[發明專利]一種以富含鐵錳的尾礦直接制備FeMn-ZSM-5催化劑的方法

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• 申請號: 201910737066.1
• 申請日: 2019-08-10
• 公開（公告）號: CN110560152A
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發明（設計）人: 唐富順;楊宏斌;黃雪約;張鵬舉;蒙才桂;黃太銘;李曉輝
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學;廣西壯族自治區固體廢物和化學品環境管理中心;廣西壯族自治區環境應急與事故調查中心
• 主分類號: B01J29/46
• 分類號: B01J29/46;B01J29/48;C01B39/40;B01D53/86;B01D53/56
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本發明公開了一種以富含鐵錳的尾礦直接制備FeMn?ZSM?5催化劑的方法。尾礦中的鐵錳組分以高溫碳還原方法進行還原為低價鐵和錳后再采用酸浸工藝浸出錳鐵組分，再通過氧化法和調節酸浸液pH將大部分Fe提取出來，分離制得硝酸鐵溶液和硝酸錳溶液；酸浸分離含硅鋁固渣以高溫堿熔活化后作為水熱法合成ZSM?5所需要的全部硅源、鋁源和堿源，以乙醇為主結構導向劑的混合導向法制備出ZSM?5分子篩并作為催化劑載體，以浸漬法將分離提取的鐵錳組分負載于H?ZSM?5上，制得FeMn?ZSM?5催化劑。本發明以含鐵錳尾礦直接合成制備脫除NO_x的FeMn?ZSM?5催化劑，有效實現了含鐵錳尾礦的資源化和減量化綜合利用。

技術領域

本發明為一種以富含鐵錳的尾礦直接制備FeMn-ZSM-5催化劑的方法，尤其涉及到以有色金屬錳礦尾礦制備高結晶度Fe/Mn-ZSM-5分子篩催化劑的方法。該方法可對富含硅鐵錳的尾礦中硅、鋁、鐵、錳等主要元素進行有效利用，并制備出脫硝性能優異的Fe/Mn-ZSM-5催化劑。

背景技術

據《中國礦產資源報告2018》報道，2017年，我國錳礦資源資源已探明儲量為18.46億噸，錳礦作為廣西金屬礦產資源的優勢礦種之一，在整個金屬行業占有重要的地位。近年來，金屬工業的迅速發展，使得廣西各地的錳礦尾礦在迅速開采的同時，其排放的固體尾渣也越來越多。另外，由于各地開采錳礦種類及所使用開采技術的不同，因此各地錳礦開采過程所排放的錳礦尾渣組成呈現出明顯的差異性。當前，我國固廢處理的技術仍然不夠成熟，而且大部分金屬尾礦仍以堆積的方式儲存，所堆積尾礦中部分含有大量對環境造成污染的重金屬元素，所以尾礦的高效消納成為當前政府及學術界關注的重點。對于廣西錳礦尾礦而言，其主要由碳酸鹽型錳礦尾礦及氧化型錳礦尾礦，所排放尾礦中除大量硅元素外，另外含有部分未被有效提取的錳元素及鐵元素。因此，若能將富含硅鐵錳的尾礦進行有效利用，可以有效實現此類尾礦的有效消納。

ZSM-5分子篩，因其具有良好的熱穩定性、較好的吸附性能及較高的比表面積，廣泛應用于各種催化反應，如負載Fe組分的Fe-ZSM-5催化劑表現出較高的高溫脫硝催化性能(NOx催化凈化，簡稱脫硝)，負載Mn組分的Mn-ZSM-5催化劑具有較好的低溫脫硝催化活性，再如負載型FeMn-ZSM-5分子篩催化劑已成為當前我國柴油車尾氣凈化和非電行業NOx催化凈化的主要技術之一。當前，以各種尾礦為原料制備分子篩基本采用水熱法合成，如鋁土礦制備4A分子篩(Waste Management，第34卷，2014年，P 2365-2372)、黃金尾礦制備MCM-41分子篩(Chem.Ind.Chem.Eng.Q.，第23卷4期，2017年，P581-588)、鐵尾礦制備A型分子篩(Journal of Material Cycles and Waste Management,第20卷，2018年，P1605-1614)等。然而，以富含鐵錳的尾礦為原料制備高結晶度Fe/Mn-ZSM-5催化劑尚未有報道。因此，開發出一種以富含鐵錳的尾礦制備FeMn-ZSM-5催化劑的方法，不僅可以減量化日益增長的尾礦堆存量，也為尾礦的資源化消納利用提供了有效的新途徑。

發明內容

針對于當前以富含硅鐵錳的尾礦制備Fe/Mn-ZSM-5分子篩技術的缺乏，且現有對錳礦尾礦消納的限制性，本發明目的在于提供一種以富含硅鐵錳的尾礦直接制備高結晶度Fe/Mn-ZSM-5脫硝催化劑的方法。

具體步驟為：

(1)將尾礦料進行磨破處理，得到小于100目的原始磨破礦料，于烘箱內在100～200℃條件下烘干至失重率小于5％，得到干化礦料。

(2)將步驟(1)所得干化礦料于混料器具內與還原炭粉混勻，得到混勻物料；干化礦料與還原炭粉的質量比為1：0.01～0.5；所述還原炭粉為焦炭、焦煤、無煙煤和活性炭中的一種。

(3)將步驟(2)所得混勻物料在氮氣氛圍條件下于管式爐內400℃～900℃溫度下還原處理0.5～5小時，得到還原尾礦料。