处理废钒催化剂的理想方法：降低成本、减少污染、实现资源回收

处理废钒催化剂的理想方法：降低成本、减少污染、实现资源回收

本发明专利技术属于废催化剂处理领域，公开了一种废钒催化剂的处理方法。该方法的工艺流程包括磨矿、水浸、还原浸出、钒钾分离、碱溶除杂、pH调节、钒沉出、焙烧，得到浸出渣、V2O5固体和硫酸钾，浸出渣可制成混凝土。本发明专利技术采用先水浸再酸浸的方法，大大减少了浸出钒过程中的酸用量，不需要使用昂贵的萃取剂，从而降低了生产成本；采用二氧化硫作为还原剂，有效利用了工厂排出的二氧化硫废气，减少了环境污染；实现了钒和钾的同时回收，还解决了废钒催化剂中二氧化硅、铁化合物和铝化合物的处理问题。 是一种无废气、废渣排放的理想处理方法。

浪费

对于废水处理领域，一种用于废水处理的pH为 、水、 、V2O5固体可制成 。采用先水后酸的方式，使用酸，而且不需要使用 ，成本低；使用 ，而且还可以处理废水中的铁和 ，是一种理想的无废气、无废物的处理方法。

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【技术实现步骤总结】

一种废钒催化剂的处理方法

本专利技术属于废催化剂回收再利用领域，具体涉及一种废钒催化剂的处理方法。

技术简介

全球每年产生50万～70万吨固体废催化剂，如不加以处理，不仅会污染土壤（五氧化二钒是有毒物质，在水中溶解度为8g/L）、占用大量土地（存放1万吨废渣要占用1亩土地），而且会造成稀有贵金属资源的浪费。含钒催化剂用于硫酸生产，这种催化剂的活性成分是五氧化二钒，助催化剂是硫酸钾，催化剂载体是硅藻土。此外，这种催化剂还含有少量的铁化合物和铝化合物。钒催化剂使用一段时间后，由于气体中所含的氟、酸雾、粉尘的毒害作用，其中的活性成分V2O5会转化成催化不活泼的四价钒。 当四价钒比例过高时，钒催化剂就会失活，成为废钒催化剂，因此钒催化剂的寿命一般为2～10年。按目前国内硫酸厂产量计算，每年将产生1亿吨以上的废钒催化剂。分析结果表明，废钒催化剂中SiO2含量为50～70%，K2SO4含量为5～8%，V2O5含量为5～8%，Al2O3含量为2～4%，Fe2O3含量为1.5～3%。因​​此，废钒催化剂含有很高的回收价值。更重要的是废催化剂回收利用所带来的社会效益和环境效益是巨大的。国内外对废钒催化剂中钒的回收研究很多，并取得了一定的成果，但还存在回收成本高、工业化难度大等问题。

专利2.0的专利技术《从废钒催化剂中回收钒、钾、硅的方法》公开了一种从废钒催化剂中回收钒、钾、硅的方法。首先将废钒催化剂进行水浸和还原酸浸，钒的总浸出率≥95.0%。将硅与钒、钾分离，以浸出渣的形式转移到浸出液中，浸出渣用碱溶解，制备成液体硅酸钠，回收硅；采用萃取法分离浸出液中的钒和钾：萃余相经蒸发结晶生成硫酸钾，回收钾；萃取相经反萃、沉钒、焙烧，制备成五氧化二钒，回收钒。本申请的优点是实现了从废钒催化剂中回收钒、硅、钾。 该专利技术的不足之处为：1、萃取剂在使用一定次数后就会失效，导致生产成本较高；2、利用废钒催化剂中的二氧化硅制备液体硅酸钠回收硅在理论上和技术上是可行的，但在经济上不可行；3、该专利技术没有提及废钒催化剂中铁化合物和铝化合物的处理方法。例如，专利公开号为2.2，公开日为2012年6月13日，专利技术创造名称为：一种废钒催化剂综合回收利用的方法。该申请公开了一种废钒催化剂综合回收利用的方法，以废钒催化剂为原料，先通过还原酸浸将钒和钾转移到液相中，实现与SiO2沉淀的分离，将SiO2溶解于碱中，制备液体硅酸钠，回收SiO2； 将液相中的钒和钾加入碱溶液中，实现钒和钾的分离，分别制备V2O5和K2SO4。

该方法从废钒触媒中制备出V2O5、K2SO4和液体硅酸钠，实现了钒、钾、硅的同时回收，V2O5纯度≥98.3%，收率≥92.0%，K2SO4以K2O计纯度≥51.2%，收率≥95%，液体硅酸钠中Na2O≥7.7%，SiO2≥24.6%，收率≥93.2%。该申请的优点是在不需要萃取剂的情况下成功回收了废钒触媒中的钒、硅和钾。该申请的缺点是：1、直接还原酸浸导致酸耗过多；2、利用废钒触媒中的二氧化硅制备液体硅酸钠回收硅在技术上是可行的，但经济上不可行；3、该申请没有提及废钒触媒中铁化合物和铝化合物的处理方法。 综上所述，如何设计一种回收成本低、易于工业化的废钒催化剂处理方法是现有技术中的一个难题。

技术实现思路

本专利技术的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种废钒催化剂的处理方法。该方法提供了一种回收成本低、易于工业化的废钒催化剂的处理方法。采用先水浸再酸浸的方法，以二氧化硫为还原剂，减少了酸的用量，不需要使用昂贵的萃取剂，实现了钒和钾的同时回收，还解决了废钒催化剂中二氧化硅、铁化合物和铝化合物的处理问题，是一种理想的无废气、废渣排放的处理方法。本专利技术的上述目的是通过如下技术方案实现的：一种废钒催化剂的处理方法，包括如下具体步骤：S1.将废钒催化剂研磨成颗粒，加水混合均匀，在30-100℃的温度下在水中浸泡0.5-4h，将浸泡后的产物分离，得到水浸液和水浸渣；S2. 将酸性溶液与水浸渣混合，在二氧化硫气氛下反应0.5-4h，分离产物，得到酸浸渣和浸出渣I；S3.将步骤S1中的水浸渣和步骤S2中的酸浸渣混合，加入KOH溶液，调节pH为6-8，在40-80℃下反应30-，分离产物，得到硫酸钾溶液和滤饼I；S4.将滤饼I溶解于碱溶液中，调节pH为13-14，加入氧化剂，煮沸，溶液由蓝色变为黄色，分离产物，得到浸出渣II和滤液I；S5.将酸性溶液滴加至滤液I中，调节pH为4.7-10，得到浸出渣III和滤液II；S6. 将铵盐溶液或氨水滴加到滤液Ⅱ中，调节pH为8，在室温下反应30～90分钟，分离产物，得到偏钒酸铵沉淀；S7.将偏钒酸铵沉淀在空气或氧气中加热到300～500℃，保温1～2小时，随炉冷却至室温，得到纯度大于97.5％的V2O5固体；S8.将浸出渣Ⅰ、浸出渣Ⅱ、浸出渣Ⅲ研磨混合，加入到水泥、中砂、骨料和增强纤维的混合物中，再加入外加剂和水混合，搅拌2～4分钟，得到混凝土；S9.将步骤S3得到的硫酸钾溶液浓缩、冷却结晶，得到硫酸钾。

优选地，步骤S1中颗粒的粒径为1～125微米。优选地，步骤S1中废钒催化剂与水的质量比为1：(1.5～5)。优选地，步骤S2中酸性溶液与水浸渣的质量比为(1.5～5)：1，二氧化硫浓度为5～99%。优选地，步骤S2和S5中的酸性溶液为硫酸、硝酸、柠檬酸或盐酸中的一种或多种。优选地，步骤S4中的碱性溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或氢氧化钙溶液中的一种或多种。优选地，步骤S4中的氧化剂为高锰酸盐、氯酸钠或双氧水中的一种或多种。优选地，步骤S6中的铵盐溶液为氯化铵、硫酸铵、硫酸氢铵、硝酸铵、碳酸铵或碳酸氢铵中的一种或多种。 优选的，步骤S8中混凝土的组分为：浸出渣100～300份、水泥200～300份；中砂300～600份、骨料600～1000份、增强纤维10～20份、外加剂5～10份、水170～210份；优选的，外加剂包括聚羧酸减水剂35份、硅烷偶联剂6份、聚乙烯吡咯烷酮3份、碳化硅2份、二氧化硅包覆二氧化钛8份、明胶粉5份、膨润土12份、纳米碳粉10份、葡萄糖酸钠4份、醋酸苯酚4份。 优选地，中砂的细度模数为2.3-3，骨料为煤渣、矿渣、高炉矿渣或碎石，骨料粒径为10-20mm；骨料的细度模数为1.6-1.8；水泥为硅酸盐水泥，硅酸盐水泥强度指数为32.5或42.5；增强纤维为钢纤维、玻璃纤维或碳纤维中的一种或多种，​​增强纤维的长度为9-30mm。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术采用先水浸后酸浸的方法，大大减少了钒浸出过程中酸的用量，不需要使用昂贵的萃取剂，降低了生产成本。

2、本专利技术采用二氧化硫作为还原剂，不仅降低了生产成本，而且有效利用了工厂排出的二氧化硫废气，减少了对环境的污染。3、本专利技术实现了钒和钾的同时回收，还解决了废钒催化剂中二氧化硅、铁化合物和铝化合物的处理问题，是一种理想的废气、废渣的排放方法。附图说明图1为本专利技术处理废钒催化剂的工艺流程图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术的内容作进一步说明，但不应理解为

【技术保护要点】

一种废钒催化剂的处理方法，其特征在于，包括如下具体步骤：S1.将废钒催化剂粉碎成颗粒，加水混合均匀，在30～100℃温度下的水中浸泡0.5～4小时，分离浸泡产物，得到浸泡液和浸泡渣；S2.将酸性溶液与浸泡渣混合，在二氧化硫气氛中反应0.5～4小时，分离产物，得到酸性浸泡液和浸出渣I；S3.将步骤S1中的浸泡液和步骤S2中的酸性浸泡液混合，滴加KOH溶液，调节pH为6～8，在40～80℃温度下反应30～4小时，分离产物，得到硫酸钾溶液和滤饼I；S4. 将滤饼I溶解于碱溶液中，调节pH为13～14，加入氧化剂，煮沸，溶液由蓝色转黄色，分离产物，得到浸渣I。得渣II和滤液I；S5、向滤液I中滴加酸性溶液，调节pH为4.7～10，得到浸出渣III和滤液II；S6、向滤液II中滴加铵盐溶液或氨水，调节pH为8。室温下反应30～90分钟，分离产物，得到偏钒酸铵沉淀；S7、将偏钒酸铵沉淀在空气或氧气中加热至300～500℃，保温1～2小时，后随炉冷却至室温，得到纯度大于97.5％的V2O5固体；S8。 将淋滤渣I、淋滤渣II、淋滤渣III研磨混合后，加入到水泥、中砂、骨料、增强纤维的混合物中，再加入外加剂和水混合，搅拌2-4分钟，得到混凝土；S9、将步骤S3中得到的硫酸钾溶液浓缩、冷却结晶，得到硫酸钾。

【技术特点概要】

1.一种废钒催化剂的处理方法，其特征在于，包括如下具体步骤：S1.将废钒催化剂粉碎成颗粒，加水混合均匀，在30～100℃温度下的水中浸泡0.5～4小时，分离浸泡产物，得到浸泡液和浸泡渣；S2.将酸性溶液与浸泡渣混合，在二氧化硫气氛中反应0.5～4小时，分离产物，得到酸性浸泡液和浸出渣I；S3.将步骤S1中的浸泡液和步骤S2中的酸性浸泡液混合，滴加KOH溶液，调节pH为6～8，在40～80℃温度下反应30～4小时，分离产物，得到硫酸钾溶液和滤饼I；S4. 将滤饼I溶解于碱溶液中，调节pH为13～14，加入氧化剂，煮沸，溶液由蓝色转黄色，分离出产品，得到浸出渣II和滤液I；S5.向滤液I中滴加酸性溶液，调节pH为4.7～10，得到浸出渣III和滤液II；S6.向滤液II中滴加铵盐溶液或氨水，调节pH为8，室温下反应30～90分钟，分离出产品，得到偏钒酸铵沉淀；S7.将偏钒酸铵沉淀在空气或氧气中加热至300～500℃，保温1～2小时，再随炉冷却至室温，得到纯度大于97.5％的V2O5固体；S8. 将浸出渣I、浸出渣II、浸出渣III研磨、混合均匀后，加入水泥、中砂、骨料、增强纤维的混合物中，混合均匀后，加入外加剂和水，混合均匀，搅拌2-4分钟，即得混凝土；S9.将步骤S3得到的硫酸钾溶液浓缩、冷却结晶，即得硫酸钾。2.根据权利要求1所述的废钒催化剂处理方法，其特征在于步骤S1中颗粒的粒径为1-125微米。3.根据权利要求1所述的废钒催化剂处理方法，其特征在于步骤S1中废钒催化剂与水的质量比为1：(1.5-5)。4.根据权利要求1所述的废钒催化剂处理方法，其特征在于步骤S...

【专利技术属性】

技术研发人员：陈云志、尹振兴、陈国栋、刘福德、谢天峰、

申请人（专利权人）：广东工业大学

类型：发明

国家、省份和城市: 广东, 44

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