一種利用廢棄煙氣脫硝催化劑制備顏料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于固體廢棄物回收領(lǐng)域，具體涉及一種利用廢棄煙氣脫硝催化劑制備顏 料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鈦鎳黃、鈦鉻黃、鈦鈷綠、鈦錳棕等鈦系無(wú)機(jī)顏料均是以Ti02為主要成分的摻雜金 屬離子的混相顏料，這類(lèi)顏料由于耐候性優(yōu)異、耐熱性高、安全無(wú)毒、對(duì)人體和環(huán)境無(wú)害，還 具有反射紅外線的性能，因此成為一種重要的無(wú)機(jī)彩色顏料。由于鈦系無(wú)機(jī)顏料對(duì)人體和 生態(tài)無(wú)害，在過(guò)去的幾十年里，鈦系無(wú)機(jī)顏料市場(chǎng)的發(fā)展保持著很高的速度。
[0003] 目前，煙氣脫硝催化劑基本是以二氧化鈦為載體，以釩、鎢等的氧化物為活性物 質(zhì)，其中的二氧化鈦含量可達(dá)80%以上。在脫硝催化劑的使用過(guò)程中，催化劑因具有微孔會(huì) 逐漸吸附煤灰中的堿金屬、重金屬而失去活性，會(huì)造成廢棄煙氣脫硝催化劑中含有微量的 重金屬和微毒物質(zhì)五氧化二釩，因此廢棄煙氣脫硝催化劑被環(huán)保部門(mén)列為危險(xiǎn)廢棄物。有 關(guān)部門(mén)預(yù)測(cè)，未來(lái)我國(guó)每年將產(chǎn)生近四萬(wàn)噸的廢棄煙氣脫硝催化劑。目前國(guó)內(nèi)處理方式多 為粉碎后填埋，除造成資源浪費(fèi)外，處置不當(dāng)還會(huì)帶來(lái)環(huán)境的污染。
[0004] 經(jīng)檢索，公開(kāi)號(hào)為CN104071832A的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)涉及一種從廢棄脫硝催化劑中 提取金屬氧化物的方法，將廢棄脫硝催化劑經(jīng)高溫煅燒、堿熔之后通過(guò)酸溶、水洗、煅燒、化 學(xué)沉淀、過(guò)濾等過(guò)程回收其中的金屬氧化物。該申請(qǐng)以回收催化劑中的氧化物為目的，但所 得氧化物純度有限，因此產(chǎn)品的附加值和回收經(jīng)濟(jì)性受到限制。利用廢棄脫硝催化劑制備 顏料的方法尚未見(jiàn)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于：提供一種方法簡(jiǎn)單、利用廢棄煙氣脫硝催化劑制備顏料的方 法，該方法能夠?qū)崿F(xiàn)廢棄脫硝催化劑的無(wú)害化處理和資源化利用。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案： 一種利用廢棄煙氣脫硝催化劑制備顏料的方法，包括以下步驟： 1) 用破碎機(jī)將廢棄煙氣脫硝催化劑破碎成5-30mm的催化劑粗顆粒； 2) 在催化劑粗顆粒中加入金屬氧化物穩(wěn)定劑和金屬氧化物顯色劑，并混合均勻； 3) 用球磨機(jī)將混合均勻后的顏料原料研磨制成100ym以下的粉末顆粒； 4) 將所述粉末顆粒加入工業(yè)焙燒爐中，以5-50°C/min的升溫速率升溫至800°C后停止 加熱，使粉末顆粒在此溫度下發(fā)生燃燒反應(yīng)至焙燒爐內(nèi)溫度不再上升； 5) 繼續(xù)加熱至焙燒爐內(nèi)溫度達(dá)到1000°C，保溫8-16h，自然冷卻得有色固體顆粒； 6) 將所得有色固體顆粒研磨至粒徑2ym以下，即制得顏料。
[0007] 所述步驟6)制得的顏料為鈦鎳黃、鈦鉻黃、鈦鈷綠、鈦錳棕鈦系無(wú)機(jī)顏料。
[0008] 所述金屬氧化物穩(wěn)定劑是銻的氧化物中的一種或幾種的混合物，或是銻金屬鹽化 合物的一種或幾種的混合物，或是銻金屬氧化物和銻金屬鹽化合物的混合物。
[0009] 所述金屬氧化物穩(wěn)定劑為五氧化二銻、三氧化二銻中的一種或幾種的混合物。
[0010] 所述金屬氧化物顯色劑是鎳、錳、鉻、鈷中的一種或幾種金屬氧化物的混合物，或 是鎳、錳、鉻、鈷金屬鹽化合物的一種或幾種的混合物，或是鎳、錳、鉻、鈷金屬氧化物和其金 屬鹽化合物的混合物。
[0011] 所述金屬氧化物顯色劑為氧化鎳、氧化錳、氧化鉻、氧化鈷中的一種或幾種的混合 物。
[0012] 所述廢棄脫硝煙氣催化劑粗顆粒、金屬氧化物穩(wěn)定劑和金屬氧化物顯色劑的重量 百分比分別為80-90%、5-18%和2-10%。
[0013] 本發(fā)明利用廢棄脫硝催化劑中的二氧化鈦，主要制備的是鈦系無(wú)機(jī)顏料，如鈦鎳 黃、欽絡(luò)黃、欽鉆綠、欽猛掠等。
[0014] 本發(fā)明的制備原理 本發(fā)明二氧化鈦中加入陽(yáng)離子后，在高溫下金屬離子顯色劑滲透固溶到11〇2晶格中， 成為一種單體物質(zhì)，不再是各組分的機(jī)械混合。1102的各項(xiàng)性能如化學(xué)穩(wěn)定性基本上由基 體晶格決定；另一方面，所產(chǎn)生的金屬離子的氧化物則完全失去了其化學(xué)性質(zhì)、物理性質(zhì)和 生理性質(zhì)，因?yàn)檫@些氧化物在混相顏料中不再以氧化物的形式存在。金屬氧化物無(wú)機(jī)顏料 的顏色取決于在晶體內(nèi)發(fā)生的電子能量的躍迀，從而改變吸收光譜；也取決于在這種氧化 物晶體結(jié)構(gòu)中存在的各種陽(yáng)離子的特定組合。二氧化鈦本身可以作為制備無(wú)機(jī)顏料的原 料，在脫硝催化劑中的含量可達(dá)80%以上，因此將廢棄脫硝催化劑作為鈦系無(wú)機(jī)顏料的替 代原料完全可行。
[0015] 通過(guò)在廢棄脫硝催化劑中加入鎳、錳、鉻、鈷等金屬顯色劑，取代金紅石型1102的 晶體結(jié)構(gòu)中部分位于配位中心的Ti4+離子，使得中心離子的價(jià)態(tài)改變，進(jìn)而改變廢棄脫硝 催化劑的吸收波長(zhǎng)，使得脫硝催化劑的顏色發(fā)生改變，加入金屬氧化物穩(wěn)定劑可使這種晶 體結(jié)構(gòu)的改變趨于穩(wěn)定。
[0016] 本發(fā)明的有益效果 本發(fā)明提供一種利用廢棄煙氣脫硝催化劑制備顏料的方法，制備過(guò)程在高溫下進(jìn)行， 經(jīng)高溫熔融能夠消除廢棄脫硝催化劑中含有的有毒金屬氧化物的毒性，達(dá)到危險(xiǎn)廢物無(wú)害 化處理并資源化利用的目的。
[0017] 本發(fā)明加入金屬氧化物穩(wěn)定劑的目的在于保持金屬氧化物顏料晶格的穩(wěn)定，加入 金屬氧化物顯色劑的目的在于為金屬氧化物顏料著色；本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，使用設(shè)備少且結(jié) 構(gòu)不復(fù)雜，能夠?qū)崿F(xiàn)廢棄脫硝催化劑的無(wú)害化處理和資源化利用。從實(shí)施例中可以看出，本 發(fā)明所得到的顏料性質(zhì)穩(wěn)定，耐熱性、耐光性、耐候性、耐酸性、耐堿性都比較好，適宜推廣。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于此。
[0019] 實(shí)施例1 一種利用廢棄煙氣脫硝催化劑制備顏料的方法，包括以下步驟： 用鄂式破碎機(jī)將蜂窩式廢棄脫硝催化劑破碎成30mm的催化劑粗顆粒；在90% (重量百 分比)的催化劑粗顆粒中加入5% (重量百分比)的五氧化二銻和5% (重量百分比)的氧化鎳， 混合均勻；用球磨機(jī)將混合均勻后的原料研磨制成200目（粒徑74ym)以下的粉末顆粒；將 粉末顆粒放入滾筒式工業(yè)焙燒爐中，以20°C/min的升溫速率升溫至800°C后停止加熱，粉 末顆粒在此溫度下發(fā)生燃燒反應(yīng)至焙燒爐內(nèi)溫度達(dá)到980°C并不再上升；繼續(xù)加熱至焙燒 爐內(nèi)溫度達(dá)到l〇〇〇°C，保溫12h，自然冷卻，得到黃色固體顆粒；將所得黃色固體顆粒用雷 蒙磨研磨至粒徑1. 5ym以下，即制得鈦鎳黃顏料。
[0020] 所得鈦鎳黃顏料的基本特性見(jiàn)表1。
[0021] 表1所得鈦鎳黃顏料的基本特性
實(shí)施例2 -種利用廢棄煙氣脫硝催化劑制備顏料的方法，包括以下步驟： 將廢棄脫硝催化劑(平板式）剝離金屬網(wǎng)，破碎得到5_左右的催化劑粗顆粒；在80% (重