Извлечение титана, вольфрама, ванадия и молибдена из отработанных катализаторов денитрификации на электростанциях: превращение отходов в сокровища и освоение "городских рудников".

Аннотация: В связи с ужесточением требований к охране окружающей среды резко возросло количество отработанных катализаторов денитрификации (SCR), производимых на угольных электростанциях и металлургических комбинатах, которые классифицируются как опасные отходы с высокой стоимостью утилизации. Однако эти отработанные катализаторы богаты титаном, вольфрамом, ванадием, молибденом и другими дефицитными стратегическими металлами, что представляет собой огромную "городскую шахту". В данной статье представлен глубокий анализ процесса извлечения титана, вольфрама, ванадия и молибдена из отработанных катализаторов денитрификации, а также показано, как превратить экологическую нагрузку в значительную экономическую выгоду, помогая предприятиям достичь экологичности переработки и получения добавленной стоимости ресурсов.

Ключевые слова: переработка отработанных катализаторов денитрификации, процесс переработки титана, вольфрама, ванадия, молибдена, ресурс катализатора SCR, утилизация опасных отходов, переработка редких металлов, зеленая металлургия

I. Неотложные проблемы и возможности: почему необходимо перерабатывать отработанные катализаторы SCR?

Технология селективного каталитического восстановления (SCR) в настоящее время является наиболее эффективным способом денитрификации дымовых газов, однако срок службы ее основного компонента - катализатора - составляет 2-3 года. Отработанный катализатор, образующийся после истечения срока службы, сталкивается с двумя основными проблемами:

1. Экологический риск и проблема утилизации: отработанные катализаторы SCR включены в Национальный список опасных отходов, поскольку содержат токсичный пентоксид ванадия. Традиционные методы захоронения отходов на полигонах не только дорогостоящи (плата за утилизацию может достигать тысячи долларов за тонну), но и представляют собой долгосрочный экологический риск загрязнения почвы и грунтовых вод вымыванием тяжелых металлов.

2. Огромные потери ресурсной ценности: отработанные катализаторы не являются "отходами", а состоят в основном из носителей - диоксида титана (TiO₂), а также вольфрама (W), молибдена (Mo) и ванадия (V₂O₅) в качестве активных компонентов. Это ценные стратегические металлы, причем вольфрам и ванадий особенно дефицитны. Их переработка - неизбежный выбор для рециркуляции ресурсов и обеспечения безопасности цепочки поставок.

Поэтому разработка высокоэффективного процесса восстановления титана, вольфрама, ванадия и молибдена из отработанных катализаторов денитрификации имеет как экологические, так и экономические преимущества, а также широкие рыночные перспективы.

Суть технологии: эффективное разделение и очистка совместного технологического маршрута

Восстановление отработанных катализаторов SCR не может быть завершено одной технологией, а требует комплекса тонких совместных процессов. В настоящее время основными и эффективными технологическими маршрутами являются следующие:

1. стадия предварительной обработки и активации:

• Разборка и дробление: модуль отработанного катализатора разбирается, дробится и измельчается до достижения подходящего размера частиц для увеличения удельной поверхности реакции.

• Обжиг и активация: Обжиг материала при высокой температуре, направленный на удаление приставших токсичных органических веществ (таких как мышьяк, сера и т.д.) и изменение физической структуры, чтобы последующие ценные металлы могли быть выщелочены легче.

2. селективное выщелачивание ценных металлов:
Это ключевое звено во всем процессе. Цель состоит в том, чтобы выщелочить как можно больше вольфрама, ванадия и молибдена в раствор, при этом диоксид титана должен оставаться в шлаке как можно дольше.

• Щелочное выщелачивание (основной способ): в качестве выщелачивающего агента используется раствор каустической соды (NaOH) или кальцинированной соды (Na₂CO₃). При определенной температуре и давлении вольфрам, ванадий и молибден переходят в раствор в виде растворимых солей натрия (например, Na₂WO₄, NaVO₃, Na₂MO₄), а диоксид титана нерастворим. Диоксид титана нерастворим и образует "титановый шлак".

• Метод кислотного выщелачивания: использование кислотного раствора, но этот метод может привести к растворению титана, увеличивая сложность последующего разделения, поэтому его применение относительно невелико.

3. очистка и разделение раствора выщелачивания:
Полученный раствор щелочного выщелачивания имеет сложный состав и требует тонкого разделения для получения единого металлического продукта.

• Экстракция растворителем (предпочтительна для высокой эффективности): в настоящее время это самая передовая технология с наилучшим эффектом разделения. Используя разницу в соотношении распределения различных ионов металлов в органической и водной фазах, вольфрам, ванадий и молибден могут быть эффективно и селективно разделены и обогащены для очистки путем многоступенчатой экстракции и обратной экстракции.

• Ионообмен/химическое осаждение: также может использоваться для разделения, но может быть не столь эффективным и чистым, как экстракция растворителем, если речь идет о высококонцентрированных сложных растворах.

4. Подготовка продуктов и использование титанового шлака:

• Подготовка металлических соединений: раствор после разделения и очистки, путем выпаривания и кристаллизации, осаждения кислотой, кальцинирования и других процессов, для подготовки высокочистого паратунгстата аммония (APT), пентоксида ванадия (V₂O₅), молибдата аммония и других продуктов.

• Ресурсы титанового шлака: отделенный шлак с высоким содержанием титана отличается высокой чистотой и может быть использован в качестве высококачественного сырья для производства диоксида титана или искусственного рутила, ценность которого может быть полностью использована.

В-третьих, преимущества процесса: почему стоит выбрать профессиональную технологию переработки?

По сравнению с простым захоронением или использованием на низком уровне, профессиональный процесс переработки титана, вольфрама, ванадия, молибдена имеет беспрецедентные преимущества:

• Высокая степень ресурсообеспечения: достижение полного восстановления титана, вольфрама, ванадия и молибдена, коэффициент комплексного использования ресурсов может достигать более 95%.

• Значительные экономические преимущества: высокая стоимость утилизации опасных отходов превращается в доход от продажи высокоценных химических металлов, с высокой рентабельностью инвестиций.

• Экологически чистый: весь процесс утилизации опасных отходов "безвреден, сокращает, ресурс", полностью устраняет экологическую опасность, в соответствии с национальной циркулярной экономикой и экологической политикой.

• Сильные технические барьеры: зрелые технологические пакеты и инженерный опыт составляют основное конкурентное преимущество, и могут производить стабильный выпуск высокочистых продуктов для удовлетворения рыночного спроса.

Инвестиционная ценность: стратегическая трансформация из центра затрат в центр прибыли

Для энергетических групп, компаний по охране окружающей среды или предприятий по переработке ресурсов инвестирование или сотрудничество в строительство проектов по переработке отработанных катализаторов SCR является важным стратегическим обновлением:

• Решить проблему утилизации: кардинально решить "проблемы" утилизации опасных отходов и снизить риск соблюдения экологических норм.

• Открыть второй путь: от чистого производства электроэнергии или охраны окружающей среды мы перейдем к переработке дефицитных ресурсов, чтобы создать новый полюс роста прибыли.

• Улучшение показателей ESG: совершенная модель переработки ресурсов значительно улучшает "зеленый" имидж и показатели социальной ответственности предприятия, что способствует получению благосклонности со стороны политики и рынка капитала.

V. Заключение: объединитесь с технологическими партнерами, чтобы завоевать будущее зеленых ресурсов

Отработанные катализаторы SCR - это "богатая шахта", которую необходимо добывать. Успешная переработка зависит от надежных технологий, отработанных процессов и богатого инженерного опыта.

Мы специализируемся на технологиях переработки опасных отходов и редких металлов, предоставляя полный спектр решений - от анализа состава отработанных катализаторов, проектирования процессов, поставки основного оборудования до EPC "под ключ" и операционной поддержки. Наш процесс регенерации титана, вольфрама, ванадия и молибдена из отработанных катализаторов денитрификации разработан таким образом, чтобы максимально увеличить экологические и экономические выгоды для наших клиентов.

Свяжитесь с нами сегодня, чтобы получить эксклюзивное технико-коммерческое обоснование и превратить вашу экологическую ответственность в устойчивое "зеленое" богатство!