本發(fā)明屬于固體廢物回收處置領域,具體涉及一種從失效脫硝催化劑中回收鎢的方法。
背景技術(shù):
火電站脫硝裝置運行過程中,隨著時間的推移,脫硝催化劑會逐漸失效,此時須對失效的催化劑進行再生處置。
由于催化劑經(jīng)過2~3次再生后結(jié)構(gòu)強度明顯下降而無法使用,最終只能轉(zhuǎn)化為危險固體廢棄物。由于這些危險固體廢棄物中含有如氧化釩、鎢等有回收價值的元素,氧化釩屬于有毒危險化學品;鎢是重要的戰(zhàn)略元素,我國的鎢資源正面臨枯竭的危機。因此從失效脫硝催化劑中回收鎢可實現(xiàn)較好的資源及環(huán)境效益。
煙氣脫硝催化劑是按一定比例的Ti、W、V氧化物構(gòu)成的一種混合物。失效被淘汰的催化劑中一般含80~90%的TiO2,4~8%的WO3以及少量的V2O5。在金屬冶煉行業(yè),通常將鎢品位(WO3)大于0.5%的礦石稱為富礦,失效脫硝催化劑中鎢的品位已遠遠高于普通鎢礦石,具有較高的工業(yè)價值。
目前,國內(nèi)針對從失效脫硝催化劑中回收鎢的新技術(shù)開發(fā)較少。中國專利CN 101921916和CN 102557142報道了使用傳統(tǒng)金屬冶煉工藝從失效脫硝催化劑中回收鎢的方法,這種技術(shù)常被稱為“鈉化焙燒法”。首先將破碎后的催化劑與碳酸鈉或氫氧化鈉混合后高溫焙燒,使催化劑中鎢(WO3)轉(zhuǎn)化為鎢酸鈉鹽(Na2WO4),然后用熱水將鎢酸鈉浸出,再通過添加鈣類沉淀劑將鎢以鈣鹽的形式沉淀出來,鎢酸鈣(CaWO4)經(jīng)鹽酸化得到鎢酸(H2WO4),鎢酸與氨水反應得到偏鎢酸銨([NH4]6H2W12O40),偏鎢酸銨可作為新鮮催化劑的原料,從而實現(xiàn)了鎢由廢物到商品的全程轉(zhuǎn)化。具體的反應過程為:
WO3+Na2CO3→Na2WO4+CO2(或WO3+2NaOH→Na2WO4+H2O)
Na2WO4+CaCl2→CaWO4↓+2NaCl
CaWO4+2HCl→H2WO4↓+CaCl2
12H2WO4+6NH3·H2O→(NH4)6H2W12O40+14H2O
然而利用這種傳統(tǒng)的金屬冶煉技術(shù)處理失效脫硝催化劑存在較大弊端:
1、制備路線較長,從催化劑中回收鎢需要經(jīng)過破碎-鈉化焙燒-熱水浸取-加鈣沉淀-酸化反應-氨化反應等六個步驟。
2、原料、燃料消耗高:高溫焙燒需要消耗大量燃料;更為不利的是“鈉化焙燒”會造成堿的大量損耗,因為催化劑主要是以TiO2形式存在,TiO2在高溫下能部分與碳酸鈉或氫氧化鈉反應生成偏鈦酸鈉
為解決以上技術(shù)問題,本發(fā)明提供一種使用超臨界流體從失效脫硝催化劑中回收鎢的方法。
當物質(zhì)的溫度、壓力分別高于臨界溫度和壓力時就處于超臨界狀態(tài),這時的溶液稱為超臨界流體(supercritical fluid,簡稱SCF)o超臨界氨-水體系表現(xiàn)出很多不同于常壓氨水的性能,可以實現(xiàn)許多傳統(tǒng)方法不易實現(xiàn)的反應。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)回收催化劑中的鎢存在的效率低、成本高的問題,公開了一種從失效脫硝催化劑中回收鎢的方法。
技術(shù)方案:一種從失效脫硝催化劑中回收鎢的方法,包括:
(1)將失效脫硝催化劑粉碎、篩分,得到粒徑在200~2000目的催化劑粉末,然后測定催化劑粉末中的鎢的摩爾百分含量mol%;
(2)將A摩爾步驟(1)得到的催化劑粉末投入到超臨界反應器中,然后再向超臨界反應器加入B摩爾的液氨和C摩爾的水,其中:
B=A*催化劑粉末中的鎢的摩爾百分含量mol%*(0.5~0.8),
B:C=(6~20):1;
(3)加熱超臨界反應器,使超臨界反應器內(nèi)溫度達到310~350℃,在自身壓力下反應1~10小時得到液固產(chǎn)物;
(4)反應結(jié)束后,將步驟(3)得到的液固產(chǎn)物依次進行液固分離和洗滌,得到偏鎢酸氨溶液。
進一步地,步驟(1)中通過X射線熒光光譜儀測定催化劑粉末中的鎢的摩爾百分含量mol%。
進一步地,步驟(1)中的催化劑粉末的粒徑為200~1000目。
進一步地,步驟(2)中的液氨的加入量B=A*催化劑粉末中的鎢的摩爾百分含量mol%*0.6。
更進一步地,步驟(2)中加入的液氨和水的摩爾比為B:C=(6~15):1。
進一步地,步驟(3)中加熱超臨界反應器,使超臨界反應器內(nèi)溫度達到330℃,在自身壓力下反應5小時得到液固產(chǎn)物。
本發(fā)明回收催化劑中鎢的基本原理為,超臨界氨-水體系下直接將催化劑中的鎢氨化反應生成可溶性的偏鎢酸銨。
12WO3+6NH3·H2O→(NH4)6H2W12O40+2H2O
有益效果:本發(fā)明公開的一種從失效脫硝催化劑中回收鎢的方法具有以下有益效果:
鎢回收率可達到95%以上,實現(xiàn)了普通浸出方法難以實現(xiàn)的高收率。
具體實施方式:
下面對本發(fā)明的具體實施方式詳細說明。
具體實施例1
一種從失效脫硝催化劑中回收鎢的方法,包括:
(1)將失效脫硝催化劑粉碎、篩分,得到粒徑在200~2000目的催化劑粉末,然后測定催化劑粉末中的鎢的摩爾百分含量mol%;
(2)將A摩爾步驟(1)得到的催化劑粉末投入到超臨界反應器中,然后再向超臨界反應器加入B摩爾的液氨和C摩爾的水,其中:
B=A*催化劑粉末中的鎢的摩爾百分含量mol%*0.5,
B:C=6:1;
(3)加熱超臨界反應器,使超臨界反應器內(nèi)溫度達到310℃,在自身壓力下反應10小時得到液固產(chǎn)物;
(4)反應結(jié)束后,將步驟(3)得到的液固產(chǎn)物依次進行液固分離和洗滌,得到偏鎢酸氨溶液。
進一步地,步驟(1)中通過X射線熒光光譜儀測定催化劑粉末中的鎢的摩爾百分含量mol%。
具體實施例2
一種從失效脫硝催化劑中回收鎢的方法,包括:
(1)將失效脫硝催化劑粉碎、篩分,得到粒徑在200~1000目的催化劑粉末,然后測定催化劑粉末中的鎢的摩爾百分含量mol%;
(2)將A摩爾步驟(1)得到的催化劑粉末投入到超臨界反應器中,然后再向超臨界反應器加入B摩爾的液氨和C摩爾的水,其中:
B=A*催化劑粉末中的鎢的摩爾百分含量mol%*0.8,
B:C=20:1;
(3)加熱超臨界反應器,使超臨界反應器內(nèi)溫度達到350℃,在自身壓力下反應1小時得到液固產(chǎn)物;
(4)反應結(jié)束后,將步驟(3)得到的液固產(chǎn)物依次進行液固分離和洗滌,得到偏鎢酸氨溶液。
進一步地,步驟(1)中通過X射線熒光光譜儀測定催化劑粉末中的鎢的摩爾百分含量mol%。
具體實施例3
一種從失效脫硝催化劑中回收鎢的方法,包括:
(1)將失效脫硝催化劑粉碎、篩分,得到粒徑在200~1000目的催化劑粉末,然后測定催化劑粉末中的鎢的摩爾百分含量mol%;
(2)將A摩爾步驟(1)得到的催化劑粉末投入到超臨界反應器中,然后再向超臨界反應器加入B摩爾的液氨和C摩爾的水,其中:
B=A*催化劑粉末中的鎢的摩爾百分含量mol%*0.6,
B:C=15:1;
(3)加熱超臨界反應器,使超臨界反應器內(nèi)溫度達到330℃,在自身壓力下反應5小時得到液固產(chǎn)物;
(4)反應結(jié)束后,將步驟(3)得到的液固產(chǎn)物依次進行液固分離和洗滌,得到偏鎢酸氨溶液。
進一步地,步驟(1)中通過X射線熒光光譜儀測定催化劑粉末中的鎢的摩爾百分含量mol%。
上面對本發(fā)明的實施方式做了詳細說明。但是本發(fā)明并不限于上述實施方式,在所屬技術(shù)領域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi),還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。