[發明專利]利用廢舊正極材料制備脫汞催化劑的方法及脫汞催化劑的應用

有效

• 申請號: 201911192023.6
• 申請日: 2019-11-28
• 公開（公告）號: CN110801844B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 劉志樓;李子良;徐志峰;嚴康;張溪;昝苗苗
• 申請（專利權）人: 江西理工大學
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;B01D53/86;B01D53/64
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 錢朝輝

本發明公開了一種利用廢舊正極材料制備脫汞催化劑的方法，包括以下步驟：(1)將廢舊正極材料進行脫鋁處理得到脫鋁正極材料；(2)將步驟(1)中得到的脫鋁正極材料在惰性氣體保護下進行熱處理得到金屬氧化物復合碳催化劑；(3)將步驟(2)中得到的金屬氧化物復合碳催化劑研磨后置于還原性氣體中加熱活化，冷卻即得到脫汞催化劑。本發明還提供一種上述脫汞催化劑的應用。本發明以廢舊三元正極材料為原料制備脫汞催化劑，實現變廢為寶，實現資源循環利用，脫汞催化劑的原料成本低，經濟價值高。本發明催化劑脫汞效率高，催化氧化效率可達90％以上，可顯著提高經濟效益。

技術領域

本發明屬于催化劑技術領域，尤其涉及一種脫汞催化劑的制備方法及其應用。

背景技術

傳統的燃煤、冶煉、水泥等工業生產過程中，煤和礦物中的汞在高溫過程中會揮發進入煙氣，形成含汞煙氣。我國是電力、金屬和水泥生產大國，這也導致了我國的大氣汞排放量巨大。為了降低汞對環境和人類的危害，迫切需要降低我國大氣汞的排放。

煙氣中汞主要以氧化態汞(Hg²⁺)、顆粒態汞(Hg^p)和單質態汞(Hg⁰)三種形式存在，其中絕大多數的Hg²⁺和Hg^p可分別在煙氣洗滌和煙氣除塵過程中脫除。相對比Hg²⁺和Hg^p，Hg⁰由于低溶解度和高化學穩定性而難以被現有的煙氣處理裝配脫除，因此需要采用專門的技術實現Hg⁰的高效脫除。

目前針對Hg⁰脫除技術主要由吸附和催化氧化兩者策略構成。吸附技術主要利用Hg⁰與活性炭、鹵素、硫化物等物質親和力，并最終將Hg⁰轉化成Hg^p。雖然吸附技術可以實現Hg⁰的捕獲，但是捕獲后形成的含汞顆粒物仍存在汞二次污染風險，且運行成本相對較高。催化氧化技術則將Hg⁰催化氧化成Hg²⁺，由于低運行成本和高氧化效率，已經成為降低Hg⁰排放的有效途徑。目前Hg⁰催化劑主要集中在銅氧化物、貴金屬、稀土金屬氧化物等方面，其材料生產成本較高，限制了其廣泛應用，因此開發一種經濟高效的復合金屬催化劑迫在眉睫。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服以上背景技術中提到的不足和缺陷，提供一種利用廢舊正極材料制備脫汞催化劑的方法及脫汞催化劑的應用，該催化劑利用廢舊正極材料制備得到，具有廉價高效的特點，且可實現資源的循環利用。為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：

一種利用廢舊正極材料制備脫汞催化劑的方法，包括以下步驟：

(1)將廢舊正極材料進行脫鋁處理得到脫鋁正極材料；

(2)將步驟(1)中得到的脫鋁正極材料在惰性氣體(如高純氮氣或氬氣)保護下進行熱處理得到金屬氧化物復合碳催化劑；

(3)將步驟(2)中得到的金屬氧化物復合碳催化劑研磨后置于還原性氣體中加熱活化，冷卻即得到脫汞催化劑。

本發明中，動力電池中金屬氧化物通過粘結劑黏附在鋁箔上組成正極材料，在回收廢舊動力電池過程中，得到的廢舊正極材料中不可避免地存在部分鋁箔。如果不去出鋁，鋁箔在后續的催化劑制備過程中會降低催化劑活性，如惰性氣氛焙燒過程中與金屬氧化物反應，形成低活性的復合物，因此需要進行脫鋁操作。另外，廢舊正極材料中會含有部分鋰，其主要以鈷酸鋰、鈷錳酸鋰等等形式存在。

上述制備脫汞催化劑的方法中，優選的，所述惰性氣體為流動的惰性氣體，所述惰性氣體的流速控制在0.5-1.2L/min。