废SCR催化剂高压碱浸回收钨钒的工艺研究

【摘要】随着环保法规的日益严格，以选择性催化还原（SCR）为代表的烟气脱硝技术得到广泛应用，产生了大量的废旧SCR催化剂。废旧SCR催化剂虽然属于危险废弃物，但其中含有相当数量的钛、钨、钒等有价金属，具有很高的经济价值，其资源化利用意义重大。针对废旧SCR催化剂处理过程中存在的矿相分解困难、元素分离困难等问题，本文借鉴拜耳法处理铝土矿的思路，提出并研究了“NaOH高压水热浸出-选择性沉淀-酸分解”的废旧SCR催化剂处理工艺，该工艺可有效分解钒钛废催化剂，实现钨钒钛的分离。特别是研发了钨钒选择性沉淀及盐酸分解钨钒渣技术，解决了高碱溶液中钨钒的提取分离难题。该工艺在充分提取钨钒的基础上，最大限度提高了氢氧化钠的利用率，大大降低了试剂的消耗，提高了经济技术指标。本研究得出以下结论：（1）在NaOH高压水热浸出废催化剂过程中，随着温度的升高，钨的浸出率呈现先上升后下降的趋势，而钒的浸出率则随温度的升高而降低且普遍较低。另一方面，钛渣中的钠含量随温度的升高而明显增加，尤其当浸出温度超过180 ℃时，渣中钠含量的增加更为明显。浸出渣的XRD谱表明,当浸出温度高于180℃时,所得浸出渣中除了出现锐钛矿型二氧化钛外,还出现了钛酸钠的特征峰,这是浸出渣中钠含量增加的主要原因。

实验得到的最佳条件为温度180℃、液固比3、碱矿质量比3∶5，此时钨浸出率可达90％，而钛几乎全部进入渣中。（2）浸出渣脱钠实验结果表明，水煮洗涤法不能有效回收渣中的氢氧化钠，经过5次洗涤，渣中钠含量仅下降41％，钠含量仍然高达3.8％。盐酸洗涤工艺可以有效去除浸出渣中的钠，当洗涤终点pH值为2时，浸出渣中钠含量可降至0.6％左右。因此，可以获得高纯度的高钛渣副产品。 (3)高碱钨矾溶液选择性沉淀工艺表明，采用试剂C作为沉淀剂，可实现钨、钒的高效分离，在最佳沉淀温度95℃、沉淀时间2h、试剂C用量为理论用量的2倍的条件下，钨与矾的分离系数最大。(4)沉淀渣的酸分解结果表明，钨、钒的分解速率起初随温度的升高而增大，在70℃和85℃时分别达到最高值。盐酸浓度和用量对钒的浸出影响不大，但对钨的浸出有明显影响。酸度较高时钨形成钨酸沉淀,酸度较低时钨以杂多酸形式溶解于溶液中;酸分解的最佳条件为反应温度85℃、反应时间2 h、HCl浓度8 mol·L~(-1)、液固比10∶1,在此条件下钨和钒的浸出率分别为90%和67%。（5）D1008树脂对盐酸溶液中钒的吸附行为符合吸附模型。

采用D1008树脂在高径比为0.89、流速为1cm·min~(-1)的条件下处理钒浓度为0.16g·L~(-1)的酸液。动态吸附实验结果表明:湿树脂对钒的渗透容量为2.176mg·mL~(-1),吸附达到平衡后的动态交换容量为4.416mg·mL~(-1)。在流速为1cm·min~(-1)、解吸剂为1mol·L~(-1)NaOH溶液的条件下,出水体积为树脂体积的1.8倍时,钒浓度最高,为2.57g·L~(-1)。