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【新刊速览】​靳嘉浩：​​钒钛基废SCR催化剂中回收有价金属的研究进展

时间：2023-08-31 来源： 浏览：

【新刊速览】​靳嘉浩：​​钒钛基废SCR催化剂中回收有价金属的研究进展

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钒钛基废SCR催化剂中回收有价金属的研究进展
靳嘉浩 1 ，曹卫刚 1 ，梁精龙 1 ，许亚男 2 ，蔡宗英 1
(1. 华北理工大学冶金与能源学院， 河北 唐山 063210；2. 华北理工大学建筑工程学院， 河北 唐山 063210)

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摘 要  

随着NOx排放要求的提高，选择性催化还原(SCR)脱硝技术引起广泛关注，废SCR催化剂量也因此快速增长。废SCR催化剂中含有钛、钨、钒等大量有价金属，若将其直接丢弃，不仅会引发环境污染，还会造成资源浪费等问题，故资源化回收废SCR催化剂意义重大。系统地阐述了钒钛基废SCR催化剂中钒、钨、钛的回收和分离方法，分析了钒钛基废SCR催化剂回收工艺的优缺点，展望了有价金属回收技术的未来发展方向。本研究可为废SCR催化剂的回收提供参考。

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关 键 词  

废SCR催化剂； 有价金属； 浸出； 回收； 分离

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引 言 

NOx是造成酸雨、光化学烟雾和雾霾的大气污染物之一，主要来源于燃煤电厂、机动车领域。在控制NOx排放方面，选择性催化还原(SCR)脱硝技术因净化率高、运行可靠、无二次污染等优点，已成为火电厂采用低氮燃烧技术后进一步控制排放的首选方案。催化剂是SCR烟气脱硝技术的核心，其组分、表面结构等相关参数都会对SCR脱硝系统的整体脱硝效果产生直接影响。
催化剂化学寿命一般按24 000 h设计，新催化剂在运行3~4 年后将面临失活问题。根据全球环保研究网（GEP Research）的市场调研可知，自2017年起，中国废弃SCR脱硝催化剂量急剧增长，到2025年废SCR催化剂年增量将达近25万m 3 ，超过12万t。据统计，2025年前后，中国工业产生的废SCR催化剂总量将达83~85万t。对废SCR催化剂中有价金属进行资源化回收，不仅能避免废催化剂直接填埋造成的环境污染，而且可产生巨大的经济效益和社会效益。因此，对废SCR催化剂中的有价金属进行资源化回收利用意义重大。
钒钛基SCR催化剂(V2O5-WO3/TiO2)作为一种商用脱硝催化剂，已广泛应用于工业领域。钒钛基SCR催化剂以锐钛矿型TiO2为催化剂载体、V2O5为活性组分、WO3为催化剂热稳定性和耐热性的促进剂。目前，回收钒钛基废SCR催化剂中的有价金属主要有湿法和火法回收工艺，本文对各种方法进行了分析归纳，并指出钒、钨、钛等有价金属回收方法的优缺点，可为废SCR催化剂的回收提供参考与借鉴。

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精 选 图 表  

    

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结  论

对于废SCR催化剂中的有价金属回收，湿法回收方面的研究居多。根据关键步骤中使用技术的不同，浸出过程可分为酸浸、碱浸、焙烧-浸出、生物浸出和离子液体浸出；钒钨分离过程可分为沉淀法分离、离子交换法分离、水热法分离和萃取法分离。火法回收方面研究相对较少，其主要以合金形式回收废SCR催化剂中的有价金属。主要结论如下：
1)传统的浸出手段酸浸、碱浸和焙烧-浸出工艺提取钒钨的浸出率均大于91%，但其造成的废液污染较为严重；新型浸出手段生物浸出和离子液体浸出方法能耗低、对环境友好，但新型浸出手段得到的金属浸出率较低，仍有一定的进步空间。
2)废催化剂中钒和钨含量较少，湿法回收导致溶液中钒和钨浓度低。试验证明废SCR催化剂浸出液经富集后再进行处理，分离回收效果显著。
3)钛的回收主要对浸出滤渣进行处理，通过不同的除杂手段，再经焙烧处理，可得到不同晶型的TiO2产品。
4)火法回收直接以合金的方式回收钒钛基废SCR催化剂中有价金属，可以实现有价金属的高附加价值利用，但其能耗高、对设备要求高，且有价金属的回收率与湿法回收的相比有一定差距。
钒钛基废SCR催化剂含有大量的有价金属元素，但目前废SCR催化剂中有价金属的回收工艺都存在一些问题，开发低成本、短流程、清洁环保的废SCR催化剂回收工艺是实现钒钛基废SCR催化剂资源化利用的关键。现有文献主要关注于废SCR催化剂中有价金属回收过程的反应机理及操作条件对回收率的影响，未来研究可多关注回收过程中能源和材料的消耗问题以及对环境的影响，以评估废SCR催化剂整个回收过程中资源的利用效率。

来源：《中国冶金》2023年第8期

END

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