CN106179322A - 一种催化剂用钛钨硅粉的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种催化剂用钛钨硅粉的制备方法，采用低浓度偏钛酸浆液，中和pH值到8‑9，再加入硅源化合物、钨酸盐，然后经过熟化、压滤、连续回转窑煅烧和粉碎等步骤得到钛钨硅复合粉体。产品晶体粒径达到14‑16nm，分散均匀，粘度降低，流动性好，保水性好，制造催化剂容易成型，成品率高，强度高，活性高，质量稳定，高温条件催化活性稳定，使用寿命长。

Description

一种催化剂用钛钨硅粉的制备方法
技术领域
本发明涉及无机化学材料的制备方法，特别涉及一种催化剂载体用材料及各种助催化材料的制备方法。
背景技术
随着雾霾问题不断被人关注，大气污染的治理已显得越来越重要。氮氧化物是主要的大气污染物之一，是诱发光化学烟雾和酸雨的重要前驱体，其中约60％的氮氧化物排放自燃煤电站、工业锅炉、水泥厂等。国家环保部2011年7月颁布的《火电厂大气污染物排放标准》(于2012年1月1日执行)中对火电厂脱硝实施的时间和氮氧化物排放标准都有了更为严格的要求，明确要求新建及现有火电厂氮氧化物排放控制在100mg/m3以内。氨选择性催化还原技术(NH3-SCR)是目前国内外脱硝行业首选技术，催化剂是SCR脱硝技术的核心，而约占催化剂重量10％的钛钨硅复合粉体因其典型的多孔结构、抗老化性等特点成为催化剂中重要的结构助剂。
现用于制备脱硝催化剂的钛钨硅复合粉大都是从国外进口，不仅价格昂贵，而且不能很好地与国内燃煤技术相匹配以至出现“水土不服”现象。因此，急需发明一种适合国内脱销使用的钛钨硅粉。
CN103071483A公开了一种SCR脱硝催化剂用钛钨硅复合粉体的制备方法。向硫酸法生产钛白粉的中间产物偏钛酸中加水打浆，再加入可溶性硅酸盐、钨酸盐粉体，然后经过压滤，水洗，煅烧和粉碎等步骤得到钛钨硅复合粉体。具体制备过程中没有添加分散剂，缺少改进分散性能的工艺，也未提及产品的分散性能和粘度，这些都影响钛钨硅复合粉体作为催化材料的性能。
发明内容
本发明提供一种催化剂用钛钨硅粉的制备方法。本发明通过——采用低浓度和特定pH值的偏钛酸浆液进行反应、增加熟化过程、改进煅烧工艺等步骤对现有工艺进行改进，取得了意想不到的效果。
本发明的技术方案如下：
经过洗涤合格的偏钛酸，浓度调至200±20g/L，用质量浓度20±2％氨水中和，中和后pH达到8-9，中和过程保持1h，循环泵强制循环搅拌。
中和完成后，边搅拌边添加成品质量总含量1.2％的分析纯硅溶胶或纯度＞99％的超细二氧化硅，然后，按照三氧化钨占成品总质量4.8-5.5％计算，加入三氧化钨含量＞88.5％的仲钨酸铵或偏钨酸铵。加入后导入另一反应罐，进行边搅拌边升温，搅拌保持1小时，升温至90℃，然后保温熟化1小时。之后经过压滤机压干，使滤饼含水量45-55％。
脱饼后，滤饼经过破碎，进入连续回转窑烘干、煅烧，回转窑直径*长＝2.8m*55m，保持进料速度为2.5-3t/h，连续回转窑窑尾温度控制在350-360℃，窑头温度控制在520℃，高温区温度控制在600-630℃。连续回转窑内呈氧化气氛，窑尾尾气的氧气含量＞12％，整个物料在窑内停留时间为10-12小时。物料经过连续回转窑煅烧后出料、冷却，输送至料仓后，经过微米粉碎机粉碎即成成品钛钨硅粉。
经检测，产品晶体粒径达到14-16nm，其它技术指标为：
TiO2纯度89±0.7％；
比表面积95-115m2/g；
挥发份(105℃，2h)≤2％；
灼烧损失(105℃2h烘干后样品600℃灼烧1h)≤5％；
水悬浮液pH值1.2-3.0；
吸水量(30-35g/50g)
筛余物≤0.04％；
WO3 4.3-5.5％；
SiO2 4.5-5.5％；
Fe2O3≤0.010％；
SO4 2- 1.5-3.5％；
(K2O+Na2O)≤0.01％；
团聚粒径D50为0.8-1.2μm；
团聚粒径D90≤10μm。
技术效果
本发明的制造方法得到的产品具有以下优点：
1、严格控制偏钛酸的浓度在200±20g/L，中和pH值到8-9，采用了低浓度使偏钛酸分散更加均匀；
2、经过保温熟化过程不但使反应进行更加完全，而且使产物在熟化过程中不断分散；
3、采用连续回转窑锻烧，有利于二氧化钛、二氧化硅和三氧化钨的结合以及晶体的尺寸和晶体的分布；
4、产品晶体粒径达到14-16nm，分散均匀，粘度降低，流动性好，保水性好，制造催化剂容易成型，成品率高，强度高，活性高，质量稳定，在320-400℃高温条件催化活性稳定，使用寿命长。
具体实施方式
实施例1
经过洗涤合格的偏钛酸，浓度调至200g/L，用质量浓度20％氨水中和，中和后达到pH 8.5，中和过程保持1h，循环泵强制循环搅拌。
中和完成后，边搅拌边添加成品质量总含量1.2％的分析纯硅溶胶，然后，按照三氧化钨占成品总质量5％计算，加入三氧化钨含量＞88.5％的仲钨酸铵。加入后导入另一反应罐，边搅拌边升温，搅拌保持1h，升温至90℃，然后保温熟化1h。之后经过压滤机压干，使滤饼含水量为45-55％。
脱饼后，滤饼经过破碎，进入连续回转窑烘干、煅烧，回转窑直径*长＝2.8m*55m，保持进料速度为2.8t/h，连续回转窑窑尾温度控制在355℃，窑头温度控制在520℃，高温区温度控制在615℃。连续回转窑内呈氧化气氛，窑尾尾气氧气含量＞12％，整个物料在窑内停留时间为11h。物料经过连续回转窑煅烧后出料、冷却，输送至料仓后，经过微米粉碎机粉碎即成成品钛钨硅粉。
实施例2
经过洗涤合格的偏钛酸，浓度调至180g/L，用质量浓度18％氨水中和，中和后达到pH 8，中和过程保持1h，循环泵强制循环搅拌。
中和完成后，边搅拌边添加成品质量总含量1.2％的纯度＞99％的超细二氧化硅，然后，按照三氧化钨占成品总质量4.8％计算，加入三氧化钨含量＞88.5％的偏钨酸铵。加入后导入另一反应罐，进行边搅拌边升温，搅拌保持1h，升温至90℃，然后保温熟化1小时。之后经过压滤机压干，使滤饼含水量为45-55％。
脱饼后，滤饼经过破碎，进入连续回转窑烘干、煅烧，回转窑直径*长＝2.8m*55m，保持进料速度为2.5t/h，连续回转窑窑尾温度控制在350℃，窑头温度控制在520℃，高温区温度控制在600℃。连续回转窑内呈氧化气氛，窑尾尾气的氧气含量＞12％，整个物料在窑内停留时间为10h。物料经过连续回转窑煅烧后出料、冷却，输送至料仓后，经过微米粉碎机粉碎即成成品钛钨硅粉。
实施例3
经过洗涤合格的偏钛酸，浓度调至220g/L，用质量浓度22％氨水中和，中和后达到pH 9，中和过程保持1h，循环泵强制循环搅拌。
中和完成后，边搅拌边添加成品质量总含量1.2％的分析纯硅溶胶，然后，按照三氧化钨占成品总质量5.5％计算，加入三氧化钨含量＞88.5％的仲钨酸铵。加入后导入另一反应罐，进行边搅拌边升温，搅拌保持1h，升温至90℃，然后保温熟化1小时。之后经过压滤机压干，使滤饼含水量为45-55％。
脱饼后，滤饼经过破碎，进入连续回转窑烘干、煅烧，回转窑直径*长＝2.8m*55m，保持进料速度为3t/h，连续回转窑窑尾温度控制在360℃，窑头温度控制在520℃，高温区温度控制在630℃。连续回转窑内呈氧化气氛，窑尾尾气的氧气含量＞12％，整个物料在窑内停留时间为12h。物料经过连续回转窑煅烧后出料、冷却，输送至料仓后，经过微米粉碎机粉碎即成成品钛钨硅粉。
实施例4
经过洗涤合格的偏钛酸，浓度调至190g/L，用质量浓度19％氨水中和，中和后达到pH 8.2，中和过程保持1h，循环泵强制循环搅拌。
中和完成后，边搅拌边添加成品质量总含量1.2％的纯度＞99％的超细二氧化硅，然后，按照三氧化钨占成品总质量5.0％计算，加入三氧化钨含量＞88.5％的偏钨酸铵。加入后导入另一反应罐，进行边搅拌边升温，搅拌保持1h，升温至90℃，然后保温熟化1小时。之后经过压滤机压干，使滤饼含水量为45-55％。
脱饼后，滤饼经过破碎，进入连续回转窑烘干、煅烧，回转窑直径*长＝2.8m*55m，保持进料速度为2.7t/h，连续回转窑窑尾温度控制在350℃，窑头温度控制在520℃，高温区温度控制在610℃。连续回转窑内呈氧化气氛，窑尾尾气的氧气含量＞12％，整个物料在窑内停留时间为11h。物料经过连续回转窑煅烧后出料、冷却，输送至料仓后，经过微米粉碎机粉碎即成成品钛钨硅粉。
实施例5
经过洗涤合格的偏钛酸，浓度调至210g/L，用质量浓度21％氨水中和，中和后达到pH 8.7，中和过程保持1h，循环泵强制循环搅拌。
中和完成后，边搅拌边添加成品质量总含量1.2％的纯度＞99％的超细二氧化硅，然后，按照三氧化钨占成品总质量5.2％计算，加入三氧化钨含量＞88.5％的偏钨酸铵。加入后导入另一反应罐，进行边搅拌边升温，搅拌保持1h，升温至90℃，然后保温熟化1h。之后经过压滤机压干，使滤饼含水量为45-55％。
脱饼后，滤饼经过破碎，进入连续回转窑烘干、煅烧，回转窑直径*长＝2.8m*55m，保持进料速度为2.9t/h，连续回转窑窑尾温度控制在350℃，窑头温度控制在520℃，高温区温度控制在620℃。回转窑内呈氧化气氛，窑尾尾气的氧气含量＞12％，整个物料在窑内停留时间为12h。物料经过连续回转窑煅烧后出料、冷却，输送至料仓后，经过微米粉碎机粉碎即成成品钛钨硅粉。

Claims (6)

1.一种催化剂用钛钨硅粉的制备方法，其特征在于，采用低浓度偏钛酸浆液，中和pH值到8-9，再加入硅源化合物、钨酸盐，然后经过熟化、压滤、连续回转窑煅烧和粉碎等步骤得到钛钨硅复合粉体。
2.根据权利要求1所述的一种催化剂用钛钨硅粉的制备方法，其特征在于，所述低浓度偏钛酸浆液，浓度调至200±20g/L。
3.根根据权利要求1所述的一种催化剂用钛钨硅粉的制备方法，其特征在于，硅源化合物为分析纯硅溶胶或纯度＞99％的超细二氧化硅。
4.根根据权利要求1所述的一种催化剂用钛钨硅粉的制备方法，其特征在于，钨酸盐为偏钨酸铵或仲钨酸铵。
5.根根据权利要求1所述的一种催化剂用钛钨硅粉的制备方法，其特征在于，熟化温度为90℃，熟化时间为1h。
6.根根据权利要求1所述的一种催化剂用钛钨硅粉的制备方法，其特征在于，连续回转窑煅烧窑尾温度控制在350-360℃，窑头温度控制在520℃，高温区温度控制在600-630℃，连续回转窑内呈氧化气氛，窑尾尾气的氧气含量＞12％，整个物料在窑内停留时间为10-12h。
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