一种精制燃煤烟气脱硝废弃催化剂中二氧化钛的方法
技术领域
本发明涉及废弃催化剂回收及资源化利用技术领域，尤其是涉及一种精制燃煤烟气脱硝废弃催化剂中二氧化钛的方法。
背景技术
目前，对于燃煤烟气排放管控愈加严格，最新标准氮氧化物排放标准执行100mg/m3。2018年底我国火电装机容量已达到11亿kW，并且全部完成脱硝工程。电厂对脱硝催化剂需求量仍保持稳定增长。目前，脱硝催化剂使用寿命应为2～3年，这导致催化剂在使用后的废弃量大大增加。根据催化剂实际的运行状况，我国近几年正在连续稳定产生废催化剂，其产生量也逐年增加，并将呈现爆发式增长。电厂产生大量的废弃催化剂，给电厂造成了极大的负担。如随意堆存或处置不当，将造成环境污染和资源浪费。
二氧化钛是脱硝催化剂的主要成分，含量占脱硝催化剂的85％以上。二氧化钛被认为是世界上性能最好的一种白色颜料，是应用最广、用量最大的一种无机颜料。主要应用于涂料、合金制造、塑料、造纸、印刷油墨等工业。如对废弃脱硝催化剂中二氧化钛进行精制及资源化利用，可以使危险废弃物变废为宝，具有极高的环境效益和经济效益。现有技术中回收废弃催化剂中二氧化钛方法主要为焙烧法或高温高压碱浸法，两种方法都会导致二氧化钛发生反应生成钛酸钠，进而改变二氧化钛晶型，且钛酸钠再进行二氧化钛精制工艺复杂，需要高温焙烧，条件苛刻。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种精制燃煤烟气脱硝废弃催化剂中二氧化钛的方法，该方法能够将废弃催化剂中的二氧化钛提取出来作为高纯度产品进行资源化利用，工艺方法简单，条件绿色温和，可有效获取高收率、高纯度二氧化钛。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种精制燃煤烟气脱硝废弃催化剂中二氧化钛的方法，包括如下步骤：
步骤1、对燃煤烟气脱硝废弃催化剂进行预处理。
进一步地，预处理过程为：将燃煤烟气脱硝废弃催化剂进行清灰后，破碎磨粉，过32um筛网。
步骤2、加入碱溶液，使预处理后的脱硝废弃催化剂进行碱浸反应，完成后进行固液分离，得到第一固相。所采用的碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。
进一步地，采用的碱溶液的质量浓度为30-40wt％，碱浸工艺过程中，固液比为1：(3～6)，反应温度为120-150℃，反应时间为1-4h。可采用多次循环碱浸方式，将碱浸液多次循环使用，碱浸多批次废弃催化剂，减少原料消耗。碱浸反应结束后将碱浸液进行第一次固液分离，得到第一固相。
步骤3、向第一固相中加入酸溶液进行酸洗工艺，完成后进行第二次固液分离，得到第二固相。所采用的酸溶液为盐酸溶液或硫酸溶液中的一种。
进一步地，采用的酸溶液为质量浓度5-10wt％的酸溶液。酸洗工艺过程中，固液比为1：(5～10)，反应温度为50-90℃，反应时间为0.5-2h。酸洗工艺完成后进行第二次固液分离，得到第二固相。
步骤4、对第二固相进行水煮工艺，之后进行第三次固液分离，得到第三固相。
进一步地，水煮工艺过程中，固液比为1：(5～10)，反应温度为50-90℃，反应时间为0.5-2h。
优选地，在碱浸工艺过程中，将加入的碱溶液一次使用或多次循环使用，当多次循环使用时，分多批次碱浸废弃催化剂。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)本发明方法从燃煤烟气脱硝废弃催化剂中精制高纯度的二氧化钛，该工艺方法简单，整体反应条件温和可控、成本低、无次生污染，精制的二氧化钛收率高、纯度高，有效地实现了资源化利用，适用于产业化应用；
2)相比于现有焙烧法或高温高压碱浸法的二氧化钛回收方法，本发明开创了新思路以精制二氧化钛，即先利用碱浸工艺、固液分离，然后利用酸洗工艺、固液分离，最后利用水煮工艺、固液分离的工艺方法处理其他杂质，避免了对二氧化钛结构和状态的破坏，在绿色温和条件下，可高收率高纯度得到二氧化钛产品；
3)本发明开创出先碱浸、再酸洗、再水煮的燃煤烟气脱硝废弃催化剂精制工艺路线，所得的钛白粉为锐钛矿型，收率可以达到98％以上，纯度可以达到98％以上。
附图说明
图1为本发明方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
实施例1
1)将燃煤烟气脱硝废弃催化剂清灰并破碎磨粉，过32um筛网。
2)向步骤1)废弃催化剂粉末中加入氢氧化钠溶液进行多循环碱浸反应，氢氧化钠浓度为30wt％，碱浸反应的固液质量比为1：4，反应温度为130℃，反应时间为2小时。将碱浸液多次循环使用，碱浸3批次废弃催化剂，碱浸反应结束后碱浸液进行第一次固液分离，分离得到固相为粗钛产品A。
3)将步骤2)中粗钛产品A，加入硫酸溶液进行酸洗工艺，硫酸溶液浓度为10wt％，酸洗工艺的固液比1：7，反应温度80℃，反应时间0.5小时。反应结束后进行第二次固液分离，得到固相为粗钛产品B。
4)将步骤3)中粗钛产品B，加入工艺水进行水煮工艺，水煮工艺的固液比1：6，反应温度50℃，反应时间1小时。反应结束后进行第三次固液分离，得到固相为精制二氧化钛产品。
实施例2
1)将燃煤烟气脱硝废弃催化剂清灰并破碎磨粉，过32um筛网。
2)向步骤1)废弃催化剂粉末中加入氢氧化钠溶液进行多循环碱浸反应，氢氧化钠浓度为35wt％，碱浸反应的固液质量比为1：5，反应温度为140℃，反应时间为2小时。将碱浸液多次循环使用，碱浸4批次废弃催化剂，碱浸反应结束后碱浸液进行第一次固液分离，分离得到固相为粗钛产品A。
3)将步骤2)中粗钛产品A，加入硫酸溶液进行酸洗工艺，硫酸溶液浓度为5wt％，酸洗工艺的固液比1：5，反应温度70℃，反应时间0.5小时。反应结束后进行第二次固液分离，得到固相为粗钛产品B。
4)将步骤3)中粗钛产品B，加入工艺水进行水煮工艺，水煮工艺的固液比1：7，反应温度60℃，反应时间1小时。反应结束后通过第三次固液分离得到固相为精制二氧化钛产品。
实施例3
1)将燃煤烟气脱硝废弃催化剂清灰并破碎磨粉，过32um筛网。
2)向步骤1)废弃催化剂粉末中加入氢氧化钾溶液进行多循环碱浸反应，氢氧化钠浓度为40wt％，碱浸反应的固液质量比为1：6，反应温度为150℃，反应时间为4小时。将碱浸液多次循环使用，碱浸5批次废弃催化剂，碱浸反应结束后碱浸液进行第一次固液分离，分离得到固相为粗钛产品A。
3)将步骤2)中粗钛产品A，加入硫酸溶液进行酸洗工艺，硫酸溶液浓度为10wt％，酸洗工艺的固液比1：10，反应温度80℃，反应时间1小时。反应结束后进行第二次固液分离，得到固相为粗钛产品B。
4)将步骤3)中粗钛产品B，加入工艺水进行水煮工艺，水煮工艺的固液比1：8，反应温度70℃，反应时间1.5小时。反应结束后进行第三次固液分离，得到固相为精制二氧化钛产品。
实施例4
1)将燃煤烟气脱硝废弃催化剂清灰并破碎磨粉，过32um筛网。
2)向步骤1)废弃催化剂粉末中加入氢氧化钾溶液进行多循环碱浸反应，氢氧化钠浓度为30wt％，碱浸反应的固液质量比为1：6，反应温度为120℃，反应时间为3小时。将碱浸液多次循环使用，碱浸3批次废弃催化剂，碱浸反应结束后碱浸液进行固液分离，分离得到固相为粗钛产品A。
3)将步骤2)中粗钛产品A，加入盐酸溶液进行酸洗工艺，硫酸溶液浓度为10wt％，酸洗工艺的固液比1：7，反应温度90℃，反应时间2小时。反应结束后进行第二次固液分离，得到固相为粗钛产品B。
4)将步骤3)中粗钛产品B，加入工艺水进行水煮工艺，水煮工艺的固液比1：10，反应温度90℃，反应时间2小时。反应结束后进行第三次固液分离，得到固相为精制二氧化钛产品。
实施例5
1)将燃煤烟气脱硝废弃催化剂清灰并破碎磨粉，过32um筛网。
2)向步骤1)废弃催化剂粉末中加入氢氧化钠溶液进行碱浸反应，氢氧化钠浓度为35wt％，碱浸反应的固液质量比为1：4，反应温度为130℃，反应时间为3小时。碱浸反应结束后碱浸液进行固液分离，分离得到固相为粗钛产品A。
3)将步骤2)中粗钛产品A，加入盐酸溶液进行酸洗工艺，硫酸溶液浓度为15wt％，酸洗工艺的固液比1：5，反应温度70℃，反应时间1小时。反应结束后进行第二次固液分离，得到固相为粗钛产品B。
4)将步骤3)中粗钛产品B，加入工艺水进行水煮工艺，水煮工艺的固液比1：6，反应温度70℃，反应时间1小时。反应结束后固液分离得到固相为精制二氧化钛产品。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
