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研究生: 李昆諭
Lee, Kun-Yu
論文名稱: 以濕法冶金技術回收廢脫硝觸媒中二氧化鈦之研究
Recovery of Titanium Dioxide from Spent SCR Catalysts by Hydrometallurgy Process
指導教授: 申永輝
Shen, Yun-Hwei
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 資源工程學系
Department of Resources Engineering
論文出版年: 2017
畢業學年度: 105
語文別: 中文
論文頁數: 70
中文關鍵詞: 回收脫硝觸媒二氧化鈦鹼焙燒酸解水解
外文關鍵詞: recovery, SCR, TiO2, acidolysis, hydrolysis
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  • 目前普遍運用於煙氣脫硝(De-NOx)的技術為選擇性觸媒還原法(SCR),而SCR觸媒具有其壽命,且廢棄的觸媒具有毒性,因此SCR觸媒須經適當的方法進行處理及資源化。本研主要針對主成分為MoO3-V2O5/TiO2之廢脫硝觸媒中有價金屬釩、鉬的浸出及二氧化鈦的資源化進行探討。首先將廢脫硝觸媒經球磨、篩分(200 mesh)後與氫氧化鈉以SCR/NaOH(g/g)劑量比1/1.5混合,並於500oC進行鹼焙燒,再以70oC浸漬,可使釩、鉬浸出於浸滯夜中,而鈦留存於剩餘渣料,其中釩溶出率達99%,鉬溶出率達96.9%,鈦留存率有92.1%。將剩餘鈦酸鈉鈦渣以酸度系數F=1.6的硫酸溶液於70oC進行酸解後可得硫酸氧鈦鈦液,再將鈦液稀釋並於100oC進行水解,可得水合二氧化鈦沉澱,並使鐵、矽留存於水解後的尾液。將水合二氧化鈦於700oC進行煅燒去除水分並結晶化,最終可得純度高達93%的銳鈦礦相二氧化鈦產品。經質量平衡計算後,本研究目標回收物「廢脫硝觸媒中二氧化鈦」的總回收率約可達75.7%,也就是一公噸廢脫硝觸媒預計可回收574.5公斤純度93%的銳鈦礦相二氧化鈦產品。

    SCR catalytic has its life, and the spent SCR is toxic. Every year, Taiwan will produce 1000 tons of spent SCR which must be dealt with appropriate processing or resource. So, the objective of this research is to recover TiO2 from spent SCR. First, the NaOH was used to roast with SCR powder, then leached with hot water (70oC) to make V and Mo dissolved in the leachate, the remaining slag was mainly composed of Na2TiO3. The V and Mo would be effective separation of Ti, while the extraction percentage of V and Mo were 99% and 96.9%, the retention percentage was 92.1%. Second, the slag was added to the hot H2SO4 solution (70oC) to acidolysis, then would get the solution which was mainly containing TiOSO4, and the acidolysis percentage of the slag was 90.6%. Third, the TiOSO4 solution was heated to 100oC to hydrolysis, then the H2TiO3 would precipitate, and the hydrolysis percentage of the solution was 90.7%. Final, the H2TiO3 precipitation was calcinated in 700oC, then would get the TiO2 with anatase phase. After roasting, leaching, acidolysis, hydrolysis and calcination, the recovery rate of TiO2 could reach 75.7%, and the purity of TiO2 product was up to 93%.

    目錄 摘要 i Abstract ii 致謝 viii 目錄 ix 表目錄 vi 圖目錄 viii 第一章 緒論 1 1-1 研究背景 1 1-2 研究目的 3 第二章 理論基礎與前人研究 4 2-1 選擇性脫硝廢觸媒還原法 4 2-1-1 SCR基本脫硝原理 4 2-1-2 SCR觸媒組成 5 2-1-3 SCR觸媒類型 10 2-2 焙燒 12 2-3 浸漬 13 2-4 純化分離技術 14 2-5 二氧化鈦工藝 16 2-5-1 生產方法 16 2-5-2 酸解 18 2-5-5-1 酸解方法 18 2-5-2-2酸度系數F 20 2-5-3 水解 21 2-5-3-1 水解機理 21 2-5-3-2 水解方法 23 2-5-2-3 水解過程的成核成長 24 2-5-4 煅燒 25 2-6 前人研究 26 2-6-1 鹼焙燒及浸漬 26 2-6-2 酸解 27 2-6-3 水解 28 2-6-4 煅燒 29 第三章 30 3-1 實驗流程 30 3-2 實驗材料與設備 31 3-2-1 實驗材料 31 3-2-2 實驗藥品 32 3-2-3 實驗設備 33 3-2 實驗方法及步驟 36 3-3-1 廢脫硝觸媒前處理 36 3-3-2 廢脫硝觸媒消化 36 3-3-3 廢脫硝觸媒鹼焙燒 36 3-3-4 廢脫硝觸媒浸漬 37 3-3-5 鈦酸鈉鈦渣酸解 37 3-3-6 硫酸氧鈦鈦液水解 37 3-3-7 水合二氧化鈦煅燒 37 第四章 結果與討論 38 4-1 廢脫硝觸媒樣品分析 38 4-1-1 XRD結晶相分析 38 4-1-2 化學成分分析 39 4-2 廢脫硝觸媒鹼焙燒及浸漬實驗 40 4-2-1 鹼焙燒溫度對二氧化鈦反應之影響 40 4-2-2 鹼焙燒時間對二氧化鈦反應之影響 43 4-2-3 粉末粒徑對二氧化鈦反應之影響 46 4-2-4 SCR/NaOH劑量比對二氧化鈦反應之影響 48 4-2-5 鹼焙燒及浸漬程序最佳條件 51 4-3 鈦酸鈉鈦渣酸解實驗 52 4-3-1 固液比對酸解鈦渣之影響 52 4-3-2 硫酸濃度對酸解鈦渣之影響 53 4-3-3 溫度對酸解鈦渣之影響 54 4-3-3 鈦渣酸解程序最佳條件 55 4-4 硫酸氧鈦鈦液水解實驗 56 4-4-1 稀釋倍數對鈦液水解之影響 56 4-4-2 溫度對鈦液水解之影響 58 4-3-3 鈦液水解程序最佳條件 59 4-5 水合二氧化鈦煅燒實驗 60 4-5-1 煅燒溫度對水合二氧化鈦結晶之影響 60 4-5-2 煅燒時間對水合二氧化鈦結晶之影響 62 4-5-3 水合二氧化鈦煅燒程序最佳條件 63 4-6 質量平衡 65 第五章 結論 66 參考文獻 68  

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