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随着环保法规的日益严格,以选择性催化还原法(SCR)为代表的烟气脱硝技术得到了广泛应用,由此也产生了大量的废SCR催化剂。尽管废SCR催化剂属于危险废物,但其含有可观的钛、钨、钒多种有价金属,具有较高的经济价值,其资源化利用意义重大。针对废SCR催化剂处理过程中矿相分解难、元素不易分离等问题,本文借鉴拜耳法处理铝土矿的思路,提出并研究了“NaOH高压水热浸出—选择性沉淀—酸分解”的废SCR催化剂的处理工艺。该工艺可有效分解钒钛系废催化剂,实现钨钒和钛的分离,尤其是开发了选择性沉淀钨钒及盐酸分解钨钒渣的技术,解决了高碱性溶液中钨钒的提取和分离难题。该工艺在充分提取钨矾的基础上,最大限度地提高了氢氧化钠利用率,大大降低了药剂消耗,提升了经济技术指标。本文研究结论如下:(1)废催化剂NaOH高压水热浸出过程中,钨浸出率均随温度升高呈现先增加后降低的趋势,但钒浸出率随温度增加而下降且总体偏低,另一方面,钛渣中钠含量随着温度增大而显著上升,尤其在当浸出温度超过180℃后,渣含钠上升更为明显。浸出渣的XRD图谱表明,当浸出温度高于180℃时,所得浸出渣中除了锐钛矿型的二氧化钛外,还出现了钛酸钠的特征峰,这是浸出渣中钠上升的主要原因。实验所得的最佳条件为温度180°C,液固比为3,碱矿质量比为3:5,此时,钨浸出率可达90%,钛几乎全部进入渣中。(2)浸出渣脱钠实验结果表明,采用水煮洗涤的方法,不能有效回收渣中的氢氧化钠,5次洗涤后渣含钠仅降低41%,钠含量仍高达3.8%。采用盐酸洗涤工艺可有效脱除浸出渣中钠,当洗涤终点pH值为2时,浸出渣含钠可降低至0.6%左右,由此,可获得纯度较高的高钛渣副产品。(3)高碱钨矾液选择性沉淀工艺表明,以药剂C作为沉淀剂,可实现钨、钒的高效分离。在最佳沉淀温度为95℃,沉淀时间为2 h,药剂C用量为理论用量的2倍条件下,钨、矾分离系数最大。(4)沉淀渣的酸分解结果表明,钨和钒的分解率起初随温度升高而升高,并分别在70℃和85℃达到最高值。盐酸浓度和用量对钒的浸出影响较小,但对钨的浸出影响较为显著。当酸度较高时,钨形成钨酸沉淀,而酸度较低时,钨以杂多酸形式溶解于溶液中。酸分解的最佳条件:反应温度85℃、反应时间为2 h、HCl浓度为8 mol·L-1、液固比为10:1。在此条件下,钨、钒的浸出率分别为90%、67%。(5)D1008树脂对盐酸溶液中钒的吸附行为符合Freundlich吸附模型。在高径比为0.89、流速1 cm·min-1的条件下,采用D1008树脂处理钒浓度0.16 g·L-1的酸液,动态吸附实验结果表明,湿树脂对钒的穿透容量为2.176 mg·mL-1,吸附达到平衡后的动态交换容量为4.416 mg·mL-1。在流速为1 cm·min-1、解吸剂为1 mol·L-1NaOH溶液的条件下,流出液体积为树脂体积的1.8倍时,钒浓度最高,为2.57 g·L-1。