專利名稱：選擇性催化還原脫硝催化劑釩組分回收的方法
技術領域：
本發明涉及一種選擇性催化還原脫硝催化劑釩組分回收的方法，屬于催化劑回收技術領域。
背景技術：
隨著“十二五”期間國家隊氮氧化物排放的控制越來越嚴格，選擇性催化還原 (SCR)技術因其高效與可靠的脫硝性能被廣泛應用于燃煤電廠的脫硝系統。SCR工藝的主要原理是向鍋爐排放煙氣中噴入NH3等還原劑，在催化劑的作用下，與煙氣中的NOx生成無害的 NjPH2O。SCR工藝的技術核心是釩鎢鈦基催化劑，在運行過程中存在著活性下降的問題。造成催化劑失活的原因有很多，既有運行工況的影響，比如煙氣中的粉塵和溫度波動會對催化劑宏觀結果造成損害，也有煙氣中各種有毒有害化學成分的作用，其中砷元素、堿金屬、堿土金屬及金屬氧化物所具有的毒害作用最為明顯。失效催化劑的處理，可以分為再生與回收兩部分。催化劑再生主要是針對一些可以恢復脫硝性能的催化劑；對于無法再生的失效催化劑，最具有經濟效益的處理方式就是回收其中的金屬元素，包括釩、鎢、鈦元素的回收。目前常用的金屬元素回收方式是加入堿性物質進行高溫煅燒然后通過水浸沉淀等操作來分離得到各種金屬元素。
發明內容
本發明的目的是提供一種全新的選擇性催化還原脫硝催化劑釩組分回收的方法，不通過高溫鈉化焙燒，在釩組分回收中具有一定的節省能源的優勢。按照本發明提供的技術方案，一種選擇性催化還原脫硝催化劑釩組分回收的方法，步驟如下(I)粉碎取廢舊釩鎢鈦基催化劑粉碎至200 300目；(2)電解取電解槽，正負兩極電解槽內均加入2 10mol/L的抗還原的強電解質溶液，取步驟(I)粉碎的廢舊釩鎢鈦基催化劑加入電解槽負極中，控制電解電流密度為6(Tl00mA/Cm2進行恒流電解或控制電解電壓為2飛V進行恒壓電解；(3)分離取電解后電解槽中負極混合液用布氏漏斗進行過濾分離，得到含釩質量濃度io°/ri8%的混合溶液；(4) 二次電解重新取另一個電解槽，在電解槽正極加入步驟(3)分離得到的含釩混合溶液，負極加入2 10mol/L的抗還原的強電解質溶液，控制電解電流密度為6(Tl00mA/cm2進行恒流電解或控制電解電壓為2 6V進行恒壓電解；(5)后處理取步驟(4) 二次電解后所得正極混合液用質量濃度109^50%的堿性溶液調節至pH為1(T12，然后用12(T300g/L的銨鹽溶液過夜沉釩，過濾得到白色固體，在45(T690°C灼燒l 5h后，得到回收后的產品含釩的淡黃色固體。步驟(2)電解時所需電解電量Q(Ah)根據加入的廢舊釩鎢鈦基催化劑中含釩的量計算得到，計算式如下Q (Ah) =0. 32 X m X V205% (Ah)；其中，m為廢舊釩鎢鈦基催化劑的質量，單位為g ；V205%為廢舊催化劑中含V2O5的質量百分比含量，單位為I。電解的化學方程式如下所示正極2H20-4e—>4H++02個； 負極V205+6H++2e—>2V02++3H20，V02++2H++e—>V3++H20。步驟(4)二次電解所需電解電量Q(Ah)根據電解槽中正極溶液中釩(IV)的含量計算得到，計算式如下Q(Ah)=O. 58XmXV(IV)%(Ah)；其中，m為電解槽正極溶液的質量，單位為g ；V (IV)%為電解槽正極溶液中V (IV)的質量百分比含量，單位為I。電解的化學方程式如下所示正極2V02++3H20-2e—>V205+6H+，V3++H20_e—>V02++2H.負極2H++2e—〉H2個。所述抗還原的強電解質溶液的濃度為3 5mol/L。所述抗還原的強電解質溶液為Na2SO4, K2SO4, NaN03、KNO3> NaCl、KCl 或 H2SO4 溶液。步驟(5)所述堿性溶液質量濃度為10% 50%。所述堿性溶液為氨水、KOH、RbOH,CsOH或NaOH溶液。步驟(5)所述銨鹽溶液濃度為12(T300g/L。所述銨鹽溶液為NH4CUNH4NO3或(NH4)2so4溶液。本發明具有如下優點本發明可以在常溫下進行操作，反應條件較為溫和，電解反應具有較好的化學反應選擇性，并且基本上可以做到釩組分的完全回收。
具體實施例方式實施例I(I)粉碎取廢舊釩鎢鈦基催化劑粉碎至200 300目；(2)電解取電解槽，正負兩極電解槽內均加入4mol/L的H2SO4溶液，取步驟(I)粉碎的廢舊釩鎢鈦基催化劑加入電解槽負極中，控制電解電流密度為80mA/cm2進行恒流電解；電解的化學方程式如下所示正極2H20-4e—>4H++02個；負極V205+6H++2e>2V02++3H20,V02++2H++e>V3++H20 ；電解電量可根據電解槽負極混合液中釩(V)含量來計算，通過以下公式計算得到電解電量Q(Ah)=32Ah Q(Ah) =0. 32XmXV205%(Ah)，其中，m=10000g ；V205%=1% ；(3)分離取電解后電解槽中負極混合液過濾分離，得到含釩質量濃度12%的混合溶液；(4) 二次電解重新取另一個電解槽，在電解槽正極加入步驟(3)分離得到的含釩混合溶液，負極加入4mol/L的H2SO4溶液，控制電解電流密度為80mA/cm2進行恒流電解；電解的化學方程式如下所示正極2V02++3H20-2e—>V205+6H+，V3++H20_e—>V02++2H.負極2H++2e—>H2個；電解電量可根據電解槽正極溶液中釩(IV)含量來計算，通過以下公式計算得到電解電量 Q (Ah) =55. 68Ah Q(Ah)=O. 58XmX V(IV)%(Ah)，其中，m=800g ;V (IV)%=12% ；
(5)后處理取步驟(4)二次電解后所得正極混合液10%Na0H溶液調節pH至11后用120g/LNH4Cl溶液過夜沉釩，過濾得到白色固體，在450°C灼燒后，得到回收后的產品含釩的淡黃色固體，其中含58%釩(V)組分。實施例2(I)粉碎取廢舊釩鎢鈦基催化劑粉碎至200 300目；(2)電解取電解槽，正負兩極電解槽內均加入5mol/L的NaNO3溶液，取步驟(I)粉碎的廢舊釩鎢鈦基催化劑加入電解槽負極中，控制電解電流密度為lOOmA/cm2進行恒流電解；電解的化學方程式如下所示正極2H20-4e—>4H++02個；負極V205+6H++2e—>2V02++3H20，V02++2H++e—>V3++H20；電解電量可根據電解槽負極混合液中釩(V)含量來計算，通過以下公式計算得到電解電量Q(Ah)=48Ah Q(Ah) =0. 32XmXV205%(Ah)，其中，m=10000g ;V205%=1. 5% ；(3)分離取電解后電解槽中負極混合液過濾分離，得到含釩質量濃度18%的混合溶液；(4) 二次電解重新取另一個電解槽，在電解槽正極加入步驟(3)分離得到的含釩混合溶液，負極加入5mol/L的NaNO3溶液，控制電解電流密度為lOOmA/cm2進行恒流電解；電解的化學方程式如下所示正極2V02++3H20-2e—>V205+6H+，V3++H20_e—>V02++2H.負極2H++2e—>H2個；電解電量可根據電解槽正極溶液中釩(IV)含量來計算，通過以下公式計算得到電解電量 Q (Ah) =83. 52Ah Q (Ah) =0. 58 XmX V (IV) %(Ah)，m=800g ；V (IV) %=18% ；(5)后處理取步驟(4) 二次電解后所得正極混合液10%K0H溶液調節pH至11后用120g/LNH4N03溶液過夜沉釩，過濾得到白色固體，在450°C灼燒后，得到回收后的產品含釩的淡黃色固體，其中含58%釩(V)組分。實施例3(I)粉碎取廢舊釩鎢鈦基催化劑粉碎至200 300目；(2)電解取電解槽，正負兩極電解槽內均加入3mol/L的NaCl溶液，取步驟(I)粉碎的廢舊釩鎢鈦基催化劑加入電解槽負極中，控制電解電流密度為60mA/cm2進行恒流電解；
電解的化學方程式如下所示正極2H20-4e—>4H++02個；負極V205+6H++2e—>2V02++3H20，V02++2H++e—>V3++H20；電解電量可根據電解槽負極混合液中釩(V)含量來計算，通過以下公式計算得到電解電量Q(Ah)=16Ah Q(Ah)=O. 32XmXV205%(Ah)，其中，m=10000g ；V205%=0. 5% ；(3)分離取電解后電解槽中負極混合液過濾分離，得到含釩質量濃度10%的混合溶液； (4) 二次電解重新取另一個電解槽，在電解槽正極加入步驟(3)分離得到的含釩混合溶液，負極加入3mol/L的NaCl溶液，控制電解電流密度為60mA/cm2進行恒流電解；電解的化學方程式如下所示正極2V02++3H20-2e—>V205+6H+，V3++H20_e—>V02++2H.負極2H++2e—>H2f ；電解電量可根據電解槽正極溶液中釩(IV)含量來計算，通過以下公式計算得到電解電量 Q (Ah) =46. 4Ah Q(Ah)=O. 58 X mX V (IV) % (Ah), m=800g ；V (IV)%=10% ；(5)后處理取步驟(4) 二次電解后所得正極混合液用濃氨水調節pH至11后用120g/L (NH4)2SO4溶液過夜沉銀，過濾得到白色固體，在450°C灼燒后，得到回收后的產品含釩的淡黃色固體，其中含45%釩(V)組分。
權利要求
1.一種選擇性催化還原脫硝催化劑釩組分回收的方法，其特征是步驟如下 (1)粉碎取廢舊釩鎢鈦基催化劑粉碎至2(ΚΓ300目； (2)電解取電解槽，正負兩極電解槽內均加入2 10mol/L的抗還原的強電解質溶液，取步驟(I)粉碎的廢舊釩鎢鈦基催化劑加入電解槽負極中，控制電解電流密度為6(Tl00mA/Cm2進行恒流電解或控制電解電壓為2飛V進行恒壓電解； (3)分離取電解后電解槽中負極混合液用布氏漏 斗進行過濾分離，得到含釩質量濃度10% 18%的混合溶液； (4)二次電解重新取另一個電解槽，在電解槽正極加入步驟(3)分離得到的含釩混合溶液，負極加入2 10mol/L的抗還原的強電解質溶液，控制電解電流密度為6(Tl00mA/Cm2進行恒流電解或控制電解電壓為2 6V進行恒壓電解； (5)后處理取步驟(4)二次電解后所得正極混合液用質量濃度109Γ50%的堿性溶液調節至pH為1(Γ12，然后用12(T300g/L的銨鹽溶液過夜沉釩，過濾得到白色固體，在45(T690°C灼燒l 5h后，得到回收后的產品含釩的淡黃色固體。
2.如權利要求I所述選擇性催化還原脫硝催化劑釩組分回收的方法，其特征是步驟(2)電解時所需電解電量Q(Ah)根據加入的廢舊釩鎢鈦基催化劑中含釩的量計算得到，計算式如下 Q (Ah) =0. 32 X m X V205% (Ah)； 其中，m為廢舊釩鎢鈦基催化劑的質量，單位為g ；V205%為廢舊催化劑中含V2O5的質量百分比含量，單位為I。
3.如權利要求I所述選擇性催化還原脫硝催化劑釩組分回收的方法，其特征是步驟(4)二次電解所需電解電量Q(Ah)根據電解槽中正極溶液中釩(IV)的含量計算得到，計算式如下Q(Ah) =0. 58XmXV(IV)%(Ah)； 其中，m為電解槽正極溶液的質量，單位為g;V (IV) %為電解槽正極溶液中V (IV)的質量百分比含量，單位為I。
4.如權利要求I所述選擇性催化還原脫硝催化劑釩組分回收的方法，其特征是所述抗還原的強電解質溶液的濃度為3飛mol/L。
5.如權利要求4所述選擇性催化還原脫硝催化劑釩組分回收的方法，其特征是所述抗還原的強電解質溶液和為Na2S04、K2SO4, NaN03> KNO3> NaCUKCl或H2SO4溶液。
6.如權利要求I所述選擇性催化還原脫硝催化劑釩組分回收的方法，其特征是步驟(5)所述堿性溶液質量濃度為10°/Γ50%。
7.如權利要求7所述選擇性催化還原脫硝催化劑釩組分回收的方法，其特征是所述堿性溶液為氨水、KOH> RbOH、CsOH或NaOH溶液。
8.如權利要求I所述選擇性催化還原脫硝催化劑釩組分回收的方法，其特征是步驟(5)所述銨鹽溶液濃度為12(T300g/L。
9.如權利要求8所述選擇性催化還原脫硝催化劑釩組分回收的方法，其特征是所述銨鹽溶液為NH4C1、NH4NO3或(NH4) 2S04溶液。
全文摘要
本發明涉及一種選擇性催化還原脫硝催化劑釩組分回收的方法，屬于催化劑回收技術領域。其取廢舊釩鎢鈦基催化劑粉碎，加入電解槽電解得到電解槽中負極混合液，將負極混合液過濾分離得到含釩混合溶液；取含釩混合溶液繼續二次電解，得到二次電解正極混合液；用堿性溶液調節正極混合液pH，再用銨鹽溶液過夜沉釩，過濾得到白色固體，經灼燒后得到回收后的產品含釩的淡黃色固體。本發明可以在常溫下進行操作，反應條件較為溫和，電解反應具有較好的化學反應選擇性，并且基本上可以做到釩組分的完全回收。
文檔編號C22B7/00GK102732730SQ20121022029
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月28日 優先權日2012年6月28日
發明者彭光軍, 汪德志, 肖雨亭, 趙建新 申請人:江蘇龍源催化劑有限公司