Recupero di titanio, tungsteno, vanadio e molibdeno dai catalizzatori di denitrificazione esausti delle centrali elettriche: trasformare i rifiuti in tesori e attingere alle "miniere urbane".

Abstract: Con i requisiti sempre più stringenti in materia di tutela ambientale, il numero di catalizzatori di denitrificazione esausti (SCR) prodotti dalle centrali elettriche a carbone e dalle acciaierie è aumentato vertiginosamente, e sono classificati come rifiuti pericolosi con alti costi di smaltimento. Tuttavia, questi catalizzatori esausti sono ricchi di titanio, tungsteno, vanadio, molibdeno e altri metalli strategici scarsi, il che rappresenta un'enorme "miniera urbana". Questo articolo fornisce un'analisi approfondita del processo di recupero di titanio, tungsteno, vanadio e molibdeno dai catalizzatori di denitrificazione esausti e di come trasformare l'onere ambientale in considerevoli vantaggi economici, aiutando le imprese a ottenere un riciclo ecologico e risorse a valore aggiunto.

Parole chiave: riciclo di catalizzatori di denitrificazione esausti, processo di riciclo di titanio, tungsteno, vanadio e molibdeno, risorsa di catalizzatori SCR, smaltimento di rifiuti pericolosi, riciclo di metalli rari, metallurgia verde

I. Sfide e opportunità imminenti: perché è necessario riciclare i catalizzatori SCR esausti?

La tecnologia della riduzione catalitica selettiva (SCR) è attualmente il metodo più efficace per la denitrificazione dei gas di scarico, ma il suo componente principale, il catalizzatore, ha una vita utile di 2-3 anni. Il catalizzatore esaurito generato dopo la scadenza deve affrontare due problemi fondamentali:

1. Rischio ambientale e pressione di smaltimento: i catalizzatori SCR esausti sono inseriti nell'elenco nazionale dei rifiuti pericolosi perché contengono pentossido di vanadio tossico. I metodi tradizionali di smaltimento in discarica non solo sono costosi (le tariffe di smaltimento possono raggiungere migliaia di dollari per tonnellata), ma comportano anche un rischio ambientale a lungo termine di contaminazione del suolo e delle acque sotterranee con la lisciviazione di metalli pesanti.

2. Enorme spreco di valore delle risorse: i catalizzatori di scarto non sono "rifiuti", ma sono composti principalmente da supporti di biossido di titanio (TiO₂) e da tungsteno (W), molibdeno (Mo) e vanadio (V₂O₅) come ingredienti attivi. Si tratta di metalli strategici di alto valore, con tungsteno e vanadio particolarmente scarsi. Riciclarli è una scelta inevitabile per il riciclo delle risorse e la sicurezza della catena di approvvigionamento.

Pertanto, lo sviluppo di un processo altamente efficiente per il recupero di titanio, tungsteno, vanadio e molibdeno dai catalizzatori di denitrificazione esausti presenta vantaggi sia ambientali che economici e ha un'ampia prospettiva di mercato.

Il cuore della tecnologia: separazione e purificazione efficiente della via di processo comune

Il recupero dei catalizzatori SCR esausti non può essere completato da una singola tecnologia, ma richiede un insieme di processi congiunti di qualità. Attualmente, i principali ed efficienti percorsi di processo sono i seguenti:

1. Fase di pretrattamento e attivazione:

• Smontaggio e frantumazione: il modulo catalizzatore di scarto viene smontato, frantumato e macinato per raggiungere una dimensione delle particelle adatta ad aumentare la superficie specifica di reazione.

• Arrostimento e attivazione: l' arrostimento del materiale ad alta temperatura ha lo scopo di rimuovere le sostanze organiche tossiche attaccate (come arsenico, zolfo, ecc.) e di modificare la struttura fisica, in modo che i successivi metalli preziosi possano essere lisciviati più facilmente.

2. Lisciviazione selettiva dei metalli preziosi:
È l'anello chiave dell'intero processo. L'obiettivo è quello di lisciviare in soluzione la maggior quantità possibile di tungsteno, vanadio e molibdeno, consentendo al contempo al biossido di titanio di rimanere nelle scorie il più a lungo possibile.

• Lisciviazione alcalina (mainstream): come agente lisciviante si utilizza una soluzione di soda caustica (NaOH) o di carbonato di sodio (Na₂CO₃). A una determinata temperatura e pressione, il tungsteno, il vanadio e il molibdeno entrano in soluzione sotto forma di sali di sodio solubili (ad esempio, Na₂WO₄, NaVO₃, Na₂MO₄), mentre il biossido di titanio è insolubile. Il biossido di titanio è insolubile e forma "scorie di titanio".

• Metodo di lisciviazione acida: si utilizza una soluzione acida, ma questo metodo può portare alla dissoluzione del titanio, aumentando la difficoltà della successiva separazione, quindi l'applicazione è relativamente limitata.

3. Purificazione e separazione della soluzione di lisciviazione:
La soluzione di lisciviazione alcalina ottenuta ha una composizione complessa e richiede una separazione fine per ottenere un singolo prodotto metallico.

• Estrazione con solvente (preferita per l'alta efficienza): è attualmente la tecnologia più avanzata con il miglior effetto di separazione. Utilizzando la differenza nel rapporto di distribuzione dei diversi ioni metallici nelle fasi organiche e acquose, il tungsteno, il vanadio e il molibdeno possono essere separati in modo efficiente e selettivo e arricchiti per la purificazione attraverso l'estrazione a più stadi e la retroestrazione.

• Scambio ionico/ precipitazione chimica: può essere utilizzato anche per la separazione, ma può non essere efficiente o puro come l'estrazione con solvente quando si tratta di soluzioni complesse e altamente concentrate.

4. Preparazione del prodotto e utilizzo delle scorie di titanio:

• Preparazione di composti metallici: la soluzione dopo la separazione e la purificazione, attraverso l'evaporazione e la cristallizzazione, la precipitazione acida, la calcinazione e altri processi, per preparare paratungstato di ammonio (APT) di elevata purezza , pentossido di vanadio (V₂O₅), molibdato di ammonio e altri prodotti.

• Approvvigionamento di scorie di titanio: le scorie separate ricche di titanio sono di elevata purezza e possono essere utilizzate come materia prima di alta qualità per la produzione di biossido di titanio o per la fabbricazione di rutilo artificiale, il cui valore può essere sfruttato appieno.

Terzo, i vantaggi del processo: perché scegliere una tecnologia di riciclaggio professionale?

Rispetto al semplice smaltimento in discarica o all'utilizzo a basso livello, il processo di riciclaggio professionale di titanio, tungsteno, vanadio e molibdeno presenta vantaggi ineguagliabili:

• Elevato grado di approvvigionamento: il recupero completo di titanio, tungsteno, vanadio e molibdeno, il tasso di utilizzo completo delle risorse può raggiungere oltre il 95%.

• Notevoli vantaggi economici: l'elevato costo dello smaltimento dei rifiuti pericolosi viene trasformato in reddito dalla vendita di prodotti chimici metallici di alto valore, con un elevato ritorno sull'investimento.

• Rispettoso dell'ambiente: l'intero processo di smaltimento dei rifiuti pericolosi è "innocuo, ridotto, risorsa", eliminando completamente i rischi ambientali, in linea con l'economia circolare nazionale e la politica ambientale.

• Forti barriere tecniche: i pacchetti di processo maturi e l'esperienza ingegneristica costituiscono il vantaggio competitivo di base, e possono produrre una produzione stabile di prodotti di elevata purezza per soddisfare la domanda del mercato.

Valore dell'investimento: trasformazione strategica da centro di costo a centro di profitto

Per i gruppi di produzione di energia, le aziende di protezione ambientale o le imprese di riciclaggio delle risorse, investire o cooperare nella costruzione di progetti di riciclaggio di catalizzatori SCR è un importante aggiornamento strategico:

• Risolvere il problema dello smaltimento: risolvere radicalmente le "preoccupazioni" dello smaltimento dei rifiuti pericolosi e ridurre il rischio di conformità ambientale.

• Aprire il secondo binario: dalla pura produzione di energia o dalle operazioni di protezione ambientale, entreremo nel campo del riciclaggio delle risorse scarse per creare un nuovo polo di crescita dei profitti.

• Migliorare le prestazioni ESG: il modello perfetto di riciclaggio delle risorse migliora notevolmente l'immagine verde e il punteggio di responsabilità sociale dell'impresa, favorendo l'ottenimento del favore della politica e del mercato dei capitali.

V. Conclusione: unire le mani con i partner tecnologici per conquistare il futuro delle risorse verdi

I catalizzatori SCR di scarto sono una "miniera ricca" che deve essere estratta. Il successo del riciclaggio dipende da una tecnologia affidabile, da processi maturi e da una ricca esperienza ingegneristica.

Siamo specializzati nel riciclaggio dei rifiuti pericolosi e nelle tecnologie di riciclaggio dei metalli rari, fornendo una gamma completa di soluzioni che vanno dall'analisi della composizione dei catalizzatori di scarto, alla progettazione dei processi, alla fornitura di attrezzature di base, all'EPC chiavi in mano e al supporto operativo. Il nostro processo di recupero di titanio, tungsteno, vanadio e molibdeno per i catalizzatori di denitrificazione esauriti è progettato per massimizzare i benefici ambientali ed economici per i nostri clienti.

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