SCR脱硝废催化剂中有价金属的分离和回收工艺研究

发布时间：2019-10-24 08:51

【摘要】：SCR脱硝废催化剂既是污染环境的固体废弃物,同时又是含有Ti、W、Mo、V、Ni、Al等金属化合物的宝贵资源。本文分别采用钠化煅烧-水浸和水浸-亚熔盐两种工艺对废催化剂中的有价组份进行了分离,并用离子交换树脂对该工艺所产生的酸性溶液中的金属离子进行了分离和回收,用化学沉淀法对碱性溶液中的钼、钒、钨、硅、铝等离子进行了分离和回收。废催化剂的浸出实验表明,钠化焙烧-水浸工艺处理SCR废催化剂的优化条件为预处理温度700℃,预处理时间3 h,Na2CO3加入量为1.5 g/g.cat,钠化焙烧温度700℃,焙烧时间3 h;此时W、Mo、V、Si、Al的浸出率分别为91.4%、91.9%、92.6%、72%和72.5%。水浸-NaOH亚熔盐工艺的优化条件为水浸温度95℃,水浸固液比为1:2,浸出时间5 h;亚熔盐过程NaOH加入量为2.0g/g.cat,亚熔盐温度为150℃,亚熔盐时间为3 h;此时钒、钼、钨金属氧化物的浸出率可分别达到96.5%、98%、94%,TiO2样品纯度可达92 wt.%。水浸-亚熔盐工艺收集的酸性溶液依次通过强酸性阳离子交换树脂、强碱性阴离子交换树脂、弱酸性阳离子树脂处理,分别吸附酸液中的钒、镍、铝离子,考察了温度、时间、树脂加入量对处理效果的影响,将剩余酸液浓缩后得到副产品硫酸。通过HCl+NaCl混合再生溶液对树脂再生,可以分别回收到镍、铝、钒化合物,再生后的树脂可以进行多次使用。水浸-亚熔盐工艺得到的含有钨、钼、钒、硅、铝等离子的碱性溶液使用化学沉淀法将各金属分离并回收。首先,通过Al2(SO4)3+MgSO4复合沉淀剂优先去除碱性溶液中的硅离子和铝离子,其去除率分别为97.5%、93.8%,且钨、钼、钒的损失率很低。其次,用Na2S除钼,在S/Mo摩尔比为16,反应平衡pH控制为7-7.4,水浴温度70℃,反应时间2 h,可将98%以上的钼酸根转化为硫代钼酸根,且在该试验条件下,钨和钒的损失率分别为9.0%和6.7%。过滤分离后,向滤液中加入过量Ca(OH)2沉淀钨和钒离子。生成的钒酸钙溶液用甲酸选择浸出,向浸出液中加入氨水沉钒,最终以钒酸氨的形式回收钒元素。CaWO4固体经热的盐酸处理后转化为H2WO4析出,煅烧得到WO3。
【图文】：

反应原理,机理,脱硝,催化剂

图 1-1 SCR 催化脱硝反应原理图Fig 1-1 The reaction mechanism of selective catalytic reduction denitratioprocess关于在钒钛系 SCR 催化剂上发生的化学反应的研究一直存在分歧，因此脱硝机理的解释始终不尽相同。但 Langmuir-Hinshelwood 机理和 Eley-Ride理是被大多数研究者认同的。（一）Langmuir-Hinshelwood 机理Langmuir-Hinshelwood 机理认为，SCR 脱硝过程中反应物 NH3与 NOx 附在催化剂上，NH3以 NH4+物种的形式吸附在 V2O5上。当有 O2存在时，，NNO2的形式也吸附在V2O5上，这两种吸附物进行氧化还原反应转化成N2和H反应完全后产物 N2与 H2O 从催化剂脱附。当没有 O2存在时，NOx 不会在发生吸附。NH4++σ→σ-NH4+（快） (NO2+σ→σ-NO2（快） (1σ-NO2+σ-NH4+→σ-N2+σ-H2O（慢） (1

SCR脱硝,结合机理,过程机理,钒钛

第一章文献综述也有密切的关联。NH4+与烟气中的 NO 结合生成过渡态化合物，过渡态化合物分解生成 N2和 H2O。该 SCR 脱硝反应步骤如图所示[18]：1、NH3扩散到钒钛系催化剂表面；2、V2O5表面的 B 酸活性位 V-OH 快速将 NH3吸附，使其形成 NH4+离子团；3、NO 扩散到钒钛系催化剂表面；4、NO 与吸附态的 NH4+离子团结合生成过渡态化合物；5、过渡态化合物分解为最终产物 N2和 H2O；6、最终产物 N2和 H2O 扩散离开钒钛系催化剂表面。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X705;TF803.21

【参考文献】