随着全国范围内燃煤电厂大量增设SCR脱硝系统，当催化剂无法通过再生处理以满足实际脱硝需求时，将开始产生废弃SCR脱硝催化剂，且产量步上升，最终年废弃量最高将达到25万立方米，质量约为13.76万吨[26]。废弃SCR脱硝催化剂中含有大量重金属，为富含各类剧毒元素的有害固体废物。如果随意堆置，不仅会占用大量的土地资源，给企业带来额外的经济负担;同时会对环境造成严重的污染，尤其是对地下水的污染;另外，催化剂中钒、钨和钛等高附加值的金属资源将得不到利用，造成资源的巨大浪费。

      钒钛体系SCR脱硝催化剂中含有TiO2、V2O5、WO3(或MoO3)3种高价有用成分，也是回收的目标成分。钨与钼属于同一族元素，化学性质极为相似，可采用相似的方法进行回收;而常规SCR脱硝催化剂中钨和钼一般不会同时存在。

      Ti元素的回收主要是通过钠化焙烧法或浓碱浸出法首先分离Ti元素，而后通过酸洗法回收获得二氧化钛;V元素的回收方法主要包括铵盐沉淀法、萃取法和电解法，从而得到五氧化二钒或者偏钒酸铵;W元素的回收方法主要包括钙盐沉淀法、钠盐结晶法和酸沉法，从而得到三氧化钨。在此基础上，对各技术方案进行了比较，为开发高效合理的元素回收技术提供依据，并指出后续研究中还需要优化酸洗法回收Ti元素的酸洗条件以及V、W元素的纯化技术，从而进一步提高回收产品的纯度。

1.钛的回收
TiO2是SCR脱硝催化剂的载体，质量分数可达80%以上。除了作为SCR脱硝催化剂载体外，还可广泛应用于涂料、造纸、化纤、化妆品等多个行业;由于熔点较高，TiO2也可用于制造耐火玻璃、珐琅以及耐高温的实验器皿等。
现阶段已开发的一些废弃SCR脱硝催化剂钛元素回收方法，主要利用钛酸和钛酸的钠盐均不溶于水的性质，实现TiO2成分与催化剂其他成分的分离和回收，主要方法包括钠化焙烧法和浓碱浸出法。
（1）钠化焙烧法具体工艺如下：将经过粉碎研磨的催化剂与过量的碳酸钠粉末混合均匀后在750℃条件下高温焙烧，使催化剂中的TiO2转化为钛酸的钠盐，主要反应如式(1)～式(6)。
V2O5+Na2CO3—→2NaVO3+CO2↑(1)
MoO3+Na2CO3—→Na2MoO4+CO2↑(2)
WO3+Na2CO3—→Na2WO4+CO2↑(3)
TiO2+Na2CO3—→Na2TiO3+CO2↑(4)
TiO2+2Na2CO3—→Na4TiO4+2CO2↑(5)
2TiO2+Na2CO3—→Na2Ti2O5+CO2↑(6)

钠化焙烧法回收TiO2成分

      具体方案：将焙烧后所得烧结块粉碎研磨成粉末，通过水浴浸出，使得催化剂中钒、钨或钼对应的可溶性钠盐溶解于水;过滤得到钛酸的钠盐，完成钛与其他元素的分离;继续用酸溶液对不溶的钛酸的钠盐进行酸洗，使其转化为同样不溶的钛酸，经过滤、水洗、焙烧得到TiO2。针对这种方法，研究发现：在浸取钠化焙烧所得固体时，利用超声技术可提高对钒、钨元素的浸取，加强钒、钨元素与钛元素的分离。
    （2）浓碱浸出法对钛元素进行回收具体工艺如下：采用浓NaOH溶液(也可同时加入助剂Na2CO3)在高温高压条件下浸取经粉碎研磨的催化剂粉末，生成钛酸的钠盐沉淀，从而将钛元素从催化剂中分离出来;同样地，分离所得钛酸的钠盐可通过酸洗法回收得到TiO2。

浓碱浸出法回收TiO2成分

      两种钛成分的回收方案，主要区别在于钛元素与钒、钨等元素的分离。经两种方案分离后均可得到钛酸的钠盐固体，再通过酸洗法即可回收得到TiO2。这两种方案工艺均较为简单，可比较彻底地实现钛元素与其他元素的分离，但通过酸洗无法使钛酸的钠盐高效转化为钛酸，最终回收所得TiO2中含有大量Na4TiO4等钛酸的钠盐杂质，纯度仅有90%左右，无法达到商业标准。

2.钒的回收
      V2O5是以酸性为主的两性氧化物，微溶于水，可溶于强酸、强碱，大部分用作合金添加剂，亦可用于冶金、化工等行业。在SCR脱硝催化剂中的含量较低，但其具有剧毒性，如果随意排放至自然环境，对人类健康将造成极大的威胁。
      针对钒元素的回收，现有的方法大多是基于先分离钛元素，得到含钒、钨(或钼)元素的溶液，再对溶液进行处理以实现钒的回收，主要包括氨盐沉淀法、萃取法。此外，也有学者提出利用电解法回收钒元素。
      (1)钠化焙烧法将是钛元素从催化剂中分离出来，得到含有NaVO3、Na2WO4(或Na2MoO4)的溶液，再利用氨盐沉淀法回收钒元素。技术路线如图：

铵盐沉淀法回收V2O5

      具体方案如下：在特定pH条件下，向溶液中加入铵盐，如NH4Cl、NH4NO3或NH4HCO3等，待充分反应后，过滤得到NH4VO3沉淀;亦可进一步水洗、焙烧NH4VO3得到V2O5。

主要反应如式：
NaVO3+NH4Cl—→NH4VO3↓+NaCl
2NH4VO3—→V2O5+2NH3↑+H2O↑
     (2)萃取法回收钒元素，技术路线如图：

萃取法回收钒

      具体方案如下：首先调节含钒溶液的pH至10～11，加入MgCl2过滤除去硅杂质;继续调节溶液pH至9～10，加入CaCl2，得到CaWO4和CaV2O7(焦钒酸钙)沉淀，过滤所得沉淀并用盐酸进行酸洗，得到含钒溶液和钨酸沉淀[可用于制备WO3或偏钨酸铵)。含钒溶液经过萃取(萃取剂溶液中各组分的体积比为N235∶仲辛醇∶磺化煤油=(10%～17%)∶(10%～17%)∶(66%～80%)，或者P204∶仲辛醇∶磺化煤油=(1%～10%)∶(1%～10%)∶(80%～98%)，或者P507∶仲辛醇∶磺化煤油=(1%～10%)∶(1%～10%)∶(80%～98%);萃取相比O/A=1/(1～3)，萃取级数3～5级]、氨水反萃、过滤结晶、干燥等步骤可以回收得到偏钒酸铵。基于该方法获得的偏钒酸铵和偏钨酸铵可以直接作为原料用于生产SCR脱硝催化剂。

     （3）电解法回收废弃SCR脱硝催化剂的钒元素，技术路线如图：

电解法回收钒

      具体方案如下：将废弃催化剂研磨成粉末后加入到电解槽负极中进行恒流(60～100mA/cm2)或恒压(2～6V)电解，正负极电解槽内均为抗还原的强电解质溶液，如Na2SO4、K2SO4、NaNO3、KNO3、NaCl溶液等;电解后，过滤负极中的混合液得到含钒溶液，保证含钒质量分数为10%～18%;取一个新的电解槽，正极加入所得含钒溶液，负极加入抗还原的强电解质溶液，再一次进行恒流或恒压电解;电解后，将正极电解液pH调至10～12，向溶液中加入浓度为120～300g/L的氨盐溶液，过滤得到偏钒酸铵沉淀，经水洗、干燥、焙烧可得到V2O5。

      三种方案的比较：采用铵盐沉淀法回收钒元素时，调节溶液pH，硅、铝亦会发生水解而随着NH4VO3一同沉淀，最终得到的V2O5中会含有大量的SiO2和Al2O3杂质。萃取法在提纯钒元素方面则存在明显的优势，首先在一定的pH条件下，向含钒溶液中加入沉淀剂(MgCl2)可除去大量硅杂质，而且通过萃取亦可除去大量杂质元素;然而通过沉淀剂沉淀和萃取提纯后，所得含钒氨水反萃液中依然会含有少量杂质，由于催化剂中V2O5含量较低(质量分数不超过1%)，这部分杂质会严重影响回收所得钒产品的纯度，故从含钒反萃液中回收钒元素的方案还需进一步改进。电解法虽然具有较好的化学选择性，但现阶段还难以实现工业化应用。

3。钨的回收
      WO3为酸性氧化物，溶于碱液，微溶于酸，不溶于水，可用于制高熔点合金和硬质合金，同时也是制造钨丝和防火材料等不可或缺的原材料。目前已提出的针对钨元素的回收方法较少，一般依据钨酸钙和钨酸均微溶于水的性质来实现对钨元素的分离和回收。

      钙盐沉淀法从废弃催化剂中回收WO3，技术路线如图：

氯化钙沉钨回收WO3

      具体工艺如下：首先通过钠化焙烧、水浴浸出、铵盐沉钒等步骤将钛、钒元素与钨分离，得到含钨溶液;调节溶液pH至4.5～5，加入CaCl2使得钨以CaWO4的形式沉淀出来;过滤得到CaWO4，对CaWO4进行酸洗使其转化为钨酸沉淀，再经过滤、水洗、焙烧得到WO3。