燃煤电厂每年SCR脱硝催化剂的运用量可达50万吨，报废后会形成很多抛弃催化剂的堆积问题。本文介绍了现在行业界常运用的SCR脱硝催化剂组成及作用，并详细综述了近年来国内外对其收回和后续精制的研讨，其间湿法浸出收回辅以化学沉积法是一种本钱较低且易工业化的办法。此外，还剖析对比了各种办法的优缺点，以期为该范畴未来的研讨和开展供给技能性参阅。为确保能源的合理运用，近年来我国不断改进燃煤电厂的机组设备，发电装机容量也随之扩增，以期集中进步煤炭运用率。作为发电的首要质料，煤炭的燃烧会不行避免地形成二氧化硫、氮氧化物(NOx)和烟尘等物质的生成，包括这些污染物的烟气需经过多道净化工序才能排放。其间，脱硫和除尘技能的开展现已比较完善，而人们关于氮氧化物的重视较晚，这也使其成为首要的环境污染源，直接形成了酸雨和臭氧层空洞等严峻后果。SCR脱硝催化剂针对含氮氧化物的烟气具有很高的脱硝率，能完美地处理尾气脱硝这一问题，使烟气到达相关排放标准，因而成为现在运用最为广泛的一种脱硝办法。由此可见，SCR催化剂是脱硝工艺中最重要的部分，它的组成、排列结构和工作寿数等参数都影响着脱硝工况和运转本钱，一般催化剂费用占到脱硝装置初建本钱的30%~40%。因而，在确保脱硝率的一起，还要统筹催化剂的运用量，这不只有助于节省出资本钱，还能减少抛弃SCR脱硝催化剂的发生。一般来说，催化剂的运用寿数在3年左右，之后依据其受损状况来决议是否收回再生。关于严峻受损或中毒的催化剂而言，昂扬的再生本钱和活性不佳的再生催化剂，使得这类抛弃物常被填埋进地下。但是，抛弃SCR脱硝催化剂遭到火电厂烟气影响，包括砷、汞、硫等有害物质，铢积寸累的填埋不只会使其成为严峻的环境污染源，还形成了其间钛、钨、钒、硅等资源的糟蹋。近年来，包括这些元素的衍出产品被开发出多种用途，价格不断上涨，因而针对抛弃SCR脱硝催化剂的收回再提炼工艺也越发老练，这无疑是对经济开展和节能环保的两层利好。1SCR脱硝催化剂的组成及其作用SCR脱硝催化剂最早是由Pt，Rh，Pd等贵金属作为活性物质组成，其活性温度较低且有用的温度区间较窄，一般小于℃。这类贵金属催化剂不只本钱昂扬，并且易发生硫中毒，因而约束了它的运用范围。之后金属氧化物基催化剂以其优异的功能和更低的价格被作为新一代的SCR脱硝催化剂，首要以V2O5，WO3，Fe2O3，NiO，CuO，MoO3等金属氧化物作为活性组分。现在在燃煤电厂尾气脱硝工序中常用选用锐钛矿型TiO2为载体的钒类催化剂1.1二氧化钛(TiO2)二氧化钛在SCR脱硝催化剂中质量百分比最高，可达80%~85%。催化剂载体不只起到支撑和分散催化活性组分的作用，其物化性质很大程度上还决议了催化剂的活性和稳定性。二氧化钛作为一种具有中孔结构的过渡金属氧化物，不只对催化剂活性组分有着良好的分散性，并且能与其上负载的金属活性组分之间(如五氧化二钒)发生较好的电子效应，能够作为载体的一起也发挥助剂的作用。此外，有研讨表明，反响温度较高时，仅少数的二氧化钛与尾气中的二氧化硫发生可逆的硫酸化作用，因而具有较好的硫功能。归纳来看，锐钛矿型二氧化钛负载五氧化二钒类催化剂具有最高的催化活性，现在被广泛运用于燃煤电厂的尾气脱硝工序中。1.2五氧化二钒(V2O5)五氧化二钒是SCR脱硝催化剂中常见的活性组分，依据不同工况需求能够调整其在催化剂中的含量，一般含量越高，整体活性就越高。值得注意的是，由于催化剂中活性组分与SO2有较强的反响活性，易使SO2被氧化成SO3，这对脱硝工艺有不利影响。此外，高尘安置的SCR脱硝反响器会因较高的SO2/SO3转化率而形成空气预热器或电除尘器被腐蚀等后果[9]。因而，在确保脱硝率的前提下，应下降SCR脱硝催化剂中活性组分五氧化二钒的含量，一般控制在1%左右。1.3三氧化钨/三氧化钼(WO3/MoO3)除了首要活性组分外，催化剂一般还需要增加一定量的助催化剂来进步各方面功能，三氧化钨和三氧化钼即作为助催化剂参加V2O5/TiO2体系中。三氧化钨能有用进步SCR催化剂的活性、热稳定性，一起还能够按捺硫酸盐的生成，减轻催化剂孔道堵塞的状况；增加三氧化钼则可避免烟气中砷中毒现象并进步催化剂寿数，但三氧化钼会对催化剂成型发生不利影响，下降成品率。因而，平板式催化剂中常增加三氧化钼作为助催化剂，而蜂窝式催化剂则运用三氧化钨，二者增加量均在5%左右。1.4二氧化硅/氧化铝(SiO2/Al2O3)为了进步SCR催化剂的热稳定性和脱硝转化率，一般会运用复合载体对活性组分进行负载。研讨表明，在二氧化钛载体的基础上增加一定量的二氧化硅或氧化铝后，比表面积有所增大，催化剂的热稳定性和抗硫功能也有较大进步。此外，选用高尘安置的SCR脱硝反响装置长时刻遭到气流和粉尘的一起冲刷，催化剂磨损状况严峻，复合载体制备的催化剂比较于单一载体具有更优异的机械强度，使催化剂的寿数得到显着延长。2几种收回抛弃SCR脱硝催化剂的工艺流程蜂窝式SCR脱硝催化剂一般依照“2+1”的安装办法运用，其寿数在2~3年左右，到达年限后需从头替换装填新的催化剂才能正常运用，以进步烟气脱硝转化率。跟着很多脱硝催化剂面临替换期，每年大约会发生超4万吨不行再生抛弃V2O5/TiO2系催化剂，这个数字也将逐年增加，若不对抛弃SCR催化剂进行减量化处理，到年其累计总量将到达82.86万吨。惯例SCR脱硝催化剂归于V2O5-WO3(MoO3)/TiO2体系，富含钛、钨、钒、硅等元素。若能将它们经过化学办法进行收回，不只缓解了环境污染问题，并且具有很高的经济效益，是可推广的典型资源化运用技能。现在废脱硝催化剂收回办法首要包括湿法收回和干法收回两种，别离对应湿法和火法冶金范畴。而待别离元素中，W和Mo同归于ⅥB族，所以化学性质类似，化学收回办法也附近且这两者不会一起存在于惯例的SCR脱硝催化剂中，故下文提及时均以WO3为例进行介绍。2.1湿法收回抛弃SCR脱硝催化剂不论是哪种收回办法，一般都会在进行抛弃催化剂收回前，对其进行除尘-破坏-焙烧-过筛等一系列的预处理工序。关于中毒催化剂而言，预处理时还涉及到酸/碱洗过程。湿法收回首要运用浓度较高的强碱(如NaOH)对抛弃催化剂进行浸出反响，其间的TiO2转化成难溶于水的钛酸盐或偏钛酸盐。经过滤后再对滤液和滤渣别离进行萃取或沉积反响等精制工序，终究将废催化剂中的钛、钒、钨等元素别离提纯，完成资源化运用的意图，详细的流程图见图1。湿法收回具有反响条件温文、浸出率高、本钱较低和易大规模工业化等优势，是现在处理抛弃SCR脱硝催化剂时运用最多的一种办法。2.1.1钛的收回抛弃SCR催化剂经过碱浸和过滤后得到难溶于水的浸出渣，其间包括的首要成分为钛酸盐。将浸出渣参加酸池(硫酸或盐酸)中酸洗，钛酸盐水解后生成偏钛酸，这一步可除去浸出渣中部分杂质。在碱浸抛弃催化剂后，别离运用20%硫酸和20%盐酸对浸出渣洗刷，以此收回二氧化钛。试验表明，选用硫酸洗刷后的样品经煅烧处理后得到锐钛型二氧化钛，而盐酸洗刷的浸出渣则生成金红石型二氧化钛，两种产品的纯度均超过98%。2.1.2钒钨的收回碱浸后的浸出液中富含钒钨等元素，运用这些元素之间化学性质的差异能够经过化学沉积的办法别离。详细地，化学沉积法首要是先后运用铵盐和钙盐进行沉积反响，别离得到NH4VO3和CaWO4滤渣。高温焙烧NH4VO3后可生成V2O5产品；CaWO4经过酸洗、煅烧工序后则生成WO3，至此完成了浸出液中钒钨元素的别离提纯。以氯化铵或硫酸铵作为沉钒剂，别离研讨了浸出液中钒浓度、加铵量、pH和温度等因素对终究沉钒率的影响。结果表明，氯化铵关于钒酸盐的沉积作用优于硫酸铵，且浸出液中钒浓度在6~40g/L时沉钒作用最佳。2.1.3硅的收回归纳考虑抛弃SCR脱硝催化剂中各组分的价值、含量和收回本钱等问题，比较于钛、钒、钨等元素而言，针对硅收回的研讨并不多。但是，二氧化硅在化工范畴无足轻重，用途非常广泛，因而近年来抛弃脱硝催化剂中二氧化硅的别离提纯也逐渐遭到重视。将废催化剂碱浸并过滤，向滤液中滴加浓HCl至pH=9，反响一段时刻后再次过滤得到粗硅酸滤饼。精制硅酸阶段先将滤饼烘干并破坏，然后参加稀硫酸中反响1.5h，过滤洗刷后即可得到精制硅酸。研讨者对SiO2浸出率进行了正交试验的一起还探求了收回提纯硅酸时HCl浓度、反响温度和液固比对终究硅酸收率及纯度的影响。此外，试验还发现，在向滤液中增加浓HCl的酸化过程中，pH降至11~12时静置一段时刻后先过滤一次，此刻能够除去Fe、Al等杂质；新滤液持续加HCl直至pH终究降至9左右，这种分段加酸的办法能够大幅进步产品硅酸的纯度。2.2干法收回抛弃SCR脱硝催化剂干法收回的思路与湿法收回类似，即运用催化剂中部分组分经过化学反响，生成溶解度不同的物质后再进行液固别离。干法收回是向抛弃催化剂粉末中增加固体碱(NaOH，Na2CO3等)，混合均匀后在高温下焙烧反响，使V2O5和WO3等金属氧化物转化为可溶于水的盐类物质，而TiO2则转化为难溶于水的钛酸盐、偏钛酸盐和聚钛酸盐，经加水过滤后可完成组分的初步别离。后续钒钨别离和钛精制工序与湿法收回类似，即经过加酸的化学沉积法别离钒酸盐和钨酸盐并煅烧精制。值得一提的是，钒、钨酸盐也可直接作为再生催化剂的活性组分运用。选用碳酸钠混合焙烧法完成对废SCR脱硝催化剂中钒钨元素的浸出，并研讨了焙烧温度、时刻、液固比等因素对钒钨元素浸出率的影响，在最佳条件下钒和钨的浸出率均超过98%。以NaOH为固体碱对废SCR催化剂，在℃下焙烧一段时刻后加碳酸氢铵水溶液进行离子交换，以此完成固液别离，终究各金属氧化物的收率在95%以上。与湿法收回比较，干法收回的能耗更高且对各种设备的要求更严厉，造本钱钱的上涨。在焙烧之后的加水浸出阶段，干法收回的浸出率比湿法收回低，致使终究钒钨的收回率下降。归纳来看，现在该办法并不适用于大规模工业化出产，其间一些工艺流程还需改进。2.3其他办法收回抛弃SCR脱硝催化剂除了上述两种常见的收回办法外，近年来一些新办法也被尝试用来收回抛弃SCR催化剂，但都仅处于试验室研讨阶段，较少运用于工业化规模，详细如下。以抛弃SCR脱硝催化剂和Ca，Al，Cr等为质料，在℃的高温下进行铝热复原反响后持续重熔除杂，终究制备出Ti-Al基合金，产品硬度高但杂质含量得不到有用控制。氯化法收回是经过将抛弃催化剂经造粒后投入氯化炉中，与石油焦和氯气在高温下反响一段时刻后得到气态氯化物，依据产品凝华点的差异再对其分区冷却，终究可将气态氯化物转化为固态氯化物，反响物氯气可循环运用。选用电解法对抛弃SCR催化剂中的钒元素进行提炼。将破坏后的催化剂置于一号电解池，取负极液进行二次电解。在二号电解池的正极得到钒液后加铵盐沉积，经后处理得到纯度较高的五氧化二钒。该法具有优异的选择性，但出资本钱和技能要求均较高，普及性较差，不适于大规模工业化出产。3总结与展望自年国家环保部门将抛弃SCR脱硝催化剂列为危险化学品抛弃物以来，针对其后续处理的研讨日益渐增。简略的填埋不只会形成废催化剂内部有害物质的外泄，对自然环境有着潜在的损害，并且糟蹋了其间宝贵的Ti，V，W，Si等资源。跟着对抛弃SCR脱硝催化剂的深入研讨，创新的资源化运用模式能够使那些中毒且不行再生的废催化剂变废为宝。该法在消除来自燃煤电厂的很多废催化剂时，既保护了土地和环境资源，又提取出有价值的金属/非金属氧化物，具有很强的环保性和经济性含义。经过综述近年来国内外对SCR脱硝催化剂资源化收回的研讨，发现湿法收回和干法收回是两种常见的收回模式，其别离对应了湿法和干法冶金。其间湿法收回是在较高温度下，将预处理过的废催化剂在NaOH碱溶液浸出并过滤，初步别离出的滤渣包括钛酸盐，将滤渣酸洗和煅烧后可得到锐钛矿型TiO2产品。另一方面，浸出液中富含钒酸盐、钨酸盐和硅酸盐等物质，可按顺序增加氯化铵、盐酸和氯化钙等物质，将这些可溶性盐依次沉积出来。最终经过洗刷、煅烧等工序即可得到V2O5，WO3，SiO2产品，完成了抛弃SCR脱硝催化剂的收回。干法收回则是在初始阶段将抛弃催化剂与固体碱在高温下焙烧，以到达钠化的作用，之后浸出-别离-提纯的工艺流程与湿法收回的类似。其他一些收回办法比较新颖，但均尚处于试验室研讨阶段，不具备工业化的才能。归纳来看，湿法收回以其操作条件温文、本钱低和处理量大等优势胜于其他办法，是现在运用最广泛的一种收回废SCR脱硝催化剂的工艺。未来每年将有很多的抛弃SCR脱硝催化剂发生，这其间一大部分将无法被再生，因而经过化学收回来提炼其间有用资源是当前最合适的处理办法。能够预见，为满足对这些抛弃不行再生催化剂的减量化目标，未来将有更多专业收回处理厂建成，因而持续探求该范畴的新技能并处理现在在工业化时发生的问题是非常必要的。在不断进步浸出率和产品纯度的一起，下降收回的工艺本钱也将成为未来的重视点。相信跟着对该范畴的不断精进，废催化剂处理难题会得到更好的处理，相关行业也会进入良性的竞争。以上文字，多处参考网上众多资料，希望能帮到大家
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