[發明專利]一種碳水化合物類生物質二段法還原鐵化合物為鐵單質的方法

有效

• 申請號: 202010586828.5
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111647705B
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 金放鳴;成炯;鐘恒
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C21B13/14
• 分類號: C21B13/14;B22F9/20;C07G99/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 蔣亮珠

1.一種碳水化合物類生物質二段法還原鐵化合物為鐵單質的方法，其特征在于，包括：

一段反應：

將碳水化合物類生物質在100℃～180℃條件下催化加氫30～120分鐘，得到中間產物；催化加氫中所用的催化劑為M/MxOy，其中x，y為1～4，M是指Mn、Co中的一種，催化劑的用量為生物質的2％～10％；中間產物包括C4-C6的多元醇及C4-C5的多羥基醛酮；

二段反應：

在中間產物中加入鐵化合物、堿，在200℃～400℃反應10～120分鐘，得到單質鐵以及氫氣和小分子有機酸；

反應結束后將產物分離，回收氣相氫氣用于一段反應的生物質催化加氫，固相水洗分離得到鐵單質和小分子有機酸。

2.根據權利要求1所述的一種碳水化合物類生物質二段法還原鐵化合物為鐵單質的方法，其特征在于，所述的碳水化合物類生物質是指單糖、低糖、淀粉、纖維素、具有高纖維素含量農業廢棄物或城市垃圾。

3.根據權利要求2所述的一種碳水化合物類生物質二段法還原鐵化合物為鐵單質的方法，其特征在于，具有高纖維素含量的城市垃圾是指廢紙或甘蔗渣。

4.根據權利要求1所述的一種碳水化合物類生物質二段法還原鐵化合物為鐵單質的方法，其特征在于，所述的催化劑通過以下方法制得：在150-400℃的水中直接加入金屬M粉末及鎳或銅粉，反應10-120min，合成金屬-金屬氧化物界面催化劑M/MxOy。

5.根據權利要求4所述的一種碳水化合物類生物質二段法還原鐵化合物為鐵單質的方法，其特征在于，所述的鎳或銅粉的加入量為金屬M的5％～15％。

6.根據權利要求1所述的一種碳水化合物類生物質二段法還原鐵化合物為鐵單質的方法，其特征在于，所述的鐵化合物是指FeCl₃、Fe(OH)₃、Fe₂(SO₄)₃、Fe(NO₃)₃、Fe₃O₄、Fe₂O₃、FeCO₃、分選后的鐵礦石、含鐵的煉鋼污泥或含鐵的煉鋼殘渣。

7.根據權利要求6所述的一種碳水化合物類生物質二段法還原鐵化合物為鐵單質的方法，其特征在于，分選后的鐵礦石是指赤鐵礦石、黃鐵礦石、磁鐵礦石或菱鐵礦石。

8.根據權利要求1所述的一種碳水化合物類生物質二段法還原鐵化合物為鐵單質的方法，其特征在于，二段反應用所用的堿是指M₁(OH)_x、M₂(HCO₃)_y、M₃(CO₃)_z，其中M₁、M₂、M₃是指Cs、Li、Na、K、Ca、Mg、Ba、Al中的一種，x，y，z為1～2。

9.根據權利要求1所述的一種碳水化合物類生物質二段法還原鐵化合物為鐵單質的方法，其特征在于，二段反應中：中間產物與堿及鐵化合物的質量比為5:5:1～500:100:1。