[發明專利]一種赤泥陶瓷球載氧體及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202210286087.8
• 申請日: 2022-03-23
• 公開（公告）號: CN114702332B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 王翠蘋;梁文政;常國璋;張建;王鳳印;岳光溪;呂天寶;翟洪軒
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: C04B38/06
• 分類號: C04B38/06;C04B33/13;C04B33/132;C10J3/00;C10L10/00
• 代理公司: 北京君慧知識產權代理事務所(普通合伙) 11716
• 代理人: 韓思思

本申請公開了一種赤泥陶瓷球載氧體及其制備方法與應用，屬于化學鏈載氧體制備技術領域。該赤泥陶瓷球載氧體，按重量份數計，包括：赤泥60～70份，黏土10～30份，造孔劑1～2份。制備得到的赤泥陶瓷球載氧體熱穩定性好，機械強度高，反應活性良好，利于流態化，適合作為化學鏈載氧體。

技術領域

本申請涉及一種赤泥陶瓷球載氧體及其制備方法與應用，屬于化學鏈載氧體制備技術領域。

背景技術

“雙碳目標”下，化學鏈燃燒(氣化)作為一種新型燃燒技術，具備二氧化碳捕集、能量分級利用、低污染物產出等優良特性，具有巨大的應用潛力。載氧體作為其中傳遞晶格氧與熱量的介質，是影響化學鏈燃燒(氣化)效率和經濟性的主要因素，因此開發具有機械強度高、反應活性好、材料廉價、制備工藝簡單的載氧體是化學鏈燃燒技術實現批量化應用的重要一步。

赤泥是用鋁土礦為原料生產氧化鋁過程中所產生的固體廢棄物，赤泥顆粒極細，且具有強堿性，主要成分是鐵、鋁氧化物以及氫氧化物。隨著制鋁行業產量逐年上升，赤泥的產量快速增加，目前我國每年大約產生1億噸赤泥，其中山東產生的赤泥占比最大約為35％，大量堆積的赤泥既占用土地浪費資源，還存在污染環境和安全隱患的問題。由于近年來，環保要求逐年嚴苛，赤泥的資源化利用急需加強，目前赤泥固廢的處置方法主要有：生產建材與陶瓷、回收高價值金屬、做替代催化劑、廢水處理、土壤修復等，但是這些技術多受限于能耗高以及二次污染物排放的可能，至今并未得到大規模的實踐應用，據估計我國目前大約囤積有4.8～8.7億噸尚未處理加工的赤泥。

專利202010908855.X公開了一種輔助燃燒載氧體組合物的制備方法，采用十二胺、正丁醇同鐵、鎳、銅的硝酸鹽或者氯化鹽制備三元類水滑石，連同改性赤泥作為活性組分，添加氧化鋁、氯酸鎂作為載體，所制備的載氧體顯現出了良好的CO轉化率。但是已有許多研究表明，含有氧化鐵和氧化鋁的載氧體容易產生鋁酸鐵等物質造成載氧體活性下降，并且載氧體高溫煅燒過程中硝酸鹽和氯化鹽會分解產生有毒污染性氣體，不利于環境保護。專利202010987910.9公開了一種化學鏈制氫的整體式載氧體的制備方法，將赤泥、爐渣與粘合劑、膠溶劑、助溶劑、擴孔劑和水混合均勻，經干燥焙燒后獲得整體式載氧體，該載氧體制氫效果好，但主要應用于固定床反應器，不能應用在流化床反應器中。

因此，合理利用赤泥中豐富的鐵、鋁氧化物，研發制備性能優越、環境友好且利于流化的載氧體，既可以推動化學鏈燃燒(氣化)技術的發展，也可以實現赤泥的資源化利用，具有重要的經濟價值和環境效益。

發明內容

為了解決上述問題，提供了一種赤泥陶瓷球載氧體及其制備方法與應用，該赤泥陶瓷球載氧體由赤泥、黏土和造孔劑組成，制備得到的載氧體顆粒圓潤、粒徑均勻且利于流態化，在還原性氣氛下顯現出高活性。

根據本申請的一個方面，提供了一種赤泥陶瓷球載氧體，按重量份數計，包括：赤泥60～70份，黏土10～30份，造孔劑1～2份。

可選地，所述赤泥的粒徑小于75μm，所述黏土的粒徑小于75μm，所述造孔劑為淀粉。

可選地，所述載氧體的比表面積為1.4-1.8m²/g，所述載氧體的孔容為0.02-0.04m³/g，所述載氧體的平均孔徑為65-80nm。

優選的，所述載氧體的比表面積為1.4-1.7m²/g，所述載氧體的孔容為0.03-0.04m³/g，所述載氧體的平均孔徑為68-76nm。

根據本申請的又一個方面，提供了一種赤泥陶瓷球載氧體的制備方法，包括下述步驟：

(1)將赤泥依次進行粉碎、干燥和篩分處理，得到赤泥粉末，所述赤泥粉末的粒徑小于75μm；

(2)將黏土依次進行粉碎和篩分處理，得到黏土粉末，所述黏土粉末的粒徑小于75μm；