废SCR脱硝催化剂V2O5-WO3/TiO2中钨和钒的萃取分离与回收实验研究

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V2O5-WO3/TiO2是目前普遍应用的SCR脱硝催化剂,在燃煤烟气脱硝过程中,催化剂容易因粉尘堵塞及K、Na、As等物质的作用而失活,催化剂中含有的钨(W)、钒(V)均为重要的工业原料,在自然界分布较少且价格昂贵,具有很高的回收利用价值。对废SCR脱硝催化剂中的W、V进行回收,不仅可缓解环境污染,还可降低脱硝费用,实现资源的循环利用,具有较为重要的研究意义和工程应用价值。本文以废SCR催化剂V2O5-WO3/TiO2为研究对象,对催化剂中W、V的浸出、浸出液中W、V的萃取分离及回收展开了实验研究,并建立了有价金属W、V回收工艺。首先,采用Na2CO3混合焙烧-稀H2SO4浸出法,对固态废SCR催化剂中W、V的浸出特性进行了实验研究。考察了焙烧温度及时间、H2SO4浓度、液固比、浸出温度及时间、Na2CO3与催化剂的质量比m(Na2CO3)/m(催化剂)等因素对W、V浸出率的影响。结果表明,控制Na2CO3与催化剂的质量比为1.2,将混合物在800℃下焙烧3h,再将焙烧后的混合物用浓度为2%的H2SO4在80℃下浸出4 h,其中液固比为8:1,W和V的浸出率最高可分别达99.08%、98.49%。其次,以TOA+异癸醇的煤油溶液为萃取剂,对酸浸液中W、V进行萃取实验研究。实验考察了有机相和水相的体积比O/A、萃取时间、浸出液pH、萃取剂浓度等条件对W、V萃取率的影响。结果表明,当浸出液pH=2.50,萃取相比O/A=0.1时,利用浓度为12%的TOA对酸浸液萃取15 min,此时W与V的萃取率可分别达到98.78%和94.94%,另外对萃取过程机理进行了初步推测。接着,利用NaOH为反萃取剂,考察了NaOH浓度及其与有机相的体积比O/A对溶液中W、V反萃取率的影响,并分析了各因素对反萃取的作用机制。结果发现,在O/A为1:3,NaOH浓度为2.5mol/L,反萃时间为15min的条件下,有机相中的W几乎被完全反萃出来,反萃取率达99.99%,V反萃取率为88.05%。最后,向反萃取后的溶液中加入H2SO4,并阶段性调节其pH为8.0,加入过量的NH4Cl,使V以NH4VO3的形式沉淀并过滤;向滤液中继续加H2SO4溶液,调节其pH值为1.5后,加入过量的CaCl2,使W以CaWO4形式沉淀并酸洗,得到H2WO4沉淀。将两种沉淀在500℃下分别煅烧,得到纯度均大于99%的W和V的产物WO3和V2O5
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