一种废弃SCR烟气脱硝催化剂冶金烧结处理方法

摘要

本发明公开了一种废弃SCR烟气脱硝催化剂冶金烧结处理方法，其特征在于，包括以下步骤：催化剂破碎：对废弃SCR烟气脱硝催化剂进行破碎、研磨，得到100～200目的催化剂粉末；制粒：将重量百分比为1％～20％催化剂粉末与铁矿粉、熔剂、燃料、返矿和水混合，制粒得到烧结混合料；烧结：将所述的烧结混合料铺于烧结机台车的铺底料上进行烧结，形成烧结矿。本发明不仅能够处理废弃脱硝催化剂，形成的烧结体重金属浸出量较低，满足环保要求，同时部分烧结矿能够满足性能要求，用于高炉冶炼。

权利要求

1.一种废弃SCR烟气脱硝催化剂冶金烧结处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)催化剂破碎：对废弃SCR烟气脱硝催化剂进行破碎、研磨，得到100～200目的催化剂粉末；

(2)制粒：将重量百分比为1％～20％催化剂粉末与铁矿粉、熔剂、燃料、返矿和水混合，制粒得到烧结混合料；

(3)烧结：将所述的烧结混合料铺于烧结机台车的铺底料上进行烧结，形成烧结矿。

2.如权利要求1所述的废弃SCR烟气脱硝催化剂冶金烧结处理方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，废弃SCR烟气脱硝催化剂为平板式脱硝催化剂，采用磨光机对单板进行研磨，得到所述的催化剂粉末，并对研磨后的不锈钢网进行破碎，得到金属碎片。

3.如权利要求2所述的废弃SCR烟气脱硝催化剂冶金烧结处理方法，其特征在于，在步骤(2)的制粒过程中，加入的催化剂粉末和金属碎片的重量百分比为1％～60％。

4.如权利要求1所述的废弃SCR烟气脱硝催化剂冶金烧结处理方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，废弃SCR烟气脱硝催化剂为蜂窝状脱硝催化剂，采用研磨设备对单元进行研磨，得到所述的催化剂粉末。

5.如权利要求1所述的废弃SCR烟气脱硝催化剂冶金烧结处理方法，其特征在于，在步骤(2)的制粒过程中，铁矿粉的重量百分比为10％～60％，熔剂的重量百分比为7％～20％，燃料的重量百分比为3％～6％，返矿的重量百分比为10％～25％；其中，所述熔剂为重量百分比为4％～8％的白云石、重量百分比为2％～8％的石灰石和重量百分比为1％～7％的生石灰。

6.如权利要求1所述的废弃SCR烟气脱硝催化剂冶金烧结处理方法，其特征在于，所述步骤(3)中，烧结机台车的烧结混合料铺料料层厚度为400mm～1000mm，铺底料为粒度10～

25mm、厚度20～25mm的块烧结矿 ，得到烧结矿二元碱度为1.7～2.2。

说明书

一种废弃SCR烟气脱硝催化剂冶金烧结处理方法

技术领域

[0001] 本发明涉及环保和钢铁冶金工程技术领域，尤其涉及一种废弃SCR烟气脱硝催化剂冶金烧结处理方法。

背景技术

[0002] 氮氧化物(NOx)是大气污染物的主要成分之一，也是形成光化学烟雾和酸雨的主要原因。在我国70％的NOx排放来自于煤炭的燃烧，其中火电厂煤炭消耗量占全国总量的50％以上，如何有效控制NOx的排放成为了我国乃至全球关注的焦点。在诸多的治理方法中，选择性催化还原法(SCR)是目前控制NOx排放最成熟、最有效的方法，也是工业应用最多的方法(占96％)。催化剂是SCR技术的核心，设计使用寿命在3～5年，随着SCR技术的广泛应用，废弃催化剂的数量越来越多。预计到2018年，每年更换的废弃SCR脱硝催化剂将达到25万立方米。

[0003] 现在应用最为广泛的烟气脱硝催化剂为V2O5-WO3(MoO3)/TiO2整体式催化剂，主要是V、Ti元素，其中TiO2的含量占到了80％以上，V2O5的含量占到了1％-5％。废弃的烟气脱硝催化剂中除了原有的活性成分，还含有铬、铍、砷和汞等重金属。倘若对废烟气脱硝催化剂不加处置而随意堆放的话，一方面会占用大量的土地资源，增加企业的成本；另一方面脱硝催化剂在使用过程中所吸附的重金属等有毒、有害物质进入到自然环境，尤其是水体，给环境带来严重危害。因此废弃SCR脱硝催化剂必须进行合理的处理。

[0004] 国内外废弃SCR脱硝催化剂处理主要集中在以下几个方面：(1)通过水洗、酸碱液处理、热还原等方法进行再生；(2)通过酸洗、化学沉淀法、吸附法等方法回收重金属；(3)填埋处理。但是这些资源化的处理依然存在着一些实际工程问题：

[0005] 1)通过再生得到的SCR脱硝催化剂活性效率不如新的催化剂，并且其使用寿命大大缩减，只有1～2年，另外催化剂的再生成本非常昂贵；

[0006] 2)再生处理需要使用酸碱等化学溶液，化学溶液的使用会对环境造成二次污染；如，公开号为CN 101574671A的专利申请公开了一种SCR脱硝催化剂再生液，该再生液由主剂补充液、非离子型表面活性剂、平平加、偏钒酸铵、仲钨酸铵和仲钼酸铵溶液实现失效催化剂的再生。再生液中加入了剧毒的钒的化合物，在使用过程中会产生严重污染；

[0007] 3)回收重金属成本过高，效益不明显，不适合批量生产；

[0008] 4)填埋所需的空间比较大，并且处理费用较高，例如：公开号为CN 104926235A的专利申请公开了一种报废SCR脱硝催化剂填埋前的处理及固化方法，该专利将废催化剂细粉、硅酸盐水泥、沙子和水混合并充分搅拌成混凝土后浇筑成块，当混凝土立方体块强度不低于30mPa时，用厚塑料布对分别进行塑封后填埋。

发明内容

[0009] 本发明所要解决的技术问题是提供一种废弃SCR烟气脱硝催化剂冶金烧结处理方法，不但能够处理废弃脱硝催化剂，形成的烧结体重金属浸出量较低，满足环保要求，同时部分烧结矿能够满足性能要求，送入高炉冶炼，为废催化剂的无害化提供一个新的处理方法。

[0010] 本发明的目的是通过以下技术方案和措施得以实现：

[0011] 一种废弃SCR烟气脱硝催化剂冶金烧结处理方法，包含以下步骤：

[0012] (1)催化剂破碎：将废弃SCR烟气脱硝催化剂单元从模块分离，对每个单元进行破碎、研磨，得到100-200目的催化剂粉末；

[0013] (2)制粒：将步骤(1)得到的催化剂破碎产物与铁矿粉、熔剂、燃料、返矿以及适量水一起混合，经过混合、制粒得到烧结混合料；

[0014] (3)烧结：将步骤(2)得到的烧结混合料铺于烧结机台车的铺底料上进行烧结，获得烧结矿。

[0015] 本发明中，通过检测掺有废烟气催化剂的烧结矿的重金属浸出量，核验是否达到要求。烧结矿的重金属(砷、汞、铅、铬、铍、铊等)浸出含量应不超过《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3-2007)的有关要求。

[0016] 所述步骤(1)中，平板式脱硝催化剂单板先经过磨光机研磨，得到100～200目的粉末，研磨后的不锈钢网经过切削机破碎得到2mm左右的金属碎片，将粉末与金属碎片充分混合得到废弃催化剂破碎产物；蜂窝状脱硝催化剂单元通过研磨设备109破碎得到100～200目的催化剂粉末。

[0017] 本发明中，采用特定粒径的催化剂粉末，有利于粉末粘附在矿石表面，在烧结过程中包覆住重金属，以降低重金属浸出量。

[0018] 所述步骤(2)中，所述熔剂为白云石、石灰石和生石灰，有利于形成低熔点物质，在燃料消耗较低的情况下，获得足够的液相以增强烧结矿的强度性能；所述燃料为焦粉或煤粉，所述返矿为冷返矿或热返矿或高炉料槽下返矿(颗粒粒径小于5mm)；铁矿粉为10％～60％，白云石为4％～8％，石灰石为2％～8％，生石灰为1％～7％，燃料(焦粉或煤粉)为3％～6％和返矿为10％～25％，上述的组分均以制粒所用物料的重量百分比计。

[0019] 本发明中，平板式脱硝催化剂破碎产物包括催化剂粉末和金属碎片，制粒时加入量为1％～60％(以重量百分比)，蜂窝状脱硝催化剂破碎产物全部为催化剂粉末，重量百分比为1％～20％。

[0020] 优选的，所述步骤(3)中，烧结机台车的烧结混合料铺料料层厚度为400mm～1000mm，烧结点火温度为1000～1100℃，得到烧结矿二元碱度为1.7～2.2。

[0021] 本发明中，为了提高烧结矿品位和料层透气性，同时加入返矿。混合料在转鼓中进行充分混合，并加入适量的水增加各种原料之间的粘连性。在烧结机台车上先铺一层粒度为10～25mm，厚度为20～25mm的小块烧结矿作为铺底料，保护炉箅，减少或消除炉箅粘料。

[0022] 相比现有技术，本发明废弃SCR烟气脱硝催化剂冶金烧结处理方法，具有以下有益效果：

[0023] 1、本发明将废弃SCR脱硝催化剂与冶金烧结、资源利用科学和无害化工艺相结合，通过废弃脱硝催化剂破碎产物与铁矿粉、熔剂、燃料、返矿等混合，经过制粒、烧结等工序，最终实现废弃SCR脱硝催化剂的绿色综合利用，它提供了一种可以回收利用废弃SCR脱硝催化剂，而且不会产生二次污染的方法。当烧结矿的强度、还原指数及化学成分等参数满足冶炼要求时，还可以作为炼铁的原料。

[0024] 2、将脱硝催化剂破碎后，增大了粉末、碎片的接触面积，有利于形成致密坚硬的烧结矿。其中粉末经高温烧结后，重金属会被致密的烧结矿所包围从而难以逃逸。虽然烧结体内的重金属没有像熔融那样被网状结构所包裹，但其重金属浸出效果同样可以达到环保要求。

[0025] 3、本发明将废弃SCR脱硝催化剂添加到烧结混合料中，其中微量的钒钛元素有利于降低烧结过程中NOx、二噁英等污染物的产生。

[0026] 4、本发明方法的废弃SCR烟气脱硝催化剂冶金烧结处理技术是在借鉴冶炼行业经验的基础上，当烧结混合料中含有较多钒钛元素时，会降低烧结矿的强度，因此控制废弃脱硝催化剂(钒钛系)在混合料中的添加比例可以降低钒钛元素对于烧结矿的影响，使烧结矿符合性能要求。

附图说明

[0027] 图1为用带式烧结机进行废弃SCR烟气脱硝催化剂冶金烧结处理流程图。

[0028] 图中：100烟囱、101引风机、102布袋除尘器、103烧结机点火器、104制粒设备、105燃料、106返矿、107熔剂、108铁矿粉、109研磨设备、111磨光机、110切削机、112烧结机台车、113冷却机。

具体实施方式

[0029] 如图1所示，废弃SCR烟气脱硝催化剂冶金烧结处理的工艺系统包括100烟囱、101引风机、102布袋除尘器、103烧结机点火器、104制粒设备、105燃料、106返矿、107熔剂、108铁矿粉、109研磨设备、111磨光机、110切削机、112烧结机台车和113冷却机。

[0030] 本实施例中，对废弃SCR烟气脱硝催化剂冶金烧结处理的过程如下：

[0031] (1)催化剂破碎：将废弃SCR烟气脱硝催化剂单元从模块分离，对每个单元进行破碎、研磨。

[0032] 若废弃SCR烟气脱硝催化剂为平板式脱硝催化剂，单板先经过磨光机111研磨，得到100～200目的催化剂粉末，研磨后的不锈钢网经过切削机110破碎得到2mm左右的金属碎片，将粉末与金属碎片充分混合得到废弃催化剂破碎产物；

[0033] 若废弃SCR烟气脱硝催化剂为蜂窝状脱硝催化剂，蜂窝状脱硝催化剂单元通过研磨设备109破碎得到100～200目的催化剂粉末。

[0034] 本实施例中，具体采用催化剂粉末组分如下：

[0035] 表1废弃平板式催化剂粉末XRF分析结果——氧化物成分含量

[0036]

[0037] (2)制粒：将步骤(1)得到的催化剂破碎产物与铁矿粉108、熔剂107、燃料105、返矿106以及适量水一起加入制粒设备104中，经过混合、制粒得到烧结混合料。

[0038] 铁矿粉为常规铁矿粉，熔剂为白云石、石灰石和生石灰，燃料为焦粉或煤粉；返矿为冷返矿或热返矿或高炉料槽下返矿，提高烧结矿品位和料层透气性；混合料在转鼓中进行充分混合，并加入适量的水增加各种原料之间的粘连性。

[0039] 本实施例中，按重量百分比计，铁矿粉为40％，石灰石为5％，生石灰为2％，白云石为5％，燃料(焦粉或煤粉)为4％，返矿为20％，废弃平板式催化剂处理物为24％。

[0040] (3)烧结：将步骤(2)得到的烧结混合料铺于烧结机台车112的铺底料上进行烧结，获得烧结矿，废气经引风机101和布袋除尘器102后在烟囱100处排放，并检测烧结矿的各项性能指标，尤其是重金属浸出量。

[0041] 烧结机台车112的烧结混合料铺料料层厚度为600mm，烧结点火温度为1100℃，点火时间90s，烧结矿二元碱度为1.9。

[0042] 在烧结机台车上先铺一层粒度为10～25mm，厚度为25mm的小块烧结矿作为铺底料，保护炉箅，减少或消除炉箅粘料。

[0043] 将烧结得到的烧结矿进行采样，使用ICP-MS测定烧结矿中重金属的含量。结果显示，砷含量为0.07mg/L，铅含量为0.03mg/L，符合《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3-2007)的有关要求。

[0044] 以上所述仅为本发明的较佳实施举例，并不用于限制本发明，凡在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。