[发明专利]废钒催化剂中钒钾硅的回收方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学工业中催化剂回收领域，特别是废钒催化剂中钒钾硅的回收方法。它属于湿法冶金范畴。

背景技术

随着化学工业的发展，生产各种产品的催化剂用量日益增加，特别是含钒催化剂的用量越来越大，如接触法生产硫酸、脱硫、重油脱氢、合成特种橡胶等广泛使用含钒催化剂。这些催化剂使用一段时间后，由于中毒等原因，逐步失去催化作用而报废，成为含钒废物。同时，随着环境法规的日益严格，这些废催化剂的处理成为一个重要课题。

钒是稀有金属，在自然界中分散而不集中，富集的钒矿不多，而在国防、能源及冶金工业等领域却有大量的需求。因此，综合回收废钒催化剂、合理重复利用资源，具有重要的环境效益、经济效益和社会效益。

对于废钒催化剂的回收大致可分为火法和湿法。火法回收钒工艺成熟，但存在回收率低、能耗高、环境污染严重等问题。湿法回收钒分为碱浸法和酸浸法，后者又分直接酸浸法和还原酸浸法两种。由于接触法生产硫酸过程中产生的废钒催化剂往往残留相当数量的硫酸，直接用碱浸取时，碱用量大大增加，再加上会有一定量的硅等杂质进入溶液，易形成胶体而难于分离；而直接酸浸法回收率低、流程长、产品纯度低、操作复杂等原因，其应用一直受到限制。所以，目前有关废钒催化剂的回收报道，大多采用还原酸浸法。

曾采用一种由废钒催化剂经还原酸浸、氧化、水解沉钒、碱溶除杂、沉钒、焙烧等步骤的废钒催化剂回收工艺，制得的产品纯度达99％以上，钒的总收率达90％。虽然该方法制得产品的纯度高，但工艺流程长、原材料消耗多。

又曾采用一种由废钒催化剂经水浸、还原酸浸、净化、氧化、离子交换、沉钒、焙烧等工序的废钒催化剂回收工艺，制得的产品纯度为99％，钒的回收率为91.7％。虽然该方法制得产品的纯度高、回收率高，但处理成本高。

还曾采用一种由废钒催化剂经焙烧活化、还原酸浸、萃取、反萃、粗钒精制等环节的废钒催化剂回收工艺，制得到的产品纯度在99%以上，钒的总回收率可达80%。虽然该方法制得产品的纯度高，但能耗高、工艺流程长，回收率有待进一步提高。

另外，上述方法都仅回收废钒催化剂中的钒。而分析结果表明：接触法硫酸生产过程中产生的废钒催化剂除了含有5～6%五氧化二钒外，还含有20～27%硫酸钾、65～70%二氧化硅，如果只回收其中的钒而不回收钾与硅，就会造成资源浪费，不能使物尽其用。

发明内容

本发明的目的在于提一种废钒催化剂中回收钒钾硅的回收方法。它能够克服现有技术所存在的不足，可有效地提高浸钒率、简化提钒工艺，同时综合回收利用钾和硅，制取五氧化二钒、硫酸钾和液体硅酸钠，达到变废为宝、保护环境的目的。

   为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案包括如下工艺步骤：

1.水浸：在磨碎至粒径小于375μm的废钒催化剂中，按废钒催化剂和水重量比为1：1.5～3加入水，于80℃～100℃温度下浸取1～3小时，水浸结束后过滤得水浸滤液和水浸滤渣, 水浸滤渣用清水洗涤至中性得水浸渣，水浸滤液、洗液合并得水浸液，同水浸渣一道分别收集备用。该水浸液主要成分为VOSO4等一部分钒盐和水溶性钾盐。

2.还原酸浸：用质量比6～30%的H2SO4配制废钒催化剂质量2～4倍的浸取液，在该浸取液中加入适量还原剂，并将其均分为4份。在步骤1得到的水浸渣中加入第一份浸取液，于90～100℃温度下反应1.5～3小时， 静置、冷却、沉淀，吸取上清液得还原酸浸液I。向第一次还原酸浸沉淀渣中加入第二份浸取液，进行同样操作，吸取上清液得还原酸浸液II。向第二次还原酸浸沉淀渣中加入第三份浸取液，进行同样操作，吸取上清液得还原酸浸液III。向第三次还原酸浸沉淀渣中加入第四份浸取液进行同样操作，吸取上清液得还原酸浸液IV。还原酸浸结束后过滤得还原酸浸滤液和滤渣，还原酸浸滤渣用清水洗涤至中性得还原酸浸渣，还原酸浸滤液、洗液、四次还原酸浸液、步骤1得到的水浸液合并得浸出液，分别收集还原酸浸渣、浸出液备用。所谓的“适量还原剂”是指足够将废钒催化剂中的五价钒还原为四价钒。

所述的还原剂选自亚硫酸钾、亚硫酸钠、亚硫酸等。

3.氧化：在步骤2得到的浸出液中加入适量氧化剂，沸腾至溶液由兰色转变为黄色，得到氧化液。所谓的“适量氧化剂”是指足够将四价钒氧化为五价钒。1  

所述的氧化剂选自氯酸钾、氯酸钠、过硫酸钾等。