本发明属于废弃脱硝scr催化剂金属回收技术领域，具体涉及一种从含钡和铈的废弃scr脱硝催化剂中提取高纯度二氧化钛的方法。
背景技术：
目前，商业应用的催化剂的寿命一般为3～4年，当催化剂的脱硝效率不满足实际需求时，必须进行更换。scr脱硝催化剂通常采用“2+1”的布置方式，即先安装2层催化剂，约3年后再安装第3层催化剂，3年后再更换第1层催化剂，此后，每两年更换一次催化剂。按此催化剂运行更换规律，预计2020年后，我国废弃催化剂将稳定在20～25万立方米/年。如此大规模废弃催化剂的随意堆放，不仅占用土地，造成土地资源浪费，而且由于目前商业应用的脱硝催化剂含有五氧化二钒等有害物质，失效后若处理不当，将会给环境带来严重的二次污染，特别是对地下水的污染。目前，更换的催化剂首先考虑对其进行再生处理，对于不能再生的催化剂只能作为固体废物进行回收处置。
目前，国内针对失效scr催化剂的研究主要集中在对其中的钒、钨等金属元素的回收，对scr催化剂中载体tio2的回收研究相对较少。废弃scr脱硝催化剂中的tio2具有很高的回收利用价值，将废弃催化剂中的tio2进行分离提纯并应用于新催化剂制造中，能减少80％及以上生产催化剂所需求的tio2，不仅实现废弃催化剂的资源化利用，还能减少环境污染，具有很高的经济效益。
scr脱硝催化剂以tio2为载体，v2o5、wo3为活性组分，一般scr脱硝催化剂中质量分数tio2为85～90％，v2o5为1～5％，wo3为5～10％。然而，由于催化剂的原材料价格不断上涨，为了降本同时增加催化剂的耐磨性能和热稳定性，部分厂家会在催化剂中添加sio2和baso4等结构助剂。另一方面，ceo2已被证实在scr脱硝催化剂中表现优异，其具有储氧、储硫作用和独特的氧化还原性能，在催化剂中添加ceo2，可以提高催化剂的催化剂性能，提升温度窗口和抗so2中毒性能，延长催化剂的使用寿命；同时ce价格便宜，对人体无毒害作用；为了应对复杂的催化剂市场，ceo2也将逐渐作为活性物质应用在脱硝催化剂中。这样一来，对于今后产生的废弃催化剂，其成分越发复杂，大大增加了提取有价金属的难度，这对固体危废的处理又提出了新的挑战。
专利号为cn.108249479a公开了一种利用废弃scr脱硝催化剂提取二氧化钛的方法。其包括以下步骤：(1)除灰和粉碎，得到scr脱硝催化剂粉末颗粒；(2)化学提取液粗提纯：用包含酸液的化学提取液对步骤(1)得到的scr脱硝催化剂粉末颗粒进行粗提纯，得到粗提纯二氧化钛；(3)研磨分离，得到密度由轻到重的精矿、中矿和尾矿三部分；(4)干燥，尾矿主要组分为二氧化钛。
专利号为cn.106350679b公开了一种从废scr脱硝催化剂中回收有价金属钛钒钨的方法。所述从废scr脱硝催化剂中回收有价金属钛钒钨的方法包括以下步骤：步骤一，将废催化剂原料破碎粉磨得到粒度为200～400目的粉状原料；步骤二，得到的废催化剂粉与铝粉、氧化钙粉按质量比为50:35～45:34～50的比例混匀；混合好的原料在电弧炉内加热反应；步骤四，出炉冷却至室温，拔渣，得到钛铝基多元金属间化合物。
诸如上述公开的废弃催化剂中有价金属的提取方法，其都是针对主要成分为钛、钨、钒、硅的废弃催化剂进行的提纯工作，且提取条件较为苛刻，提取的有价金属成本过高，实用性待考量。目前，专利中报道的tio2的提取方法对于含有钡和铈等复杂成分废弃催化剂的提取明显不能试用，针对含钡和铈的废弃催化剂中高纯度二氧化钛的提取方法鲜有报道。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种从含钡和铈的废弃scr催化剂中提取高纯度二氧化钛的方法，旨在弥补复杂成分的scr废催化剂中有价金属的回收方法的空白，为未来废弃催化剂有价金属的回收利用提供了新的思路。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：
一种从含钡和铈的废弃脱硝催化剂中提取高纯度二氧化钛的方法，包括以下步骤：
(1)废弃催化剂吹扫除灰，酸洗，干燥，破碎，得到粉体料；
(2)将步骤(1)中的粉体料在搅拌条件下缓慢加入一定浓度的碱液当中，超声均匀，再在加热搅拌条件下进行碱浸，反应完全后抽滤、洗涤得到滤饼①与滤液①，滤液蒸发浓缩后得到含钒、钨、硅和铝的浓缩液；滤饼①中含有钛酸盐和未浸取的硫酸钡和二氧化铈；
(3)将步骤(2)中的滤饼①加入稀硫酸溶液中，超声搅拌均匀，静置1～3h，得到混合浆料；向混合浆料中缓慢加入一定浓度的过氧化氢溶液，控制ph在1～3之间，超声均匀，搅拌条件下充分反应1～3h，抽滤、洗涤得到滤饼②与滤液②，步骤主要完成ceo2的除杂，滤饼②中主要成分为偏钛酸和硫酸钡；
(4)将步骤(3)中的滤饼②加入一定体积的饱和碳酸钠溶液中，混合均匀后，静置0.5～2h，将上清液移除，再加入饱和碳酸钠溶液，重复处理，最后加入过量的盐酸后，充分反应后，抽滤、洗涤得到滤饼③与滤液③，该步骤使绝大部分硫酸钡转化为碳酸钡，并将碳酸钡转化为可溶的氯化钡，滤饼③中主要成分为偏钛酸；
(5)将步骤(4)中的滤饼③转移至烘箱中110℃干燥3h，然后将干燥块置于马弗炉中煅烧，得到高纯度二氧化钛。
优选地，所述步骤(1)中，酸洗用的酸为乙酸、乙二酸、硝酸、磷酸、柠檬酸的一种或多种，破碎的粉体料粒径在5～20μm。
优选地，所述步骤(2)中，所述碱液为氢氧化钠或氢氧化钾，碱液的浓度为20％～40％，碱浸时间为1～7h，碱浸温度为100～140℃，碱与废弃催化剂中tio2的摩尔比为3～5:1。
优选地，所述步骤(3)中，所使用硫酸的浓度为2％～10％，过氧化氢的浓度为1％～10％，过氧化氢与废弃催化剂中的ceo2的摩尔比为1～3:1，反应时间为1～3h。
优选地，所述步骤(4)中，饱和碳酸钠溶液与滤饼的质量比为2～4:1，搅拌反应温度为25～80℃，重复处理的次数为3～5次。
优选地，所述步骤(5)中，煅烧温度为550～800℃，煅烧时间为6～8h，得到的tio2纯度≥98％。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明解决了成分复杂的废弃scr催化剂中提取高纯tio2的难题，所提取的tio2回收率高，条件温和，提取得到的tio2纯度在98％以上，试用于多种行业；处理后的含v、w的废液可用于提取金属v、w，处理后的碳酸钠溶液可用于提取碳酸钠粉末，实现资源的循环利用，具有良好的工业前景。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
以下实施例中涉及到的化学反应如下：
a：步骤(2)碱浸主要涉及到的化学反应为：
2naoh+tio2＝na2tio3(难溶)+h2o；
2naoh+v2o5＝2navo3+h2o；
2naoh+wo3＝na2wo4+h2o；
2naoh+al2o3＝2naalo2+h2o；
2naoh+sio2＝2nasio3+h2o；
b：步骤(3)主要涉及到的化学反应为：
na2tio3+h2so4＝h2tio3+na2so4；
2ceo2+h2o2+3h2so4＝ce2(so4)3+4h2o+o2↑
c：步骤(4)主要涉及到的化学反应为：
baso4+na2co3(饱和)<＝＝>baco3+na2so4
baco3+2hcl＝bacl2+co2↑+h2o；
d：步骤(5)主要涉及到的化学反应为：
h2tio3＝tio2+h2o↑。
实施例1
scr废弃催化剂的主要成分如表1所示：
表1
以上述成分配比的scr废弃催化剂为回收处理原料，采用以下方法步骤处理：
(1)废弃催化剂吹扫除灰，用0.05m的乙酸鼓泡洗涤1h，干燥，破碎至粒度＜20μm，得到干粉料；
(2)将步骤(1)中的干粉料在搅拌条件下缓慢加入浓度为30％氢氧化钠溶液中超声均匀，加热至130℃，回流搅拌反应5h，趁热抽滤、洗涤得到滤饼①与滤液①；碱与废弃催化剂中tio2的摩尔比为4:1，滤饼①中含有钛酸盐和未浸取的硫酸钡和二氧化铈；
(3)将步骤(2)中的滤饼①加入4倍质量的5％的硫酸溶液中，超声搅拌均匀，静置2h，得到混合浆料；向混合浆料中缓慢加入浓度为5％的过氧化氢溶液，过氧化氢与废弃催化剂中的ceo2的摩尔比为3:1，控制ph在3左右，超声均匀，搅拌条件下充分反应2h，抽滤、洗涤得到滤饼②与滤液②；该步骤主要完成ceo2的除杂，滤饼②中主要成分为偏钛酸和硫酸钡；
(4)将步骤(3)中的滤饼②加入3倍质量的饱和碳酸钠溶液中，混合均匀后，50℃下搅拌反应2h，将上清液移除，再加入等质量的饱和碳酸钠溶液，重复处理3次，最后加入过量浓度为0.1m的盐酸后，充分反应后，抽滤、洗涤得到滤饼③与滤液③，该步骤使绝大部分硫酸钡转化为碳酸钡，并将碳酸钡转化为可溶的氯化钡，滤饼③中主要成分为偏钛酸；
(5)将步骤(4)中的滤饼③转移至烘箱中110℃干燥3h，然后将干燥块置于马弗炉中600℃煅烧6h，得到高纯度二氧化钛。
采用上述工艺步骤，提取产品主要成分如表2所示：
表2
实施例2
以实施例1中的scr废弃催化剂为处理原料，用以下方法步骤处理：
(1)废弃催化剂吹扫除灰，用0.05m的柠檬酸鼓泡洗涤1h，干燥，破碎至粒度＜20μm，得到干粉料；
(2)将步骤(1)中的干粉料在搅拌条件下缓慢加入浓度为40％氢氧化钾溶液中超声均匀，加热至140℃，回流搅拌反应7h，趁热抽滤、洗涤得到滤饼①与滤液①；碱与废弃催化剂中tio2的摩尔比为3:1，滤饼①中含有钛酸盐和未浸取的硫酸钡和二氧化铈；
(3)将步骤(2)中的滤饼①加入4倍质量的5％的硫酸溶液中，超声搅拌均匀，静置2h，得到混合浆料；向混合浆料中缓慢加入浓度为5％的过氧化氢溶液，过氧化氢与废弃催化剂中的ceo2的摩尔比为3:1，控制ph在3左右，超声均匀，搅拌条件下充分反应2h，抽滤、洗涤得到滤饼②与滤液②；
(4)将步骤(3)中的滤饼②加入4倍质量的饱和碳酸钠溶液中，混合均匀后，60℃下搅拌反应2h，将上清液移除，再加入等质量的饱和碳酸钠溶液，重复处理4次，最后加入过量浓度为0.1m的盐酸后，充分反应后，抽滤、洗涤得到滤饼③与滤液③；
(5)将步骤(4)中的滤饼③转移至烘箱中110℃干燥3h，然后将干燥块置于马弗炉中700℃煅烧8h，得到高纯度二氧化钛。
采用上述工艺步骤，提取产品主要成分如表3所示：
表3
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。