一種提取廢棄SCR催化劑中有價金屬製備合金的方法與流程
2023-06-03 09:09:11 4
本發明涉及金屬冶煉領域，特別是涉及一種提取廢棄SCR催化劑中有價金屬製備合金的方法。
背景技術：
玻璃窯爐、化工廠、燃煤電廠、鋼鐵廠的燒結工序和焦化工序等燃煤鍋爐所排放的氮氧化物是主要的空氣汙染物之一。氮氧化物是造成酸雨的主要原因之一，更是二次微細顆粒物汙染、地表水富營養化和形成近地層大氣臭氧汙染的前提物。更嚴重的是，大氣中的NOx會對人體健康造成嚴重的危害，其中NO具有極強的與血紅蛋白和氧結合的能力，回影響人體內血液的輸氧能力；NO2則會刺激人的眼睛、鼻子等，嚴重時會誘發細胞癌變。
燃煤發電廠的煙氣脫硝可分為選擇性催化還原(SCR)、選擇性非催化還原(SNCR)和非選擇性催化還原(NSCR)等。目前，選擇性催化還原(SCR)是公認的最有效的煙氣脫硝方法。在SCR脫硝過程中，催化劑是最核心的技術，目前工業上使用較為廣泛的催化劑為釩鈦催化劑。SCR催化劑大多以TiO2為載體，負載V2O5、WO3等金屬氧化物，催化劑總量的90％以上為TiO2、V2O5、WO3等金屬氧化物。
SCR催化劑在使用過程中，會漸漸失去活性，失火原因有：燒結失活、催化劑中毒、催化劑的孔杜塞以及催化劑沾汙等。催化劑雖然可以再生恢復活性，但是每一次再生其活性並不能完全恢復。因此，在多次重複恢復活性後催化劑，最後將達不到脫硝要求被廢棄。廢棄的SCR催化劑由於含有V2O5、WO3等，直接丟棄會造成環境汙染。而且釩是稀有金屬，在自然界中較為分散，提取和分離工藝都較為困難。因此，合理的利用廢棄的SCR催化劑，從中提取釩、鎢、鈦等有價金屬是非常有實用價值的。
中國專利CN201210487229.3公開了一種從廢棄SCR催化劑中提取鎢、鈦、釩的方法，是指將廢棄SCR催化劑粉碎並加入強鹼溶液進行反應，過濾分離後將強酸加入鎢酸鈉、釩酸鈉混合溶液中反應得鎢酸和鈉鹽、釩酸混合溶液，並將鈉鹽、釩酸混合溶液的pH值調至沉澱析出得釩酸銨，再將硫酸加入脫鎢、釩的SCR催化劑中反應得硫酸氧鈦溶液和鋁渣等固體，繼續在硫酸氧鈦溶液中加入水進行水解得鈦酸和廢酸溶液，最後將得到的釩酸銨、鎢酸、鈦酸分別進行煅燒即可獲得五氧化二釩、三氧化鎢和二氧化鈦。該方法對設備要求低，能耗低，但是在處理過程中會用到大量的鹼、酸，容易造成二次汙染。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種提取廢棄SCR催化劑中有價金屬製備合金的方法，該方法設備要求低，工藝簡單，原料廉價易得，回收效率高，並且不會造成二次汙染，十分適合大規模工業化生產。
為實現上述目的，本發明採用以下技術方案：
一種提取廢棄SCR催化劑中有價金屬製備合金的方法，包括以下步驟：
(1)將廢棄SCR催化劑使用清水進行超聲波清洗4-6h，去除吸附的汞、砷或有機物質等，廢水可通過吸附，回收汞、砷等；
(2)將清洗後的SCR催化劑與金屬鋁粉末、碳酸鈣粉末與水混合，並在球磨機中研磨成漿，之後在110℃條件下充分乾燥，粉碎，過篩；
(3)將製得的混合物在真空爐中首先預加熱90-120min，之後進行煅燒60-90min，之後取出冷卻至室溫，拔渣，製得Ti、Al、V、W合金。
優選的，廢SCR催化劑、金屬鋁、碳酸鈣的投料質量比為50：(38-45)：(28-42)。
優選的，廢SCR催化劑、金屬鋁、碳酸鈣的投料質量比為50:42:35。
優選的，所述步驟(1)中廢棄SCR催化劑進行超聲波清洗時溫度為40-80℃。
優選的，所述步驟(2)中，廢SCR催化劑粉末、金屬鋁粉末、氧化鈣粉末混合物經粉碎過篩後粒度為150-200目。
優選的，所述步驟(3)中預加熱過程中的溫度為730-950℃。
優選的，所述步驟(3)中煅燒的溫度為1540-1560℃。
其中，廢棄SCR催化劑清洗後的水經過活性炭與交聯殼聚糖的混合物吸附，去除有害物質。在真空爐中煅燒時，真空度為10-1-10-2Pa。
本發明具有以下有益效果，通過SCR催化劑與鋁粉和碳酸鈣粉末混合後，首先進行預加熱將碳酸鈣粉末轉化為氧化鈣，並進一步去除雜質，之後再進行高溫煅燒，使廢SCR催化劑中的鈦、釩、鎢與鋁可以生成γ-TiAl基金屬間多元合金，釩和鎢搭載在其中，從而將廢SCR催化劑中的鈦、釩、鎢提取出來。該方法回收率高，操作簡單，所用原料廉價易得，並且不會造成二次汙染。
具體實施方式
為了更好的理解本發明，下面通過實施例對本發明進一步說明，實施例只用於解釋本發明，不會對本發明構成任何的限定。
實施例1
將廢棄SCR催化劑使用清水在40℃下進行超聲波清洗4h，去除吸附的汞、砷或有機物質等，廢水可通過吸附，回收汞、砷等；將100g清洗後的SCR催化劑與92g金屬鋁粉末、64g碳酸鈣粉末與水混合，並在球磨機中研磨成漿，之後在110℃條件下充分乾燥，粉碎，過篩粒度為200目；將製得的混合物在真空爐中首先900℃下預加熱處理90min，之後進行1560℃下煅燒60min，之後取出冷卻至室溫，拔渣，製得Ti、Al、V、W合金。
其中鈦的提取率為92.4％，釩的提取率為79.1％，鎢的提取率為92.4％。實施例2
將廢棄SCR催化劑使用清水在60℃下進行超聲波清洗6h，去除吸附的汞、砷或有機物質等，廢水可通過吸附，回收汞、砷等；將100g清洗後的SCR催化劑與84g金屬鋁粉末、70g碳酸鈣粉末與水混合，並在球磨機中研磨成漿，之後在110℃條件下充分乾燥，粉碎，過篩粒度為200目；將製得的混合物在真空爐中首先950℃下預加熱處理120min，之後進行1540℃下煅燒60min，之後取出冷卻至室溫，拔渣，製得Ti、Al、V、W合金。
其中鈦的回收率為96.2％，釩的回收率為85.3％，鎢的回收率為93.7％。實施例3
將廢棄SCR催化劑使用清水在80℃下進行超聲波清洗5h，去除吸附的汞、砷或有機物質等，廢水可通過吸附，回收汞、砷等；將100g清洗後的SCR催化劑與82g金屬鋁粉末、84g碳酸鈣粉末與水混合，並在球磨機中研磨成漿，之後在110℃條件下充分乾燥，粉碎，過篩粒度為200目；將製得的混合物在真空爐中首先850℃下預加熱處理90min，之後進行1540℃下煅燒90min，之後取出冷卻至室溫，拔渣，製得Ti、Al、V、W合金。
其中鈦的回收率為90.4％，釩的回收率為78.9％，鎢的回收率為87.8％。實施例4
將廢棄SCR催化劑使用清水在50℃下進行超聲波清洗6h，去除吸附的汞、砷或有機物質等，廢水可通過吸附，回收汞、砷等；將100g清洗後的SCR催化劑與74g金屬鋁粉末、78g碳酸鈣粉末與水混合，並在球磨機中研磨成漿，之後在110℃條件下充分乾燥，粉碎，過篩粒度為160目；將製得的混合物在真空爐中首先730℃下預加熱處理120min，之後進行1560℃下煅燒90min，之後取出冷卻至室溫，拔渣，製得Ti、Al、V、W合金。
其中鈦的回收率為87.9％，釩的回收率為82.7％，鎢的回收率為83.5％。