Recuperación de titanio, wolframio, vanadio y molibdeno a partir de catalizadores de desnitrificación usados en centrales eléctricas: convertir los residuos en tesoros y explotar las "minas urbanas".

Resumen: Con los requisitos de protección ambiental cada vez más estrictos, ha aumentado drásticamente el número de catalizadores de desnitrificación (SCR) usados producidos por centrales eléctricas de carbón y acerías, que se clasifican como residuos peligrosos con elevados costes de eliminación. Sin embargo, estos catalizadores usados son ricos en titanio, wolframio, vanadio, molibdeno y otros metales estratégicos escasos, lo que supone una enorme "mina urbana". Este artículo analiza en profundidad el proceso de recuperación de titanio, wolframio, vanadio y molibdeno a partir de catalizadores de desnitrificación usados, y cómo convertir la carga medioambiental en considerables beneficios económicos, ayudando a las empresas a conseguir un reciclaje ecológico y recursos de valor añadido.

Palabras clave: reciclaje de catalizadores de desnitrificación usados, titanio, tungsteno, vanadio, proceso de reciclaje de molibdeno, recurso de catalizadores SCR, eliminación de residuos peligrosos, reciclaje de metales raros, metalurgia verde.

I. Retos y oportunidades inminentes: ¿por qué es necesario reciclar los catalizadores SCR usados?

La tecnología de reducción catalítica selectiva (SCR) es actualmente la forma más eficaz de desnitrificación de gases de combustión, pero su componente principal, el catalizador, tiene una vida útil de 2-3 años. El catalizador usado que se genera tras su caducidad se enfrenta a dos problemas fundamentales:

1. Riesgo medioambiental y presión para su eliminación: los catalizadores SCR usados figuran en la Lista Nacional de Residuos Peligrosos porque contienen pentóxido de vanadio tóxico. Los métodos tradicionales de vertido no sólo son costosos (las tasas de eliminación pueden alcanzar miles de dólares por tonelada), sino que también suponen un riesgo medioambiental a largo plazo de contaminación del suelo y las aguas subterráneas por lixiviación de metales pesados.

2. Enorme desperdicio del valor de los recursos: Los catalizadores de desecho no son "residuos", sino que están compuestos principalmente de soportes de dióxido de titanio (TiO₂ ), así como de wolframio (W), molibdeno (Mo) y vanadio (V₂O₅ ) como ingredientes activos. Se trata de metales estratégicos de alto valor, siendo el wolframio y el vanadio especialmente escasos. Reciclarlos es una opción inevitable para el reciclaje de recursos y la seguridad de la cadena de suministro.

Por lo tanto, el desarrollo de un proceso altamente eficiente para la recuperación de titanio, tungsteno, vanadio y molibdeno a partir de catalizadores de desnitrificación gastados tiene beneficios tanto medioambientales como económicos, y cuenta con amplias perspectivas de mercado.

El núcleo de la tecnología: separación y purificación eficaces de la ruta conjunta del proceso

La recuperación de catalizadores SCR usados no puede completarse con una sola tecnología, sino que requiere un conjunto de procesos conjuntos finos. Actualmente, las rutas de proceso principales y eficientes son las siguientes:

1. Etapa de pretratamiento y activación:

• Desmontaje y trituración: El módulo de catalizador residual se desmonta y se tritura y se muele hasta alcanzar un tamaño de partícula adecuado para aumentar la superficie específica de reacción.

• Tostación y activación: Se tuesta el material a alta temperatura, con el objetivo de eliminar las sustancias orgánicas tóxicas adheridas (como arsénico, azufre, etc.) y cambiar la estructura física, de modo que los metales valiosos posteriores puedan lixiviarse más fácilmente.

2. Lixiviación selectiva de metales valiosos:
Este es el eslabón clave de todo el proceso. El objetivo es lixiviar la mayor cantidad posible de wolframio, vanadio y molibdeno en solución, permitiendo al mismo tiempo que el dióxido de titanio permanezca en la escoria el mayor tiempo posible.

• Lixiviación alcalina (corriente principal): se utiliza una solución de sosa cáustica (NaOH) o carbonato sódico (Na₂CO₃) como agente de lixiviación. A una temperatura y presión específicas, el wolframio, el vanadio y el molibdeno entrarán en la solución en forma de sales de sodio solubles (por ejemplo, Na₂WO₄, NaVO₃, Na₂MO₄), mientras que el dióxido de titanio es insoluble. El dióxido de titanio es insoluble y forma "escoria de titanio".

• Método de lixiviación ácida: utilizando solución ácida, pero este método puede provocar la disolución del titanio, aumentando la dificultad de la separación posterior, por lo que su aplicación es relativamente pequeña.

3. Purificación y separación de la solución de lixiviación:
La solución de lixiviación alcalina obtenida tiene una composición compleja y requiere una separación fina para obtener un único producto metálico.

• 4. Extracción con disolventes (preferida por su alta eficacia): Actualmente es la tecnología más avanzada y con mejor efecto de separación. Utilizando la diferencia en la relación de distribución de los diferentes iones metálicos en las fases orgánica y acuosa, el wolframio, el vanadio y el molibdeno pueden separarse y enriquecerse de forma eficaz y selectiva para su purificación mediante la extracción en varias etapas y la retroextracción.

• Intercambio iónico/precipitación química: también puede utilizarse para la separación, pero puede no ser tan eficaz o pura como la extracción con disolventes cuando se trata de soluciones muy concentradas y complejas.

4. Preparación de productos y utilización de la escoria de titanio:

• Preparación de compuestos metálicos: la solución después de la separación y purificación, mediante evaporación y cristalización, precipitación ácida, calcinación y otros procesos, para preparar paratungstato de amonio (APT ) de alta pureza , pentóxido de vanadio (V₂O₅), molibdato de amonio y otros productos.

• Aprovisionamiento de escoria de titanio: la escoria rica en titanio separada es de gran pureza y puede utilizarse como materia prima de alta calidad para la producción de dióxido de titanio o para la fabricación de rutilo artificial, cuyo valor puede aprovecharse plenamente.

En tercer lugar, las ventajas del proceso: ¿por qué elegir una tecnología de reciclado profesional?

En comparación con el simple vertido o el uso de bajo nivel, el proceso profesional de reciclaje de titanio, tungsteno, vanadio y molibdeno tiene ventajas incomparables:

• Alto grado de aprovechamiento de los recursos: se consigue la recuperación total de titanio, tungsteno, vanadio y molibdeno, la tasa de aprovechamiento integral de los recursos puede alcanzar más del 95%.

• Notables beneficios económicos: el elevado coste de la eliminación de residuos peligrosos se transforma en ingresos por la venta de productos químicos metálicos de alto valor, con un elevado rendimiento de la inversión.

• Respetuoso con el medio ambiente: todo el proceso de residuos peligrosos "inofensivo, reducir, recurso", elimina completamente los peligros medioambientales, en línea con la economía circular nacional y la política medioambiental.

• Fuertes barreras técnicas: los paquetes de procesos maduros y la experiencia en ingeniería constituyen la principal ventaja competitiva, y pueden producir una salida estable de productos de alta pureza para satisfacer la demanda del mercado.

Valor de la inversión: Transformación estratégica de centro de costes a centro de beneficios

Para los grupos de generación de energía, las empresas de protección del medio ambiente o las empresas de reciclaje de recursos, invertir o cooperar en la construcción de proyectos de reciclaje de catalizadores SCR de residuos es una importante mejora estratégica:

• Resolver el problema de la eliminación: solucionar fundamentalmente las "preocupaciones" de la eliminación de residuos peligrosos y reducir el riesgo de cumplimiento de la normativa medioambiental.

• Abrir la segunda vía: Desde la pura producción de energía o la operación de protección medioambiental, entraremos en el campo del reciclaje de recursos escasos para crear un nuevo polo de crecimiento de beneficios.

• Mejorar el rendimiento ESG: El modelo perfecto de reciclaje de recursos mejora en gran medida la imagen ecológica y la puntuación de responsabilidad social de la empresa, lo que favorece la obtención del favor de la política y el mercado de capitales.

V. Conclusión: unir fuerzas con los socios tecnológicos para ganar el futuro de los recursos ecológicos

Los catalizadores SCR usados son una "mina rica" que hay que explotar. El éxito del reciclado depende de una tecnología fiable, unos procesos maduros y una rica experiencia en ingeniería.

Estamos especializados en tecnologías de reciclado de residuos peligrosos y metales raros, y ofrecemos una gama completa de soluciones que van desde el análisis de la composición de los catalizadores de residuos, el diseño de procesos y el suministro de equipos básicos hasta el EPC llave en mano y la asistencia operativa. Nuestro proceso de recuperación de titanio, tungsteno, vanadio y molibdeno para catalizadores de desnitrificación usados está diseñado para maximizar los beneficios medioambientales y económicos de nuestros clientes.

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