廢催化劑循環(huán)利用工業(yè)技術(shù)研究

游濤(成都東方凱特瑞環(huán)保催化劑有限責(zé)任公司，四川成都610045)

廢催化劑循環(huán)利用工業(yè)技術(shù)研究

游濤(成都東方凱特瑞環(huán)保催化劑有限責(zé)任公司，四川成都610045)

對(duì)廢催化劑循環(huán)利用工業(yè)技術(shù)研究是很多工業(yè)企業(yè)研究的課題，難點(diǎn)主要在于如何循環(huán)利用、工業(yè)技術(shù)是否可行，經(jīng)濟(jì)性在哪里等，本文從目前國(guó)內(nèi)對(duì)廢催化劑循環(huán)利用的集中工業(yè)化技術(shù)進(jìn)行研究，可能為未來(lái)廢催化劑日益曾多的局面提出參考意見。

廢催化劑；循環(huán)利用

2018～2020 年大量脫硝催化劑壽命將集中到期，由于新催化劑市場(chǎng)飽和，價(jià)格低迷。使得許多電廠采用對(duì)壽命到期催化劑直接更換的模式，據(jù)統(tǒng)計(jì)在這三年中除去可再生的催化劑將產(chǎn)生超過20萬(wàn)m3的廢催化劑，由于催化劑主要成分為TIO2、WO3和V2O5組成，這些礦物金屬資源如果被浪費(fèi)，將帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。2014年起一些國(guó)內(nèi)企業(yè)看到了這一巨大市場(chǎng)，開始依托一些冶金技術(shù)開始對(duì)廢催化劑進(jìn)行循環(huán)利用。

1 國(guó)內(nèi)外廢催化劑處置利用概況

目前蜂窩式催化劑占有大量，如果在運(yùn)行過程中已經(jīng)發(fā)生了嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)破環(huán)，那就徹底失效而無(wú)法再生。若能對(duì)這些催化劑采取分離提純，則不僅可產(chǎn)生新的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)，也符合《中華人民共和國(guó)循環(huán)經(jīng)濟(jì)促進(jìn)法》中有關(guān)再利用和資源化產(chǎn)業(yè)模式的要求。將廢催化劑中有價(jià)金屬V2O5、WO3、MoO3、TiO2回收，不僅可以減少二次污染，又能避免資源浪費(fèi)，是脫硝產(chǎn)業(yè)得以良性循環(huán)的重要舉措。

由于各國(guó)的經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀不同對(duì)于廢催化劑的回收再利用方面也有所不同。日本由于缺乏各種金屬資源，因而早在20世紀(jì)50年代就注意廢催化劑的回收利用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1975-1980年日本就回收了有色金屬約3萬(wàn)噸。美國(guó)由于環(huán)保法限定，一些催化劑制造公司往往與固定的廢催化劑回收公司保持協(xié)作關(guān)系。1972年德國(guó)就頒布了廢棄物管理法，規(guī)定廢棄物必須作為原材料再循環(huán)使用，德國(guó)的迪高沙（Degussa）公司1992年一年就回收了價(jià)值6萬(wàn)馬克的Pt、Rh金屬。

針對(duì)國(guó)內(nèi)對(duì)廢催化劑仍需花費(fèi)額外費(fèi)用進(jìn)行處理的現(xiàn)狀，廢舊催化劑的循環(huán)再利用顯得迫在眉睫。

2 貴金屬WO3提煉

廢催化劑的主要成分為鈦、鎢、釩、硅、鈣等。有回收利用價(jià)值的主要為鈦、鎢、釩。廢催化劑提煉技術(shù)是通過濕法冶金方法將主要有價(jià)成分分離出來(lái)。

2.1 貴金屬WO3提煉主要工序：

（1）經(jīng)過煅燒、磨粉、浸出、過濾、將主要成分鈦以鈦渣的形式分離出來(lái)，可作為制作鈦白粉的原料；

（2）濾去鈦渣的濾液通過加液氨，將濾液中釩沉淀，主要化學(xué)反應(yīng)如下：

沉淀下來(lái)的釩酸銨NH4VO3可作為釩加工企業(yè)的原材料；

（3）壓濾后得到的溶液，進(jìn)入沉淀池，加入沉淀劑，讓Na2WO4結(jié)晶沉淀，經(jīng)高溫蒸汽蒸發(fā)，得到固體鎢酸鈉（Na2WO4），作為鎢加工企業(yè)的原材料。

2.2 貴金屬提煉主要工藝

2.2.1 催化劑煅燒

將催化劑放入回轉(zhuǎn)窯（長(zhǎng)度28m）中600℃-800℃煅燒，除去可揮發(fā)性雜質(zhì)

2.2.2 催化劑磨細(xì)處理

球磨機(jī)將催化劑磨細(xì)，約300目。

2.2.3 浸出

磨細(xì)的催化劑與堿液（NaOH）混合后，進(jìn)入高壓反應(yīng)釜，在壓力6Kg，溫度145℃的條件下，反應(yīng)3小時(shí)。其中除TiO2外，大部分其他元素，如：W、V、Ca、Si、Al、As等均與堿液反應(yīng)后進(jìn)入液相。

2.2.4 TiO2與W、V、Ca等元素分離

利用壓濾機(jī)壓濾將浸出環(huán)節(jié)反應(yīng)后的渣液進(jìn)行壓濾。濾餅為未溶解的TiO2及雜質(zhì)。液體為含雜質(zhì)的W、V浸出液壓濾后的鈦渣，自然風(fēng)干后為白色，未風(fēng)干為黑灰色。主要成分為TiO2。

再將含雜質(zhì)的W、V浸出液進(jìn)入沉降釜后加入沉降劑，將液相中鎢酸鈉沉降下來(lái)

2.2.5 鎢酸鈉結(jié)晶

把經(jīng)過沉降的液體送到結(jié)晶鍋，用高溫蒸汽，烘干部分水分后，使其中的鹽類結(jié)晶下來(lái)

鎢酸鈉成品，其中鎢酸鈉含量約30%，作為原材料賣給鎢制造企業(yè)。

3 VO2O5的分離技術(shù)

它在催化劑里的含量為0.5%～1%左右，由于含量少，專門提取VO2O5作為工業(yè)用途的基本沒有，但一些企業(yè)通過這一工藝使危險(xiǎn)廢棄物成為普通廢棄物，利于未來(lái)的循環(huán)利用。

VO2O5處理主要工藝：

廢催化劑預(yù)處理—干燥—切割—破碎磨粉—氧化還原（草酸溶液）--固液分離—無(wú)害化粉末。

4 催化劑生產(chǎn)工藝上的循環(huán)利用技術(shù)

廢催化劑回收利用新技術(shù)主要就是利用失效催化劑制備新催化劑的工藝。

循環(huán)利用工藝流程

主要技術(shù)路線

5 結(jié)語(yǔ)

廢催化劑循環(huán)利用技術(shù)在國(guó)內(nèi)還處在發(fā)展中，只是由于目前新催化劑市場(chǎng)價(jià)格低迷，采用將廢催化劑參入新催化劑原材料中進(jìn)一步降低催化劑成本成了現(xiàn)階段最主要的一種工藝。

[1]HJ 562-2010，火電廠煙氣脫硝工程技術(shù)規(guī)范選測(cè)性還原法.

[2]GB13223-2011，火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn).

[3]張強(qiáng)，燃煤電站SCR煙氣脫硝技術(shù)及運(yùn)用。北京，化學(xué)工業(yè)出版社，2007.