用和绿色发展做出更大的贡献。
个人观点与理解作为文章写手,我认为废脱硝催化剂载体回用关键技术的研究具有重要的现实意义和发展潜力。
基于钒钛基SCR法废脱硝催化剂的回收利用
基于钒钛基SCR法废脱硝催化剂的回收利用李俊峰;张兵兵;李翼然【摘要】随着“十二五”期间国家对氮氧化物排放控制要求的进一步提高,选择性催化还原法( SCR)烟气脱硝技术被广泛应用于燃煤电厂的烟气脱硝。
本文介绍了我国目前燃煤电厂烟气脱硝催化剂的成分、失效机理及再生情况,分析了SCR法废脱硝催化剂处理的几种方式及存在的问题,提出了基于钒钛基SCR法废脱硝催化剂的资源化利用途径,实现工业固废的无害化、资源化综合利用,从而促进催化剂行业的健康可持续发展。
%During the ‘twelfth five-year’ period, the control of nitrogen oxide emissions was more and more strict, and selective catalytic reduction ( SCR) of flue gas denitration technology was widely applied in coal-fired power plant in denitration project. The composition, failure mechanism and regeneration of denitration catalyst were introduced, the recovery of deactivated in the stage was analyzed. The utilization way of deactivated De-NOx SCR catalyst based on V2 O5-TiO2 to realize the harmless, recycling and comprehensive utilization of waste catalyst was submitted, in order to promote the health and sustainable development of the waste catalyst processing industry.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2014(000)024【总页数】3页(P130-132)【关键词】脱硝;钒钛基SCR法;废催化剂;回收利用【作者】李俊峰;张兵兵;李翼然【作者单位】漯河市环境监测中心站,河南漯河 462000;漯河兴茂钛业股份有限公司,河南漯河 462000;郑州大学水利与环境学院,河南郑州 45000【正文语种】中文【中图分类】X705我国能源主要以煤炭为主,煤炭燃烧产生的氮氧化物(主要包括NO、NO2、N2O 等),不仅会形成酸雨,还能导致化学烟雾,危害人类健康,NOx 造成的空气污染越来越引起人们的重视。
SCR催化剂再生与回收
SCR催化剂再生与回收一:硫酸处理再生比单纯的水洗再生更有效,酸洗再生后K2O得以完全清除,同时在催化剂表面引入了硫酸根离子,使其再生后的脱销活性在350℃-500℃内,稀硫酸的浓度最佳为0.5mol/L,催化剂的脱销活性能够达到中毒前的92%。
这主要是因为硫酸根离子在催化剂表面的出现,增加了酸性位的数量,提高了酸性位的强度。
钒的溶解量随再生溶液的PH值变化,PH值越低,被溶解的钒越多。
钨的浸出量相对于其在催化剂中的担载量并不明显。
研究采用0.5mol/L的稀硫酸对KCl中毒的催化剂进行再生,当反应温度超过300℃后,再生后的催化剂表现出比新鲜催化剂更高的脱销活性。
这可能是由于表面硫酸物种的促进作用,钾被稀硫酸洗去,以及V-OH基团得到恢复。
酸液再生对Ca中毒的SCR 催化剂恢复效果也较好。
二:①还原浸出-氧化沉钒法。
该法将废钒催化剂加水加热煮沸,并加入二氧化硫或亚硫酸钠还原,使五氧化二钒还原成四价钒呈硫酸钒酰形态进入溶液,然后加入氧化剂氯酸钾氧化沉钒。
②酸性浸出-氧化沉钒法。
用盐酸或硫酸溶液升温浸出,同时加入氧化剂氯酸钾氧化四价钒为五价钒,五氧化二钒的浸出率可达95%-98%,再用碱溶液调节PH值,煮沸溶液得到五氧化二钒沉淀。
③碱性浸出-沉钒法。
由于五氧化二钒为两性氧化物,可采用酸液浸取液,采用碱液加以浸取回收。
用NaOH或者碳酸钠溶液在90℃下浸出,溶液过滤后调整PH值1.6-1.8,煮沸得到五氧化二钒沉淀。
碱浸法五氧化二钒的回收率与酸法相当,但碱法回收五氧化二钒的纯度不如酸法。
④高温活化法。
将废钒催化剂直接进行高温活化,焙烧时不加任何添加剂,然后用碳酸氢钠浸出,同时加入少量氯酸钾氧化溶液,通过过滤、浓缩浸出液,再加入氯化铵使钒以偏钒酸铵形式沉淀,干燥、煅烧得到五氧化二钒产品。
三:再生技术联用在实际的操作中,由于催化剂的中毒因素很多,所以再生方法也不限于一种,往往由多种方法组合,最常用的工艺:去灰→水洗→超声波化学清洗→活性物质负载→干燥。
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废选择性催化复原脱硝催化剂中金属铛和的萃取分离及回收燃煤烟气排放的氮氧化物(NOX)是形成酸沉降、光化学烟雾和雾霾等大气污染的主要原因之一。
目前选择性催化复原(SCR)脱硝技术被认为是控制NOx排放最为有效的技术,该技术在催化剂的作用下,利用NH3为复原剂将烟气中的NOx复原成N2,V205-W03∕Ti02是普遍商业化应用的脱硝催化剂。
V2O5-WO3∕TiO2催化剂的最正确活性温度范围为300^400℃,脱硝反应器往往直接布置在锅炉省煤器和空气预热器之间的高温、高尘段,催化剂容易因粉尘堵塞及K、Na、As等物质的作用而失活,使用寿命一般只有3~5年。
据估算,20**年开始我国废弃的SCR脱硝催化剂量可达3.8×104t∕a,这一数据还有可能继续增加。
废SCR脱硝催化剂属危险固体废物,相关处理处置技术在我国尚处于研发阶段。
废SCR脱硝催化剂中含有的鸨(W)、钿(V)和钛(Ti)均为重要的工业原料,在自然界分布较少且价格昂贵,具有很高的回收利用价值。
从废SCR脱硝催化剂中回收W、V和Ti,一方面可降低脱硝成本,实现资源的循环利用;另一方面又能防止对环境的污染,经济和环境效益显著,具有广阔的工业应用前景。
目前,我国有关废SCR脱硝催化剂中金属回收的研究很少。
尽管如此,近年来国内外学者开展了一些从炼油加氢脱硫催化剂、加氢裂化催化剂和加氢脱氮催化剂等工业催化剂中回收专目(Mo)、V的研究,采用的方法主要有化学沉淀法、溶剂萃取法、离子交换法和活性炭吸附法等。
其中,溶剂萃取法因具有流程简单、分离效率高、选择性好、操作简单和成本低等优点,吸引了众多研究者的关注。
Olazabal等采用酸浸法,将加氢脱硫催化剂中的V溶解进入液相,再以Alamine336为萃取剂对酸浸液中的V开展分离与回收,结果说明,当酸浸液pH<1.0时V的萃取率最高。
然而,Lee等研究指出,当酸浸液的PH值为8~9时,Alamine336萃取分离V的效果较好。
Saily等研究Cyanex301萃取分离Mo-Ni催化剂酸浸液中的Mo,结果说明,Cyanex301在较宽的PH值范围内可实现Mo的萃取分离(萃取效率高于90%);另外,溶液中共存Mo、V、Ni和Mg等离子时,Cyanex301对Mo具有较高的选择性。
Chen等研究三烷基胺萃取回收炼油厂脱硫催化剂中的MO和V,结果说明,Mo和V的萃取率分别可达91.3%和90.l%o Iazabal等研究利用阳离子萃取剂LiX26从炼油厂脱硫催化剂碱性浸出液中萃取回收V。
Park等和MiShra]研究利用Lix84-1萃取回收废催化剂酸浸液中的金属。
其他萃取剂如Lix63,Alamine304等也被研究用来萃取回收废催化剂酸浸液中的有价金属。
迄今为止,有关萃取法回收废催化剂中金属的研究主要集中在炼油加氢脱硫催化剂、加氢裂化催化剂和加氢脱氮催化剂等工业催化剂。
萃取剂对金属离子的选择性是影响催化剂中金属回收的关键因素之一。
目前,有关废SCR脱硝催化剂W和V回收的相关研究鲜有报道,且SCR脱硝催化剂的成分特点与炼油厂催化剂存在较大区别,现有的萃取工艺并不一定适用。
本工作在前期研究废SCR脱硝催化剂中W和V酸性浸出的根底上,进一步开展酸浸液中W和V的萃取分离实验研究,拟为废SCR脱硝催化剂中金属W和V的分离回收提供理论和技术参考。
1实验1.1W和V的酸性浸出采用的废催化剂主要组分(质量分数)为:V205:1.5%,W03:3.07%,Ti02:80.2%,Si02:5.83%,A1203:1.74%,CaO:1.24%o利用压缩空气吹扫SCR脱硝催化剂表面的飞灰后,再将催化剂研磨至粒径为200目(粒径为840Unl)左右的颗粒,并将研磨后的催化剂和碳酸钠按质量比1:1.2开展混合焙烧,将W和V转化为酸溶性物质,同时去除一些有机物。
最后将混合焙烧物置于稀硫酸溶液中,将其中的W和V物质溶解进入液相。
前期研究说明,当碳酸钠和催化剂的质量比为1.2,焙烧温度为800℃,焙烧时间为3h,硫酸浓度为2%,液固比为8:1,浸出温度为80℃,浸出时间为4h的条件下,废SCR脱硝催化剂中W和V的浸出率可分别高达99.08%和98.49%,为后续W和V的萃取回收提供了良好的条件。
1.2萃取分离将三正辛胺(T0A,3N,简写为R3N)和异癸醇按一定比例参加到航空煤油(储程为160.5~189.5。
C)中,制得萃取剂,其中TOA 的体积分数为12%,异葵醇的体积分数为10%o利用稀硫酸将上节中酸浸液的pH值调为L(T3.5后,将其与萃取剂一同参加到分液漏斗中,摇晃分液漏斗确保有机相和水相混合均匀。
然后将分液漏斗静置,使有机相和水相分层,W和V从水相萃取进入有机相。
采用分光光度法测量萃取前后水相中W、V的浓度,进而计算得到WV 的萃取效率ηO2结果与讨论2.1W和V的萃取2.1.1萃取液组成的影响萃取液是萃取剂与酸浸液的混合溶液,有机相(萃取剂)与液相(酸浸液)(0/A)体积比对萃取效率的影响如图1所不O 从图1可以看出,当萃取液组成0/A体积比从0.025增加到0.10时,V的萃取效率从84.43%增加到93.72%o此后,继续增加萃取液的O/A体积比至0.500的过程中,V的萃取率呈下降趋势。
其原因可能是,当萃取液组成O/A值高于0.100时,会使负载有机相中W和V的浓度降低,溶液中杂质离子的萃取反应加剧,从而抑制了V的富集和分离。
W的萃取率随萃取液组成0/A的变化趋势与V类似,当萃取液组成0/A为0.10^0.50的范围内,W的萃取率可达96%以上。
综合考虑,实验确定最正确相比萃取液组成0/A为0.10,此时W和V的萃取率可分别到达98.00%,97.32%o图1萃取液组成0/A对鸨(W)和锐(V)萃取率的影响2.1.2萃取时间的影响萃取是萃取剂与酸浸液混合的过程,因此萃取时间t对萃取率有着一定的影响。
图2为W和V萃取效率n随t的变化规律。
从图2可以看出,W和V的萃取率随着萃取时间的延长呈先上升后稳定不变的趋势。
当萃取时间为5min时,W和V的萃取效率分别为94.18%和87.86%;当萃取时间增加到15min时,W和V 的萃取效率分别到达98.85%和93.43%o此后,继续延长萃取反应时间,W和V的萃取效率几乎保持不变,说明此时对酸浸液的萃取过程到达了平衡状态。
在酸浸液萃取初期,随着萃取时间的不断延长,被萃取进入有机相中的W和V越来越多,继续对酸浸液开展萃取时,酸浸液中的杂质离子被萃取的可能性越来越大,在一定程度上抑制了W和V的继续萃取;同时,随着萃取时间的延长,有机相与酸浸液接触时间越长,有机相的损失越多,容易造成萃取剂损耗增加。
综合考虑,实验确定最正确萃取平衡时间为15min,此时W和V的萃取率分别为98.85%和93.43%o图2萃取时间对W和V萃取率的影响2.1.3酸浸液pH值的影响研究发现,浸出液的PH对W和V的萃取率有着很大的影响,主要是因为浸出液中W和V随溶液PH的变化而呈现不同的离子状态。
图3为酸浸液pH与酸浸液中W和V萃取率之间的关系。
图3浸出液PH对W和V萃取率的影响从图3可以看出,当酸浸液PH值从1.0增加至2.5的过程中,W的萃取效率从92.07%增加至98.78%,V的萃取效率从80.39%增加至93.22%o当酸浸液PH值从2.5继续增加至3.5的过程中,W和V的萃取率下降趋势较明显,其中W的萃取率下降为67.02%,V 的萃取率下降至86.17%oW和V均属过渡金属,离子可呈现多种价态,酸浸液中W和V 的离子形态与pH值密切相关(如下表1所示),W和V的萃取效率受酸浸液pH值的影响较大。
W在元素周期表中处于VlB族,有W3+、W4+、W5+和W6+4种氧化态形式,V在元素周期表中处于VB族,有V4+和V5+2种氧化态形式,其中W6+、V4+和V5+较为稳定容易被萃取分离。
表1不同PH下W和V的离子存在形态从表1可以看出,当PH值为2.0左右时,酸浸液中的W和V 分别以W6+和V5+的形式存在,这与图3中的实验数据相吻合,W 和V的萃取化学反应可表述为:另外,当酸浸液pH值高于2.5时,酸浸液中的杂质离子开始发生水解反应,生成固体颗粒物,这些颗粒物在一定程度上会抑制W和V的继续萃取,从而导致W和V的浸出率下降同时过高的pH 会加重乳化现象的发生,加大两相分离的难度。
2.1.4TOA体积分数的影响萃取剂浓度是确定萃取平衡的1个关键因素,图4为TOA体积分数对W和V萃取效率的影响图4TOA体积分数对W和V萃取率的影响从图4可以看出,当TOA体积分数从2%增加到12%的过程中,V的萃取效率从86.24%上升至94.94%,此后继续增加T0A,V的萃取效率几乎稳定不变。
当TOA的体积分数在2%~12%的范围内,W的萃取效率变化不明显,约为98.78%o萃取剂浓度过大,会使有机相的黏度增大,从而导致有机相与水相分液困难;同时有机相的机械损失也会增加。
因此,TOA的体积分数宜控制在12%以下。
2.2有机相中W和V的反萃分别采用NaOH.NaCkNaNo3、Na2S04和NH3∙H20为反萃取剂,对萃取有机相中的W和V开展反萃实验。
结果说明,相比其它几种反萃剂,NaOH对有机相中的W和V反萃取效率最高,且无乳化相生成。
本实验以NaOH为反萃取剂,研究了反萃取液组成中有机相(萃取液)和水相(反萃取剂)体积比(0/A)、NaOH浓度对反萃效率的影响,反萃取过程约15min到达平衡。
2.2.1有机相和水相(0/A)体积比的影响控制NaOH浓度为ImOl/L,反萃时间为15min,0∕A比体积比与负载有机相中W和V反萃取率之间的关系如图5所示。
图50/A体积比对W和V反萃取率的影响从图5可以看出,当反萃取液组成0/A比由1:0.5增加至1:1.5时,W的反萃取效率从89.79%增加至99.9%o此后,W的反萃效率随反萃取液组成0/A比的增加基本保持不变。
从图5还可以看出,当反萃取液组成0/A比从1:0.5增加至1:2.5的过程中,V 的反萃取率迅速增加,当反萃取液组成0/A比为1:3时,V的反萃取效率到达最大,约86.68%o以NaOH为反萃剂对有机相中的W和V开展反萃取过程中,涉及的主要反应如下:2.2.2NaOH浓度的影响图6为NaOH浓度对W和V反萃效率的影响。
从图6可以看出,W的反萃率随NaOH浓度变化不明显,当NaOH浓度在0.25~L5mol/L的范围内,W的反萃取率几乎为100%o对于V而言,当NaOH浓度由0.25mol/L上升到0.75mol/L时,V的反萃取率由81.23%增加至88.05%,此后V的反萃取效率随着NaOH浓度的增加而下降。