[发明专利]一种处理废钒催化剂的方法

说明书

技术领域

本发明属于废催化剂回收再利用的领域，更具体地，涉及一种处理废钒催化剂的方法。

背景技术

全世界每年产生的固体废催化剂有50～70万t。若不进行处理,不仅会污染土壤(五氧化二钒是有毒物质，在水中的溶解度为8g/L)，占用大量土地(堆存10000吨废渣要占用1亩的土地)，还造成稀贵金属资源的浪费。

硫酸生产的过程中要用到含钒催化剂催化。这种催化剂的活性成分是五氧化二钒，助催化剂是硫酸钾，催化剂载体是硅藻土。此外，这种催化剂还含有少量的铁化合物和铝化合物。钒催化剂在使用一段时间后，活性组分V₂O₅会因为气体中含有的氟、酸雾、微尘对其产生的毒害作用，转变为无催化活性的四价钒。当四价钒的比例过高，钒催化剂就会失活，变成废钒催化剂。因此，钒催化剂的寿命一般为2～10年。按目前国内硫酸厂产量计算，每年将产生超过10000t废钒催化剂。分析结果显示，废钒催化剂中，SiO₂的含量为50～70％，K₂SO₄的含量为5～8％，V₂O₅的含量为5～8％，Al₂O₃的含量为2～4％，Fe₂O₃的含量为1.5～3％。因此，废钒催化剂含有具有很高的回收利用价值。更重要的是，废催化剂回收所带来的社会效益及环境效益十分巨大。

国内外在废钒催化剂中回收钒方面已有较多研究，也取得了一定的成果，但仍存在回收成本高，难以工业化等问题。专利201410037134.0的发明废钒催化剂中钒钾硅的回收方法，公开了一种废钒催化剂中钒钾硅的回收方法，首先对废钒催化剂进行水浸、还原酸浸，钒的总浸出率≥95.0％，硅以浸渣的形式与转移至浸出液中的钒和钾分离，浸渣经碱溶制备液体硅酸钠回收硅；浸出液中的钒与钾通过萃取实现分离:萃余相经蒸发结晶制取硫酸钾回收钾；萃取相经反萃取、沉钒和焙烧等工序制备五氧化二钒回收钒。该申请案的优点是实现了对废钒催化剂中的钒硅钾的回收。该发明的不足之处在于：1.萃取剂使用一定的次数后会失效，导致生产成本居高不下；2.利用废钒催化剂中的二氧化硅制备液体硅酸钠以回收硅在理论上、技术上可行，但在经济上不可行；3.该发明未提及对废钒催化剂中的铁化合物和铝化合物的处理方法。

又如专利公开号：201110397978.2，公开日：2012年06月13日，发明创造名称为：一种废钒催化剂综合回收利用的方法，该申请案公开了一种废钒催化剂综合回收利用的方法，以废钒催化剂为原料，首先通过还原酸浸，将钒、钾转移至液相中实现与SiO₂沉淀的分离，SiO₂通过碱溶制备液体硅酸钠以回收SiO₂；液相中的钒、钾加入碱液实现钒与钾的分离，然后分别制备V₂O₅和K₂SO₄。本方法由废钒催化剂制备V₂O₅、K₂SO₄和液体硅酸钠，实现了钒、钾和硅的同步回收，V₂O₅纯度≥98.3％，收率≥92.0％，K₂SO₄纯度以K₂O计≥51.2％，收率≥95％，液体硅酸钠中Na₂O≥7.7％、SiO₂≥24.6％，收率≥93.2％。该申请案的优点是成功回收废钒催化剂中的钒硅钾而且不需要用到萃取剂。该申请案的不足之处在于：1.直接采用还原酸浸，导致酸的消耗量过大；2.利用废钒催化剂中的二氧化硅制备液体硅酸钠以回收硅在技术上可行，但在经济上不可行；3.该申请案未提及对废钒催化剂中的铁化合物和铝化合物的处理方法。

综上所述，如何设计出一种回收成本低，易于工业化的处理废钒催化剂的方法是现有技术中的一个难题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的缺陷，提供一种处理废钒催化剂的方法。该方法提供了回收成本低，易于工业化的处理废钒催化剂的方法。采用先水浸后酸浸的方法，并用二氧化硫作为还原剂，减少了酸的使用量，也不需要用到昂贵的萃取剂，实现了对钒和钾的同步回收，也解决了对废钒催化剂中的二氧化硅、铁化合物和铝化合物的处理问题，是一种理想的无废气和废渣排放处理方法。

本发明上述目的通过以下技术方案予以实现：