废SCR催化剂钛钨酸解-水解调控制备钛钨粉过程基础研究

A large number of spent SCR (selective catalytic reduction) denitrification catalysts were produced in the power plants of China. The spent SCR denitrification catalyst is difficult to be effectively recycled. Basic research on impurities removal-efficient leaching of target elements-deep purification/ hydrolysis of titanium solution-recycle of reaction medium-accurate quality control of titanium and tungsten powder was proposed, which will be expected to solve the key scientific problems of high efficiency, clean and comprehensive recovery and utilization of spent SCR catalyst in China. The following research areas will be involved in the project : the occurrence and removal mechanism of impurities in spent SCR catalysts, basic research on the reaction of acidolysis process, synergistic hydrolysis process regulation of titanium and tungsten, product properties control during calcining process, and study on preparation process and application performance evaluation of SCR catalyst with regenerated titanium-tungsten powder carrier. A theoretical system for the preparation of titanium-tungsten powder by using spent SCR catalyst was developed. The goal of high efficiency separation of impurities and clean transformation of tungsten and titanium resources during the process will be achieved. The research will provide scientific guidance and technical support for the efficient recovery and utilization of waste SCR denitrification catalyst and other polymetallic waste catalyst.

本项目针对我国燃煤电厂产生的废弃SCR脱硝催化剂高效回收利用的迫切需求，提出硫酸体系杂质元素选择性分离-目标元素高效浸出-钛液深度净化/水解-反应介质再生循环-钛钨粉质量精确调控新工艺与新过程的基础研究，以解决我国废弃SCR脱硝催化剂高效-清洁-综合回收利用关键科学问题。本项目拟研究废弃SCR脱硝催化剂杂质赋存形态及脱除机制、酸解过程的反应基础、钛/钨协同水解-酸介质再生循环过程调控、煅烧过程产品性质调控以及再生钛钨粉载体制备SCR脱硝催化剂工艺及应用性能评价研究，解析净化-酸解-水解过程中杂质的迁移转化路径及其分离机制、钛钨粉颗粒生长/转化规律等关键科学问题，形成废弃SCR脱硝催化剂回收制备钛钨粉工艺的理论体系，实现在工艺过程中杂质高效分离和钨、钛资源系统清洁转化的目标，并对处理其它多金属废弃催化剂的高效回收利用具有普遍意义。

我国每年产生约50万m3无法再生的废弃钒钨钛系脱硝催化剂，废催化剂中含有80-85% TiO2、0.7-1.5% V2O5、5-10% WO3，以及SiO2、CaO、Al2O3等结构辅助成分，其中含有的TiO2总量约占我国钛白年产量的10%，缺少资源化回收方法。由于没有成熟适用的工业化回收技术，目前大部分废弃催化剂简单再生磨碎后少量掺入新催化剂中，不仅难以实现有价金属资源的全量化处置，而且严重损害催化剂的脱硝性能和使用寿命，并造成其中毒害组分转移流失，资源化利用需求迫切。. 本项目针对废弃SCR脱硝催化剂高效回收利用的迫切需求，提出硫酸体系杂质元素选择性分离-目标元素高效浸出-钛液深度净化/水解-反应介质再生循环-钛钨粉质量精确调控新工艺与新过程的基础研究。针对As元素赋存形态复杂、难以深度脱除的问题，提出通过变价V元素引发类Fenton反应强化碱浸脱砷机理，实现较低浸出剂浓度与较低温度下杂质As元素的高效脱除。而对于K、Na、Fe元素，采用酸洗净化除杂方式，实现K、Na、Fe元素的协同脱除。针对废SCR催化剂比表面积小、孔容降低显著而难以作为钛钨粉回用的问题，提出了Ti/W协同浸出-水解重构制备钛钨粉的工艺路线，开展了酸解浸出工艺优化、水解重构工艺优化与Ti/W协同浸出-水解机理研究，实现钛钨载体孔道结构恢复与钛钨粉的制备。获得的再生钛钨粉产品中TiO2、WO3含量分别为93.95%与4.49%，主要晶型为锐钛矿型TiO2，As、K、Na、Fe等杂质含量均低于100 ppm，比表面积为82.75 m2/g，孔容为0.4 cm3/g，产品各项指标均达到脱硝用钛钨粉产品标准，满足市场要求。以钛钨粉为原料合成的催化剂具有良好的抗硫抗水性。. 本项目推广后，有望形成百亿级市场规模，促进我国资源循环利用产业绿色升级，并带动上下游相关产业发展，经济效益显著。项目推广所形成的产品占我国钛、钨的10%左右，显著提升我国战略金属保障能力。同时，工业危废产生量降低50万吨以上，节约堆存/填埋用地300亩，显著降低工业危废堆存所带来的环境风险。