废弃SCR催化剂碱浸后钛渣的酸解工艺优化

废弃SCR催化剂是燃煤电厂脱硝环节中产生的固体废弃物,其中含有Ti、V、W等贵金属.对废弃SCR催化剂的回收利用不仅能够减少固体废弃物对环境的污染,还能够产生经济效益.为了实现废弃SCR催化剂中TiO2的高效回收利用,本实验采用浓硫酸溶液与废弃SCR催化剂碱浸后的钛渣进行酸浸反应,探究硫酸浓度、液固比、酸解温度对钛渣酸...     

燃煤电厂废旧SCR脱硝催化剂中TiO2载体的回收与再利用

以燃煤电厂废弃SCR脱硝催化剂为研究对象,考察了浸出时间、温度、液固比和NaOH浓度对碱浸过程Al、Si、V、W、Ti等元素浸出率以及浸出渣比表面积、孔容的影响。结果表明,碱浸的最优工艺条件为反应时间180 min、温度160℃、液固比15 ml·g^-1、NaOH浓度2.5 mol·L^-1。在最优工艺条件下得到的浸出渣主要成分为锐钛矿型TiO₂,经稀硫酸洗涤后作为载体,通过负载与新鲜催化剂相同含量的WO₃和V₂O₅,制备了V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂。对催化剂进行脱硝活性评价,结果表明,再生载体制备的催化剂脱硝活性恢复至新鲜催化剂水平,300℃时NO转化率达到97.8%,且具有良好的抗硫抗水性。     

燃煤电厂废旧SCR脱硝催化剂中TiO_2载体的回收与再利用

以燃煤电厂废弃SCR脱硝催化剂为研究对象,考察了浸出时间、温度、液固比和NaOH浓度对碱浸过程Al、Si、V、W、Ti等元素浸出率以及浸出渣比表面积、孔容的影响。结果表明,碱浸的最优工艺条件为反应时间180 min、温度160℃、液固比15 ml·g~(-1)、NaOH浓度2.5 mol·L~(-1)。在最优工艺条件下得到的浸出渣主要成分为锐钛矿型TiO_2,经稀硫酸洗涤后作为载体,通过负载与新鲜催化剂相同含量的WO_3和V_2O_5,制备了V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂。对催化剂进行脱硝活性评价,结果表明,再生载体制备的催化剂脱硝活性恢复至新鲜催化剂水平,300℃时NO转化率达到97.8%,且具有良好的抗硫抗水性。     

废弃SCR催化剂氧化酸洗除As工艺及机理研究

砷(As)及其他杂质元素是导致燃煤电厂废弃SCR脱硝催化剂失活的主要原因，借助Fenton反应对废弃SCR脱硝催化剂中的有害杂质元素As及Fe、Al进行氧化酸洗脱除，探究了酸洗液种类、酸浓度、氧化剂浓度、反应温度、反应时间、液固比等因素对杂质浸出率的影响。结果表明，最佳的杂质浸出条件为：反应温度为50℃、H₂SO₄浓度为1.5 mol/L、H₂O₂浓度为1.5 mol/L、转速为500 r/min、反应时间为240 min、液固比为20 mL/g,此时As、Fe、Al的浸出率分别为99.58%、41.80%、39.60%。废弃催化剂杂质元素浸出机理为过氧化氢与被硫酸浸出的Fe²⁺形成了芬顿试剂，将As³⁺氧化为As⁵⁺,使其氧化溶出，提高了As元素的脱除效率。     

混合酸浸法回收废脱硝催化剂的研究

为提高废脱硝催化剂中钒的浸出率,将草酸和硫酸配制成混合酸,进行了废脱硝催化剂在混合酸下的钒浸出研究,考察了不同温度下混合酸的浓度配比对钒浸出率的影响。结果表明：以0.6 mol/L草酸+3 mol/L硫酸的混合酸作为浸出剂时,废脱硝催化剂中钒的浸出率达81.91%。在优选工艺下得到的浸出渣粉体的主要成分为锐钛矿型TiO₂,在富集TiO₂的同时浸出渣的比表面积提高18.3%,钛钨含量占比为91.8%,可作为制备催化剂的原材料循环使用。     

废钒钛系脱硝催化剂碱法回收研究进展

废钒钛系脱硝催化剂属于HW50危险废物,富含V、W/Mo和Ti战略金属资源,具有污染性和资源性的双重特性,对其进行回收具有重要的经济价值和环境效益。碱法回收是当前的主流回收工艺。本文主要总结了废钒钛系脱硝催化剂碱浸法和碱焙烧法回收的研究进展,重点分析了采用NaOH、NH₄OH、(NH₄)₂CO₃等碱性溶液浸出以及采用NaOH、Na₂CO₃、CaO等碱性化合物焙烧提取工艺参数及对其中有价金属元素的回收效果。针对当前碱法工艺存在的碱耗量大、能耗高、废液产生量大、污染严重等相应问题,提出了进一步关注点应集中于阐明多种碱性物质之间的协同作用,通过混合碱的耦合反应提升回收效果。本文对降低废钒钛系脱硝催化剂回收能耗,提升碱性化合物利用率和回收产品质量具有良好的指导意义。     

草酸分级浸取废SCR催化剂中的钒和钨

选择性催化还原反应(SCR)的废催化剂中含有钒、钨和钛等有价值的金属,为最大限度回收其中的钒和钨资源,采用草酸分级浸取废SCR催化剂中的钒和钨,系统考察了草酸浓度、浸取温度、液固比和浸取时间对钒和钨浸出率的影响,并通过X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等表征手段分析浸出机理。废SCR催化剂直接用草酸浸取,钒浸出率为76.95%,钨和钛浸出率仅为5.31%和0.22%,钒被浸出。滤渣经焙烧后用草酸浸取,钨浸出率为56.70%,钒和钛浸出率仅为16.36%和0.12%,钨被浸出,最后滤渣主要成分为锐钛矿型TiO₂。该流程实现了废SCR催化剂的分级浸取,钒和钨在不同步骤中浸出,避免了钒和钨分离困难的问题,简化了后续处理工作,降低了二次污染。     

含钛高炉渣制备SCR烟气脱硝催化剂

以含钛高炉渣为原料,稀硫酸为溶剂提取钛液,钛液经水解、高温焙烧后制得高比表面积的TiO2,并以其为载体采用分步浸渍法制备了V2O5-WO3/TiO2催化剂。优化了含钛高炉渣的酸解条件,对所得TiO2进行了XRD、XRF、BET表征,用自制催化剂评价系统考察了所制备催化剂的脱硝性能及抗硫抗水性能。结果表明:H2SO4浓度40%、酸渣比1.5、酸解温度80℃、酸解时间3 h条件下,TiO2浸出率可达90%,水解产物主要为锐钛型TiO2,纯度达到74%,含有21.2%无定形SiO2及少量其他杂质。SiO2的存在提高了产物的比表面积、孔径,有利于活性组分的负载。以含钛高炉渣基TiO2为原料制备的V2O5-WO3/TiO2脱硝催化剂相比于以商业TiO2和TiOSO4制备的催化剂,在250~450℃具有更高的催化活性,且在300℃具有较好的抗硫抗水性能。     

氢氧化钠碱浸SCR废弃催化剂的回收研究

采用氢氧化钠碱浸法从废弃蜂窝式SCR催化剂中回收Ti和W。首先对催化剂进行氢氧化钠碱浸,在超声及油浴加热浸取的条件下使钨生成可溶性的盐与难溶钛酸钠分离,随后经精制流程,精制滤液中的钨酸。本实验研究了碱浸时不同碱液浓度和碱浸温度对钨浸出率的影响。实验结果表明:在温度110℃到140℃之间,提高温度对钨的浸出效率有促进作用,在碱液浓度20%到35%之间,提高碱液浓度对钨的浸出效率有提高作用。在氢氧化钠碱液浓度为35%,碱浸温度为140℃时,钨的浸出率最理想(三氧化钨纯度可达88.68%)。并且在碱浸浓度35%、温度140℃时,最终精钨中WO_3纯度达98.49%。     

电炉钛渣碱浸除硅、铝与碱浸渣的预氧化焙烧动力学

采用碱浸除杂-预氧化焙烧-活化改性-高压酸浸工艺处理云南地区电炉钛渣,制备高品位人造金红石. 研究了电炉钛渣碱浸除硅、铝的机理,考察了搅拌速率、粒度、温度、NaOH浓度、液固质量比、浸出碱试剂单因素对浸出率的影响,SiO2与Al2O3浸出率高达75%和50%;正交实验结果表明,NaOH浓度为1.5 mol/L、液固质量比为8、温度为沸腾温度(92.7℃)、浸出时间为1 h的条件下,浸出效果较理想;通过碱浸渣预氧化,有60%的TiO2以金红石形态析出,且在低于700℃下过程受界面化学反应控制,扩散较快,表观活化能为31 kJ/mol/, 850℃下过程受扩散控制,随空气流量增大氧化率提高.     

制备参数对Mn-Ce-W/TiO2催化剂脱硝性能的影响

采用浸渍法制备了一系列Mn-Ce-W/TiO2催化剂,研究分析了一步浸渍和分步浸顺序、W含量、焙烧温度等制备参数对催化剂脱硝性能的影响.结果表明:添加W有助于稳定TiO2晶体结构,提高TiO2的相变温度,从而抑制TiO2由锐钛矿型向金红石型的转变,提高催化剂的脱硝效率.浸渍顺序应先钨后Mn、Ce,W的添加量为5%,在450 ℃焙烧得到的催化剂的脱硝效率最佳.     

水泥窑尾系统烟气SCR脱硝工艺优化方法

为了提高SCR脱硝效率,以水泥窑尾系统为研究对象,提出烟气SCR脱硝工艺优化方法。依据SCR脱硝工艺脱硝方式,选择的V2O5-TiO2成分催化剂,从脱硝控制、反应机理、反应物扩散三个方面,确定水泥窑尾系统烟气SCR脱硝工艺脱硝的反应原理;计算SCR脱硝工艺脱硝的效率,结合SCR脱硝工艺反应原理,提取SCR脱硝工艺中影响SCR脱硝工艺脱硝效率的烟气温度和流速、氨氮供应量、催化剂性能等因素;采用最小二乘支持向量机,设定优化函数,优化SCR脱硝工艺的烟气温度和流速、氨氮供应量、催化剂性能。设定SCR脱硝工艺试验参数值,应用试验结果：平均供氨流量在设定值范围±0.3 m3/h上下波动,SCR反应器入口NOx浓度,在设定值的上0.4 mg/m3、下0.3 mg/m3范围内波动,SCR出口NOx浓度在设定值上下R0.5 mg/m3波动,对于脱硝过程控制能力高,经脱硝效率计算公式计算,优化后的SCR脱硝工艺脱硝效率提高了3.75%。     

高铝煤矸石铝硅分级提取实验研究

分级研究了热活化条件下高铝煤矸石在盐酸和氢氧化钠溶液中的铝硅溶出行为。采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）和比表面积测定仪（BET）对煤矸石试样做了表征分析。通过正交实验分析了反应温度、反应时间、初始酸碱浓度和固液比对热活化处理后高铝煤矸石中Al2O3和酸浸渣SiO2溶出率的影响。结果表明：酸浸溶出Al2O3反应过程中,固液质量比和酸浸时间对溶出率的影响最为显著,酸浸过程的最优工艺条件：初始盐酸质量分数为20%、酸浸温度为90 ℃、酸浸时间为2.5 h、固液质量比为1∶6,在此条件下,Al2O3的浸取率达82.95%;强碱溶解酸浸渣溶出SiO2反应过程最优工艺条件：碱溶温度为95 ℃、碱溶时间为2.0 h、NaOH质量分数为20%、固液质量比为1∶10,在此条件下SiO2溶出率为69.74%,碱溶温度和碱液浓度对溶出率的影响最为显著。     

碳热还原/熔融分离废SCR催化剂中有价金属

在热力学计算的基础上,把废SCR催化剂（钒钛系）与碳、铁和石灰等原料混合后装入直流电弧炉中熔化、还原,用SEM、XRD分析渣/铁两相试样的化学成分与物相,研究废SCR催化剂再回收的基础问题,并探讨其碳热还原/熔融分离行为和机理。结果表明,有价金属回收率随n（碳）/n（氧）、温度和碱度等条件而变。在熔池温度为1 650 ℃的条件下,回收废SCR催化剂中二氧化钛、金属的最佳参数为：n（碳）/n（氧）为1.0、碱度为1.0;在此条件下可实现含钒、钨的铁合金与高钛渣的完全分离,铁、钒、钨和二氧化钛的回收率分别达到99%、97%、92%和93.5%。这对于开发废SCR催化剂的回收再利用技术,实现可持续发展具有重大的现实意义和经济价值。     

废弃钒钛系选择性催化还原催化剂重金属浸出特性

为探讨废弃选择性催化还原（SCR）催钒钛系催化剂中重金属的浸出毒性及其浸出特性,收集了山东某电厂的废弃SCR催化剂进行实验。采用固体废弃物毒性浸出方法硫酸/硝酸法（HJ/T299-2007）进行废弃SCR催化剂毒性浸出实验,同时开展了不同溶液pH、不同浸出时间和不同液固比（L/S）下废弃SCR催化剂中重金属浸出特性的实验研究。结果表明：废弃钒钛系SCR催化剂有一定的重金属浸出毒性,其中V和Zn的浸出浓度偏高,分别为13.8mg/L和2.1mg/L;pH对重金属的浸出影响显著,强酸对Cr、Ni、Cu和Zn的浸出有促进作用,V在强酸强碱环境下（pH<3或pH>11）容易释放;V、Cr、Ni和Cu主要在浸出过程的前2h内释放,18h时释放率都已高达96%以上,18h后这4种重金属浸出基本完成,而Zn在浸出18h后仍有6%释放,浸出周期相对较长;室温下加大液固比对废弃催化剂中V的浸出仅起稀释作用;Cr、Ni、Cu和Zn的溶出在液固比（L/S）<30时受溶解度的影响,L/S>30时被稀释。     

钨对VOx/TiO2催化燃烧氯苯的作用

采用等体积浸渍法（VO_x和WO_x的添加采用共浸渍）制备不同钨添加量的VO_x-WO_x/TiO₂（VW/Ti）催化剂。采用XRD和EDS对VW/Ti催化剂样品进行表征，并考察催化剂催化燃烧氯苯的活性。结果表明，钨添加前，VO_x/TiO₂催化剂中TiO₂以锐钛矿相和金红石相共存，锐钛矿相为主要晶相，同时还存在V₂O₅晶相；添加一定量钨后，催化剂中TiO₂金红石相和V₂O₅晶相消失，W与Ti质量比0.024时，催化剂中活性组分VO_x在载体TiO₂表面分散最均匀，催化活性最高，T₅₀和T₉₀分别为226.72 ℃和298.67 ℃。W与Ti质量比0.12时，出现WO₃晶相，催化活性略降。因此，适量添加钨不仅可以抑制TiO₂由锐钛矿相向金红石相转变，还可以促进活性组分VO_x在载体上的分散，进而改善催化剂催化降解氯苯的活性。     

Ce-Fe/ZSM-5催化剂用于燃机烟气SCR脱硝的性能

采用浸渍法制备了一系列Ce?Fe/ZSM-5催化剂,基于燃机烟气工况研究了Fe含量及Ce掺杂量对Fe/ZSM-5催化剂的中高温脱硝性能的影响,并结合一系列表征技术对其物化性能进行研究。结果表明,Fe含量为4wt%时,Fe/ZSM-5催化剂在550℃下NOx转化率为77.11%。掺杂Ce后Ce?Fe/ZSM-5催化剂的高温脱硝效果明显提升,Ce负载量为1wt%时,550℃时NOx转化率仍保持95.92%,催化剂有优异的中高温催化活性,比Fe4/ZSM-5提高了18.81%。同时改变烟气中的NO2和O2含量,发现NO2和O2浓度增加均可提高催化剂的脱硝性能,水热老化测试表明Ce1?Fe4/ZSM-5催化剂具有优异的水热稳定性,分别在10vol% H2O, 600℃和10vol% H2O, 800℃条件下老化后,在450?550℃内NOx转化率保持约90%。适量掺杂Ce后催化剂表面Lewis酸含量及强度增强,表面吸附氧比例增大,Ce与Fe元素间的协同作用提高了催化剂的高温氧化还原能力,提升了高温活性,因此促进了中高温条件下SCR反应的进行。     

低温烟气脱硝催化剂制备工艺及性能探究

为了满足低温脱硝催化剂工业化的需求,对以相同组成的氧化物粉末、工业偏钛酸、水热偏钛酸为前驱体制备的脱硝催化剂的催化性能进行了考察,并利用X射线衍射、N2吸附-脱附、热重分析、机械强度等手段对催化剂的表面结构及性质进行表征分析。结果表明,随焙烧温度升高,各催化剂的活性先升高后降低,催化剂以水热偏钛酸为原料制备的催化剂(催化剂C)更适宜于工业应用,其拥有较好的低温活性、抗压强度及成型率;经过550℃焙烧10 h后催化剂的纵向抗压强度为1.06MPa,在250℃时NO转化率为97.79%。此外,对该催化剂进行脱硝活性评价及宏观动力学分析并考察了1～3 m/s气速下催化剂活性在不同烟气温度下的脱硝性能,结果表明,随气速增加催化剂的脱硝性能逐渐降低;根据Eley-Rideal机理,建立动力学方程,推算出该催化剂的反应速率常数k,并根据Arrhenius公式求得催化剂C的SCR脱硝反应活化能为32.15 kJ/mol,指前因子A为15.37×10³L/(g·min),为实际工业烟气SCR脱硝系统设计提供参考。     

饱和铬酸钠共存苛性碱中铬铁矿的氧化分解行为

为考察铬铁矿苛性碱氧化浸出反应体系循环苛性碱溶液对铬铁矿氧化分解行为的影响,以90℃下饱和铬酸钠共存苛性碱(代替单一苛性碱溶液)作为反应介质,研究了苛性碱浓度、氧气分压、铬铁矿粉粒度、反应温度、反应时间等参数对铬铁矿氧化分解过程的影响规律,分析了铬酸钠与苛性碱的分离效果以及铬酸钠与铝、硅杂质元素的分离效果。研究结果表明,铬铁矿氧化分解的较佳工艺条件为苛性碱浓度50wt%、氧气分压3.2 MPa、铬铁矿粒度小于48 μm、反应温度250℃、反应时间240 min。在较优工艺条件下,铬铁矿中铬元素的浸出率达到95.24%;铬铁矿中浸出的铬有96.36%以铬酸钠晶体的形式在后续浸出渣溶解分离过程中进入溶晶液,而铬铁矿中浸出的铝、硅分别有84.92%和95.04%进入到浸出液中;同时,未参与反应的苛性碱有89.41%保留在浸出液中。与苛性碱单一反应介质氧化分解铬铁矿的过程相比,本工作采用的反应方式将从铬铁矿中浸出的主元素铬、杂质元素铝和硅,以及未参与反应的苛性碱分别调整到溶晶液和浸出液中,获得了较好的分离效果。