[發(fā)明專(zhuān)利]一種以高爐渣為原料的多孔陶瓷膜除塵脫硝脫二噁英催化劑及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010591289.4
• 申請(qǐng)日: 2020-06-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111659410B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 不公告發(fā)明人
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京溙科新材料科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B01J23/887
• 分類(lèi)號(hào): B01J23/887;B01J37/00;B01J37/02;B01J37/08;B01D53/86;B01D53/56;B01D53/44;B01D46/54
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本發(fā)明公開(kāi)了一種以高爐渣為原料的多孔陶瓷膜除塵脫硝脫二噁英催化劑及其制備方法，該催化劑以煉鐵工業(yè)排出的污染性高爐渣、鐵源粉料以及成型劑溶液制備而成的多孔陶瓷膜為載體，以鉬鈰復(fù)合氧化物為催化活性組分，鎳鋯復(fù)合氧化物為助催化劑。以載體質(zhì)量為基準(zhǔn)，高爐渣廢渣的質(zhì)量百分含量為70%~80%，鐵源粉料的質(zhì)量百分含量為10%~20%，成型劑溶液的質(zhì)量百分含量為10%，活性組分鉬鈰復(fù)合氧化物的質(zhì)量百分含量為10%~30%，助催化劑鎳鋯復(fù)合氧化物的質(zhì)量百分含量為1%~5%。該多孔陶瓷膜催化劑不僅能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)廢渣高爐渣的資源化利用，而且環(huán)境友好，能夠同時(shí)除塵脫硝脫二噁英。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供一種以高爐渣為原料的多孔陶瓷膜除塵脫硝脫二噁英催化劑及其制備方法，屬?gòu)U棄產(chǎn)品資源化利用和環(huán)保催化領(lǐng)域。

背景技術(shù)

高爐渣一種工業(yè)固體廢物。高爐煉鐵過(guò)程中排出的渣，又稱(chēng)高爐礦渣，可分為煉鋼生鐵渣、鑄造生鐵渣、錳鐵礦渣等。中國(guó)一些地區(qū)使用鈦磁鐵礦煉鐵，排出釩鈦高爐渣。依礦石品位不同，每煉1噸鐵排出0.3～1噸渣，礦石品位越低，排渣量越大。礦渣碎石在我國(guó)可以代替天然石料用于公路，機(jī)場(chǎng)，地基工程，鐵路道渣、混凝土骨料和瀝青路面等，可用于：配制礦渣碎石混凝土、在軟弱地基中應(yīng)用、用礦渣碎石作基料鋪成的瀝青路面既明亮且防滑性能好還具有良好的耐磨性能制動(dòng)距離縮短、用于鐵路道渣可以適當(dāng)吸收列車(chē)行走時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)和噪音。膨脹礦渣珠是用適量冷卻水急冷高爐渣熔渣而形成的一種多孔輕質(zhì)礦渣，生產(chǎn)方法有噴射法、噴霧法、塹溝法、滾筒法。可用于做輕骨料，用來(lái)制作內(nèi)墻板樓板等，也可用于承重結(jié)構(gòu)。高爐渣還可用于生產(chǎn)礦渣棉（以高爐渣為主要原料，在溶化爐中熔化后獲得熔融物再加以精制而得到的一種白色棉狀礦物纖維）、微晶玻璃、硅鈣渣肥、礦渣鑄石、熱鑄礦渣等。目前，所有高爐渣幾乎全部露天堆存，沒(méi)有得到任何有效的利用。與此同時(shí)，高爐渣主要化學(xué)元素有鈣、硅、鋁、鐵、和少量的鎂、硫，堆存過(guò)程中如產(chǎn)生滲漏進(jìn)入地下水、地表水等水體，可形成沉淀物、懸浮物、可溶物，造成水體的pH值上升等不良生態(tài)影響。因此，這種處置方式除了需要占用大量農(nóng)田、土地，在堆場(chǎng)建設(shè)和維護(hù)上耗資外，也會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的影響。目前，堆存量不斷增大的高爐渣所造成的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境問(wèn)題，已使高爐渣綜合利用成為煉鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中一項(xiàng)亟需解決的難題。因此，高爐渣廢渣的處置不僅需要提高規(guī)模化利用的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，同時(shí)還需要考慮到高爐渣制備催化劑時(shí)的二次污染問(wèn)題。

與此同時(shí)，煤炭是我國(guó)最主要的一次能源，占中國(guó)能源組成的70%以上。燃煤排放主要污染物包括：氮氧化物、有機(jī)污染物、飛灰等。其中，粉塵和氮氧化物(NO_x)是造成霧霾的主要禍?zhǔn)祝覈?guó)NO_x和粉塵的排放量分別高達(dá)2400萬(wàn)噸/年與1500萬(wàn)噸/年。此外，二噁英是迄今為止人類(lèi)已知的毒性最強(qiáng)的污染物，其毒性相當(dāng)于人們熟知的劇毒物質(zhì)氰化物的130倍、砒霜的900倍。大量的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，很低濃度的二噁英就對(duì)動(dòng)物表現(xiàn)出致死效應(yīng)。因此，如何有效的控制粉塵、NO_x與二噁英一直是環(huán)保領(lǐng)域研究的焦點(diǎn)。傳統(tǒng)的除塵、脫硝、脫二噁英技術(shù)，只能對(duì)某種污染物進(jìn)行單向的濾除，導(dǎo)致對(duì)混合煙氣進(jìn)行處理時(shí)，所需的設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜且增加成本。而同時(shí)脫硝脫二噁英催化劑可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)脫除NO_x與二噁英，降低企業(yè)處理煙氣的成本，應(yīng)用前景廣闊。但該類(lèi)催化劑其結(jié)構(gòu)均為蜂窩狀，在使用過(guò)程中，顆粒物極易堵塞催化劑孔道 這阻礙了同時(shí)脫硝脫二噁英催化劑的進(jìn)一步發(fā)展應(yīng)用。

鑒于國(guó)內(nèi)具有大量高爐渣廢渣，缺乏先進(jìn)的安全處置和高附加值資源化技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明創(chuàng)新性地提出利用高爐渣制備高性能多孔陶瓷膜載體，以鉬鈰復(fù)合氧化物作為活性組分，鎳鋯復(fù)合氧化物為助催化劑制備高性能多孔陶瓷膜催化劑，從根本上解決大批量高爐渣的處置問(wèn)題，并實(shí)現(xiàn)其高附加值資源化利用。主要依據(jù)是：高爐渣廢渣中多數(shù)氧化物都具有一定的催化和助催化性能，同時(shí)加入鐵源粉體提高陶瓷顆粒強(qiáng)度。負(fù)載活性組分鉬鈰復(fù)合氧化物和助催化劑鎳鋯復(fù)合氧化物后，即可制備成高性能多孔陶瓷膜多孔陶瓷膜催化劑，能夠有效除塵脫硝脫二噁英。本發(fā)明的成功應(yīng)用不僅會(huì)徹底解決高爐渣的安全處置問(wèn)題，同時(shí)作為多孔陶瓷膜催化劑也能解決大氣污染問(wèn)題，從而帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)、環(huán)保和社會(huì)效益。

發(fā)明內(nèi)容