一种微波辅助从制酸废钒催化剂回收钒钾的方法与流程

1.本发明属于化工技术领域，具体来说涉及一种微波辅助从制酸废钒催化剂回收钒钾的方法。
2.

背景技术：

3.硫酸生产用钒催化剂是以五氧化二钒为活性成分，硫酸钾和硫酸钠为助催化剂，硅藻土为载体的多组份催化体系。在硫酸生产过程中，钒催化剂易被烟气中的氟、酸雾、微尘砷和反应产生的反应热，导致催化剂孔堵塞、坍塌和烧结，使其孔径变小，同时催化剂钾钒的析出造成五价钒比例减少，造成催化剂活性降低，达不到生产要求。我国每年生产硫酸所产生的国体废钒催化剂约1万吨，且逐年上升。由于废钒催化剂含有的五氧化二钒有毒，如不进行合理处理，不仅造成环境污染，而且影响人身体健康，同时废钒催化剂含有大量的碱金属（硫酸钾19~25%，硫酸钠6~12%），随意堆放将造成资源浪费，且占用大量耕地。
4.目前，国内外研究学者在废钒催化剂回收钒钾方面进行许多研究，也取得一定的成果，中国专利cn107416903a报道了，一种处理废钒催化剂的方法，对废钒催化剂进行研磨，采用先水浸后酸浸的方法，并采用二氧化硫作为还原剂，实现对钒钾的同时回收，该方法需要将废催化剂研磨成颗粒，一定温度下浸至0.5~4 h，浸取时间长，同时利用二氧化硫还原，存在着二氧化硫泄露、尾气处理等问题。
5.中国专利cn107572586a报道了，一种从制酸废钒催化剂中回收v2o5的方法，将废钒催化剂与水按照一定比例混合，102~105 ℃加热溶解2.5~3 h，同时通入二氧化硫使其还原成为硫酸氧钒混合物，当五氧化二钒溶解完成后停止二氧化硫通入，保温3~4 h。该方法需要将催化剂打成 12 mm颗粒，造成催化剂处理成本增加，浸取保温时间长，单位时间内浸取效率低等问题。
6.中国专利cn108906030a报道了，一种废钒催化剂的回收处理方法，将废钒催化剂浸泡于含有质量分数30~80%的草酸溶液中，加热至80~102 ℃，反应2~5 h，实现从废钒催化剂回收钒，但该方法浸提时间较长。
7.中国专利cn102491419a报道了，一种废钒催化剂综合回收利用的方法，将废催化剂粉碎成小于200 um颗粒，加入3~40%的硫酸溶液和还原剂（亚硫酸钾，亚硫酸，二氧化硫），于30~100 ℃温度下浸取0.5~4 h，该方法采用的还原剂，会产生刺激性气体，容易造成环境污染，且浸提时间较长，不利于工业生产。
8.中国专利cn104789780a报道了，一种从废钒钨钛催化剂中回收锐钛矿型钛钨粉的方法，采用微波焙烧消解方法从废催化剂，通过碳酸钠和氯酸钠为复合消解剂，焙烧消解样品通过80~90 ℃温水浸泡1~3 h，采用硫酸调节ph为1~2，钛酸盐和钨酸盐形成固体分离，钒保留在溶液中，实现了废催化剂回收利用。该方法存在着浸取时间较长，同时采用碳酸钠和氯酸钠为复合消解剂，引入了其他物质，为后续钒分离提纯增加成本。
9.传统的废钒催化剂的回收处理工艺中，存在着使用或产生有毒有刺激性的气体，
易造成环境污染。同时废钒催化剂需处理成细小颗粒，增加处理成本，浸取时间较长，造成单位时间浸取效率低等问题。
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技术实现要素：

11.本发明目的在于克服上述缺点而提供的一种能高效快速的从废钒催化剂回收钒钾，实现资源重复利用，安全环保，工艺简单、处理成本低的微波辅助从制酸废钒催化剂回收钒钾的方法。
12.本发明的一种微波辅助从制酸废钒催化剂回收钒钾的方法，包括以下步骤：（1）将废钒催化剂粉碎成20~30目颗粒，将颗粒和水按照质量比为1~3:20，加入微波消解釜内，充分搅拌5 min；（2）将微波消解釜旋紧，调节微波功率为250~350 w，辐射时间为5~15 min，待反应停止，自然冷却至室温；（3）打开微波消解釜，使其固液分离，颗粒用水洗3次，分离后颗粒置于微波消解釜内，将水按照颗粒和水质量比为1~3:20加入，重复步骤（2），使其固液分离，颗粒用水洗3次，分离颗粒置于微波消解釜内，将上述两次提取液体混合，记为1号浸取液；（4）将质量分数为6～9%乙二酸溶液按照颗粒和溶液质量比为1~3:20，加入微波消解釜内，搅拌5 min；（5）将微波消解釜旋紧，调节微波功率为250~350w，辐射时间为5～15min，待反应停止，自然冷却至室温，打开微波消解釜，使其固液分离，液体记为2号浸取液；（6）将1号浸取液置于80℃条件下蒸发至粘稠固体后，再置于120℃条件下干燥0.5-1h，得到钾盐；（7）将2号浸取液置于80℃条件下蒸发至粘稠固体，并置于120℃条件下干燥0.5-1h，然后再置于马弗炉中，600℃温度下煅烧4-5h，得到五氧化二钒粉末。
13.本发明与现有技术相比，具有明显的有益效果，从以上技术方案可知：本发明利用五价钒与钾钠在水中溶解性不同，利用微波辅助方法，快速将废钒催化剂中钾盐分离。再利用乙二酸将废催化剂中难溶于水的五氧化二钒变为易溶于水的草酸氧钒，同时利用微波由内而外的加热方式为辅助，使其加热均匀，大大缩短了加热时间，有利于大颗粒或原颗粒废催化剂浸取钾钒。同时微波消解釜内高温高压状态，更有利于大颗粒废催化剂内部钒钾的浸取，且显著提高了单位时间内废催化剂回收钒钾的效率，减少了对废催化剂预处理过程，使其分离提纯更容易，变废为宝，实现了废催化剂资源再利用。本发明废钒催化剂只需简单预处理，节约了废催化剂预处理成本，能显著提高单位时间内钒钾回收效率。
14.具体实施方式
15.实施例1一种微波辅助从制酸废钒催化剂回收钒钾的方法，具体包括以下几个步骤：（1）将废钒催化剂粉碎成20~30目颗粒，将颗粒和水按照质量比为1:20，加入微波消解釜内，充分搅拌5 min；
（2）将微波消解釜旋紧，调节微波功率为350w，辐射时间为5min，待反应停止，自然冷却至室温；（3）打开微波消解釜，使其固液分离，颗粒用水洗3次，分离后颗粒置于微波消解釜内，将水按照颗粒和水质量比为1:20加入，重复步骤（2），使其固液分离，颗粒用水洗3次，分离颗粒置于微波消解釜内，将上述两次提取液体混合，记为1号浸取液；（4）将质量分数为 6 %乙二酸溶液按照颗粒和溶液质量比为1:20，加入微波消解釜内，搅拌5 min；（5）将微波消解釜旋紧，调节微波功率为250w，辐射时间为15min，待反应停止，自然冷却至室温，打开微波消解釜，使其固液分离，液体记为2号浸取液：（6）将1号浸取液置于80℃条件下蒸发至粘稠固体后，再置于120℃条件下干燥1h，得到钾盐；（7）将2号浸取液置于80℃条件下蒸发至粘稠固体，并置于120℃条件下干燥1h，然后再置于马弗炉中，600℃温度下煅烧5h，得到五氧化二钒粉末。
16.经检测：废催化剂中钾和钒的回收率分别为95%和94%，此外，产品中五氧化二钒粉末中五氧化二钒含量达到95%。
17.实施例2一种微波辅助从制酸废钒催化剂回收钒钾的方法，具体包括以下几个步骤：（1）将废钒催化剂粉碎成20~30目颗粒，将颗粒和水按照质量比为3:20，加入微波消解釜内，充分搅拌5 min；（2）将微波消解釜旋紧，调节微波功率为250w，辐射时间为15min，待反应停止，自然冷却至室温；（3）打开微波消解釜，使其固液分离，颗粒用水洗3次，分离后颗粒置于微波消解釜内，将水按照颗粒和水质量比为3:20加入，重复步骤（2），使其固液分离，颗粒用水洗3次，分离颗粒置于微波消解釜内，将上述两次提取液体混合，记为1号浸取液；（4）将质量分数为 9 %乙二酸溶液按照颗粒和溶液质量比为3:20，加入微波消解釜内，搅拌5 min；（5）将微波消解釜旋紧，调节微波功率为250 w，辐射时间为15 min，待反应停止，自然冷却至室温，打开微波消解釜，使其固液分离，液体记为2号浸取液：（6）将1号浸取液置于80℃条件下蒸发至粘稠固体后，再置于120℃条件下干燥0.5h，得到钾盐；（7）将2号浸取液置于80℃条件下蒸发至粘稠固体，并置于120℃条件下干燥0.5h，然后再置于马弗炉中，600℃温度下煅烧4h，得到五氧化二钒粉末。
18.经检测：废催化剂中钾和钒的回收率分别为95%和95%，此外，五氧化二钒粉末中五氧化二钒含量达到96%。
19.实施例3一种微波辅助从制酸废钒催化剂回收钒钾的方法，具体包括以下几个步骤：（1）将废钒催化剂粉碎成20~30目颗粒，将颗粒和水按照质量比为2:20，加入微波消解釜内，充分搅拌5 min；（2）将微波消解釜旋紧，调节微波功率为350w，辐射时间为15min，待反应停止，自
然冷却至室温；（3）打开微波消解釜，使其固液分离，颗粒用水洗3次，分离后颗粒置于微波消解釜内，将水按照颗粒和水质量比为2:20加入，重复步骤（2），使其固液分离，颗粒用水洗3次，分离颗粒置于微波消解釜内，将上述两次提取液体混合，记为1号浸取液；（4）将质量分数为 7 %乙二酸溶液按照颗粒和溶液质量比为3:20，加入微波消解釜内，搅拌5 min；（5）将微波消解釜旋紧，调节微波功率为350w，辐射时间为15min，待反应停止，自然冷却至室温，打开微波消解釜，使其固液分离，液体记为2号浸取液：（6）将1号浸取液置于80℃条件下蒸发至粘稠固体后，再置于120℃条件下干燥1h，得到钾盐；（7）将2号浸取液置于80℃条件下蒸发至粘稠固体，并置于120℃条件下干燥1h，然后再置于马弗炉中，600℃温度下煅烧5h，得到五氧化二钒粉末。
20.经检测：废催化剂中钾和钒的回收率分别为97%和96.8%，此外，五氧化二钒粉末中五氧化二钒含量达到96%。
21.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。