CN106475107B - 一种利用黑色岩系矿物为原料制备nh3-scr脱硝催化剂的方法 - Google Patents

一种利用黑色岩系矿物为原料制备nh3-scr脱硝催化剂的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用黑色岩系矿物为原料制备NH3‑SCR脱硝催化剂的方法。先将黑色岩系矿物进行磨碎过筛、超声酸洗、扩孔等预处理。向以上预处理后的矿石中添加外在载体组分、催化活性组分和助催化组分，使用黏合剂将以上矿粉进行成型、干燥处理、焙烧处理，最后制得了球型黑色岩系脱硝催化剂。本发明提供了一种能高效利用黑色岩系矿物资源的方法，同时提供一种催化脱硝活性与现有商业催化剂相当，但制造成本却较低的黑色岩系脱硝催化剂。一方面，本发明降低了脱硝催化剂的制造成分，使脱硝催化剂更容易市场化，另一方面也将促进我国环保产业的发展。同时，本发明还提供了一种能高效利用黑色岩系矿物资源的方法，为非传统矿物的资源化综合利用开辟新的途径。

Description

一种利用黑色岩系矿物为原料制备NH3-SCR脱硝催化剂的方法
技术领域
本发明涉及NH3-SCR脱硝催化剂领域，具体是一种利用黑色岩系矿物为原料制备NH3-SCR脱硝催化剂的方法。
背景技术
近年来，随着国内工业化的快速发展，在国民经济飞速进步的同时，污染物的排放量也逐年增多。这些污染物严重的破坏了生态环境，同时也严重的危害着人们的身体健康。“十一五”期间，脱硫技术基本发展成熟，粉尘排放也得到有效控制，氮氧化物(NOx)的治理问题已逐渐成为大气治理的主要方面。
我国能源结构中，煤炭占能源总消耗量的75％以上，并且以煤炭为主的能源消耗现状在短期内很难改变。燃煤排放的SO2、粉尘和NOx分别占全国总排放量的67％、60％和87％。2010年，环境保护部明确提出将NOx排放列入“十二五”总量控制约束性指标，2012年1月 1日颁布的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)，甚至比欧盟相关规定要求还高，规定从2014年1月1日起，非重点地区2003 年前投产的机组NOx最高排放量为200mg·m-3，而所有新建火电NOx 最高排放量为100mg·m-3。
为了消除燃煤发电厂排放的NOx，人们开发了许多脱硝的技术。由于脱硝效率高、技术成熟、生产工艺简便等优点，以NH3为还原剂的选择性催化还原技术(NH3-SCR)已经成为现行燃煤发电厂消除NOx 的主流脱硝手段。
以TiO2为载体，V2O5为活性组分，MoO3或WO3为助催化剂的 V2O5–WO3(MoO3)/TiO2催化剂是现行NH3-SCR脱硝技术的主要催化剂。其中，载体TiO2占整个催化剂质量的90％以上，然而脱硝催化剂使用的TiO2的市场价格较高，这也间接抬高了整个 V2O5–WO3(MoO3)/TiO2催化剂的制造成本。
因此，寻找新的廉价的代替TiO2的脱硝催化剂载体，降低催化剂制造成本成为了当今脱硝催化剂研究的热点。
黑色岩系矿物是一种重要的矿物原材料，矿石中含有大量的金属和非金属元素，但是其中多半元素都没有达到工业开采利用的最低品位。使用传统的金属冶炼方式很难合理高效的利用黑色岩系资源。
但是，研究发现黑色岩系矿石中包含了大约70.42～78.11wt％的SiO2以及大约6.20～7.90wt％的Al2O3，这两种物质都具有较大的比表面积和较稳定的物化性质，是脱硝催化剂良好的载体材料。
同时，城口黑色岩系矿物中还含有大约1.66～2.20wt％的Fe2O3以及0.33～0.63wt％的V2O5，这两种物质都具有良好的氧化还原性质，是脱硝催化剂良好的活性组分。
因此，将黑色岩系矿物不经传统冶炼直接通过元素组合利用和化学改性的方式制备脱硝催化剂既能够降低脱硝催化剂的制造成本又能够合理高效的利用黑色岩系资源。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中，脱硝催化剂的制造成本高、脱硝活性不足等问题。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种利用黑色岩系矿物为原料制备NH3-SCR脱硝催化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)矿石粉碎
1.1)将黑色岩系矿石进行破碎后，置于球磨机中进行粉碎；
1.2)将步骤1.1)中得到的粉碎后的矿石过50～200目的筛子，得到均匀的矿粉；
1.3)将步骤1.2)中得到的矿粉置于80～150℃的环境中进行干燥处理；
2)酸洗处理
2.1)将配制好的酸性溶液与步骤1.3)中得到的黑色岩系矿粉，在常温条件下进行混合，得到混合均匀的混合物A；
所述步骤1.3)中得到的黑色岩系矿粉与酸性溶液的重量体积(g ︰mL)比范围为1:5～1:20；
2.2)将步骤2.1)中得到的混合物A，置于超声仪中进行20～ 60min的超声酸洗处理，得到混合物B；
2.3)将步骤2.2)中得到的混合物B进行过滤，得到矿粉滤饼；将矿粉滤饼通过蒸馏水进行冲洗，直至洗涤液呈中性；
2.4)将步骤2.3)中得到的冲洗后的矿粉滤饼于80～150℃的烘箱中烘干，并磨碎成粉末；
3)扩孔处理
3.1)将步骤2.4)中得到的酸洗并磨碎后的矿粉和配置好的扩孔剂进行混合，得到混合均匀的混合物C；
所述步骤2.4)中得到的酸洗并磨碎后的矿粉和扩孔剂的重量体积(g︰mL)比范围为1：3～1：10；
3.2)将步骤3.1)中得到的混合物C置于40℃～60℃的水浴中进行搅拌，过滤，得到矿粉滤饼；
所述搅拌时间为30～60min，搅拌速率范围为80～300r/min；
3.3)将步骤3.2)中得到的矿粉滤饼置于80～150℃的烘箱中烘干，并磨碎成粉末；
4)添加载体成分
4.1)将步骤3.3)中得到的粉末、二氧化钛含量为15％的二氧化钛溶胶、去离子水，按照(50～80)︰(40～120)︰(300～500) 的重量份数比进行混合，得到混合均匀的混合物D；
4.2)将混合物D置于80～95℃旋蒸仪中进行干燥处理后磨碎成粉末；
5)添加助催化组分
5.1)将步骤4.2)中得到的粉末、四水合钼酸铵、去离子水，按照(50～90)︰(4～15)︰(300～500)的重量份数比进行混合，得到混合均匀的混合物E；
5.2)将混合物E置于40～80℃水浴中搅拌30～90min后，再置于80～95℃的旋蒸仪中进行干燥处理，并磨碎成粉末；
6)添加活性组分
6.1)将步骤5.2)中得到的粉末、活性物质前驱体偏钒酸铵、去离子水，按照(50～90)︰(0.1～1)︰(300～500)的重量份数比进行混合，得到混合均匀的混合物F；
6.2)将混合物F置于40～80℃水浴中搅拌30～90min后，再置于80～95℃的旋蒸仪中进行干燥处理，并磨碎成粉末；
7)湿料的制备
将步骤6.2)中得到的粉末、玻璃纤维、丙三醇、聚乙二醇，按照(65～80)︰(5～10)︰(2～5)︰(2～5)的重量份数比进行均匀混合，然后加入去离子水制备得到湿料；
所述湿料中的重量含水率范围为15％～20％；
8)成型处理
将步骤7)中得到的湿料通过制丸机进行搓条、制丸、抛光制成球型黑色岩系催化剂初品；
9)干燥和煅烧处理
9.1)将步骤8)中得到的球型黑色岩系催化剂初品置于80～ 150℃的烘箱中干燥3～12小时；
9.2)将步骤9.1)中得到的干燥的球型黑色岩系催化剂，置于 450～650℃马弗炉中煅烧3～5小时，得到球型黑色岩系催化剂成品。
进一步，所述步骤2.1)中的酸性溶液中包括3～10份浓度为 98％的浓硫酸、0.1～1份表面活性剂OP-10、0.1～1份渗透剂JFC、 80～120份去离子水。
进一步，所述步骤2.2)中的超声仪的超声频率为40KHz。
进一步，所述步骤3.1)中扩孔剂的制备方法为：将去离子水、聚乙烯醇1788、乙醇，按照(35～85)︰(2～5)︰(15～65)的重量份数比进行混合，混合均匀后置于40～70℃的水浴中搅拌30～ 60min制备得到扩孔剂。
进一步，所述步骤9)中得到的球型黑色岩系催化剂成品粒径为 0.2～1.0cm。
本发明的技术效果是毋庸置疑的，本发明具有以下效果：
1)黑色岩系矿物的含有大量的具有较大的比表面积和较稳定的物化性质的SiO2和Al2O3，这两种物质替代了原本价格昂贵的TiO2载体。
因此脱硝催化剂的制造成本自然大大的降低了。
2)由于黑色岩系矿物中含有一定量的脱硝催化活性物质—Fe2O3和V2O5。这也减少了活性组分的消耗量，因此也进一步降低了脱硝催化剂的制造成本。
3)本发明制备的黑色岩系脱硝催化剂在150～450℃的反应温度范围内具有和现行商用脱硝催化剂相当的脱硝活性。使脱硝催化剂更容易市场化；
4)本发明促进我国环保产业的发展。
5)本发明还提供了一种能高效利用黑色岩系矿物资源的方法，为非传统矿物的资源化综合利用开辟新的途径。
附图说明
图1为四种实施例制备的黑色岩系脱硝催化剂的脱硝活性测试结果。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1：
一种利用黑色岩系矿物为原料制备NH3-SCR脱硝催化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)矿石粉碎
1.1)将黑色岩系矿石进行破碎后，置于球磨机中进行粉碎；
1.2)将步骤1.1)中得到的粉碎后的矿石过80目的筛子，得到均匀的矿粉；
1.3)将步骤1.2)中得到的矿粉置于80～150℃的环境中进行干燥处理；
2)酸洗处理
2.1)将配制好的酸性溶液与步骤1.3)中得到的黑色岩系矿粉，在常温条件下进行混合，得到混合均匀的混合物A；
所述酸性溶液中包括5份浓度为98％的浓硫酸、0.1份表面活性剂OP-10、0.1份渗透剂JFC、100份去离子水。
所述步骤1.3)中得到的黑色岩系矿粉与酸性溶液的重量体积(g ︰mL)比为1：10；
2.2)将步骤2.1)中得到的混合物A，置于超声频率为40KHz 的超声仪中进行60min的超声酸洗处理，得到混合物B；
2.3)将步骤2.2)中得到的混合物B进行过滤，得到矿粉滤饼；将矿粉滤饼通过蒸馏水进行冲洗，直至洗涤液呈中性；
2.4)将步骤2.3)中得到的冲洗后的矿粉滤饼进行烘干，并磨碎成粉末；
3)扩孔处理
3.1)将步骤2.4)中得到的酸洗并磨碎后的矿粉和配置好的扩孔剂进行混合，得到混合均匀的混合物C；
所述步骤2.4)中得到的酸洗并磨碎后的矿粉和扩孔剂的重量体积(g︰mL)比为1～3；
所述扩孔剂的制备方法为：将去离子水、聚乙烯醇1788、乙醇，按照70︰5︰25的重量份数比进行混合，混合均匀后置于40℃的水浴中搅拌30min制备得到扩孔剂。
3.2)将步骤3.1)中得到的混合物C置于40℃的水浴中进行搅拌，过滤，得到矿粉滤饼；
所述搅拌时间为30min，搅拌速率为150r/min；
3.3)将步骤3.2)中得到的矿粉滤饼置于120℃烘箱中烘干，并磨碎成粉末；
4)添加载体成分
4.1)将步骤3.3)中得到的粉末、二氧化钛含量为15％的二氧化钛溶胶、去离子水，按照50︰80︰500的重量份数比进行混合，得到混合均匀的混合物D；
4.2)将混合物D置于85℃的旋蒸仪中进行干燥处理，并磨碎成粉末；
5)添加助催化组分
5.1)将步骤4.2)中得到的粉末、四水合钼酸铵、去离子水，按照70︰4︰500的重量份数比进行混合，得到混合均匀的混合物E；
5.2)将混合物E置于70℃水浴中搅拌60min后，再置于85℃的旋蒸仪中进行干燥处理，并磨碎成粉末；
6)添加活性组分
6.1)将步骤5.2)中得到的粉末、活性物质前驱体偏钒酸铵、去离子水，按照70︰0.5︰500的重量份数比进行混合，得到混合均匀的混合物F；
6.2)将混合物F置于70℃水浴中搅拌60min后，再置于85℃的旋蒸仪中进行干燥处理，并磨碎成粉末；
7)湿料的制备
将步骤6.2)中得到的粉末、玻璃纤维、丙三醇、聚乙二醇，按照80︰7︰3︰3的重量份数比进行均匀混合，然后加入去离子水制备得到湿料；
所述湿料中的重量含水率为15％；
8)成型处理
将步骤7)中得到的湿料通过制丸机进行搓条、制丸、抛光制成球型黑色岩系催化剂初品；
9)干燥和煅烧处理
9.1)将步骤8)中得到的球型黑色岩系催化剂初品置于100℃的烘箱中干燥8小时；
9.2)将步骤9.1)中得到的干燥的球型黑色岩系催化剂，置于 500℃马弗炉中煅烧3小时，得到球型黑色岩系催化剂成品。
将本实施例中得到的黑色岩系脱硝催化剂进行实验室脱硝催化活性模拟实验。所述黑色岩系脱硝催化剂在150～450℃条件下的NO 转化率变化如图1所示；
其中，当测试条件为：NO：500ppm，NH3：500ppm，O2：2％，N2为平衡气，空速：10000h-1，测试温度：400℃。测得该条件下催化剂的脱硝活性为84.9％。
实施例2：
一种利用黑色岩系矿物为原料制备NH3-SCR脱硝催化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)矿石粉碎
1.1)将黑色岩系矿石进行破碎后，置于球磨机中进行粉碎；
1.2)将步骤1.1)中得到的粉碎后的矿石过50目的筛子，得到均匀的矿粉；
1.3)将步骤1.2)中得到的矿粉置于150℃的环境中进行干燥处理；
2)酸洗处理
2.1)将配制好的酸性溶液与步骤1.3)中得到的黑色岩系矿粉，在常温条件下进行混合，得到混合均匀的混合物A；
所述酸性溶液中包括7份浓度为98％的浓硫酸、0.1份表面活性剂OP-10、0.1份渗透剂JFC、100份去离子水。
所述步骤1.3)中得到的黑色岩系矿粉与酸性溶液的重量体积(g ︰mL)比为1：15；
2.2)将步骤2.1)中得到的混合物A，置于超声频率为40KHz 的超声仪中进行45min的超声酸洗处理，得到混合物B；
2.3)将步骤2.2)中得到的混合物B进行过滤，得到矿粉滤饼；将矿粉滤饼通过蒸馏水进行冲洗，直至洗涤液呈中性；
2.4)将步骤2.3)中得到的冲洗后的矿粉滤饼于120℃烘箱中烘干，并磨碎成粉末；
3)扩孔处理
3.1)将步骤2.4)中得到的酸洗并磨碎后的矿粉和配置好的扩孔剂进行混合，得到混合均匀的混合物C；
所述步骤2.4)中得到的酸洗并磨碎后的矿粉和扩孔剂的重量体积(g︰mL)比为1：5；
所述扩孔剂的制备方法为：将去离子水、聚乙烯醇1788、乙醇，按照80︰5︰15的重量份数比进行混合，混合均匀后置于50℃的水浴中搅拌30min制备得到扩孔剂。
3.2)将步骤3.1)中得到的混合物C置于50℃的水浴中进行搅拌，过滤，得到矿粉滤饼；
所述搅拌时间为30min，搅拌速率为200r/min；
3.3)将步骤3.2)中得到的矿粉滤饼置于150℃烘箱中烘干，并磨碎成粉末；
4)添加载体成分
4.1)将步骤3.3)中得到的粉末、二氧化钛含量为15％的二氧化钛溶胶、去离子水，按照60︰60︰500的重量份数比进行混合，得到混合均匀的混合物D；
4.2)将混合物D置于90℃的旋蒸仪中进行干燥处理，并磨碎成粉末；
5)添加助催化组分
5.1)将步骤4.2)中得到的粉末、四水合钼酸铵、去离子水，按照75︰5︰500的重量份数比进行混合，得到混合均匀的混合物E；
5.2)将混合物E置于65℃水浴中搅拌60min后，再置于90℃的旋蒸仪中进行干燥处理，并磨碎成粉末；
6)添加活性组分
6.1)将步骤5.2)中得到的粉末、活性物质前驱体偏钒酸铵、去离子水，按照75︰0.8︰500的重量份数比进行混合，得到混合均匀的混合物F；
6.2)将混合物F置于65℃水浴中搅拌60min后，再置于90℃的旋蒸仪中进行干燥处理，并磨碎成粉末；
7)湿料的制备
将步骤6.2)中得到的粉末、玻璃纤维、丙三醇、聚乙二醇，按照80︰8︰8︰3的重量份数比进行均匀混合，然后加入去离子水制备得到湿料；
所述湿料中的重量含水率为20％；
8)成型处理
将步骤7)中得到的湿料通过制丸机进行搓条、制丸、抛光制成球型黑色岩系催化剂初品；
9)干燥和煅烧处理
9.1)将步骤8)中得到的球型黑色岩系催化剂初品置于120℃的烘箱中干燥6小时；
9.2)将步骤9.1)中得到的干燥的球型黑色岩系催化剂，置于 550℃马弗炉中煅烧5小时，得到球型黑色岩系催化剂成品。
将本实施例中得到的黑色岩系脱硝催化剂进行实验室脱硝催化活性模拟实验。所述黑色岩系脱硝催化剂在150～450℃条件下的NO 转化率变化如图1所示；
其中，当测试条件为：NO：500ppm，NH3：500ppm，O2：2％，N2为平衡气，空速：10000h-1，测试温度：400℃。测得该条件下催化剂的脱硝活性为87.4％。
实施例3：
一种利用黑色岩系矿物为原料制备NH3-SCR脱硝催化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)矿石粉碎
1.1)将黑色岩系矿石进行破碎后，置于球磨机中进行粉碎；
1.2)将步骤1.1)中得到的粉碎后的矿石过100目的筛子，得到均匀的矿粉；
1.3)将步骤1.2)中得到的矿粉置于100℃的环境中进行干燥处理；
2)酸洗处理
2.1)将配制好的酸性溶液与步骤1.3)中得到的黑色岩系矿粉，在常温条件下进行混合，得到混合均匀的混合物A；
所述酸性溶液中包括5份浓度为98％的浓硫酸、0.1份表面活性剂OP-10、0.2份渗透剂JFC、100份去离子水。
所述步骤1.3)中得到的黑色岩系矿粉与酸性溶液的重量体积(g ︰mL)比为1：20；
2.2)将步骤2.1)中得到的混合物A，置于超声频率为40KHz 的超声仪中进行60min的超声酸洗处理，得到混合物B；
2.3)将步骤2.2)中得到的混合物B进行过滤，得到矿粉滤饼；将矿粉滤饼通过蒸馏水进行冲洗，直至洗涤液呈中性；
2.4)将步骤2.3)中得到的冲洗后的矿粉滤饼置于120℃烘箱中烘干，并磨碎成粉末；
3)扩孔处理
3.1)将步骤2.4)中得到的酸洗并磨碎后的矿粉和配置好的扩孔剂进行混合，得到混合均匀的混合物C；
所述步骤2.4)中得到的酸洗并磨碎后的矿粉和扩孔剂的重量体积(g︰mL)比为1：8；
所述扩孔剂的制备方法为：将去离子水、聚乙烯醇1788、乙醇，按照78︰2︰20的重量份数比进行混合，混合均匀后置于45℃的水浴中搅拌30min制备得到扩孔剂。
3.2)将步骤3.1)中得到的混合物C置于45℃的水浴中进行搅拌，过滤，得到矿粉滤饼；
所述搅拌时间为30min，搅拌速率为200r/min；
3.3)将步骤3.2)中得到的矿粉滤饼置于80℃烘箱中烘干，并磨碎成粉末；
4)添加载体成分
4.1)将步骤3.3)中得到的粉末、二氧化钛含量为15％的二氧化钛溶胶、去离子水，按照50︰100︰500的重量份数比进行混合，得到混合均匀的混合物D；
4.2)将混合物D置于90℃的旋蒸仪中进行干燥处理，并磨碎成粉末；
5)添加助催化组分
5.1)将步骤4.2)中得到的粉末、四水合钼酸铵、去离子水，按照75︰5︰500的重量份数比进行混合，得到混合均匀的混合物E；
5.2)将混合物E置于60℃水浴中搅拌90min后，再置于90℃的旋蒸仪中进行干燥处理，并磨碎成粉末；
6)添加活性组分
6.1)将步骤5.2)中得到的粉末、活性物质前驱体偏钒酸铵、去离子水，按照50︰0.8︰500的重量份数比进行混合，得到混合均匀的混合物F；
6.2)将混合物F置于60℃水浴中搅拌90min后，再置于90℃的旋蒸仪中进行干燥处理，并磨碎成粉末；
7)湿料的制备
将步骤6.2)中得到的粉末、玻璃纤维、丙三醇、聚乙二醇，按照80︰7︰3︰2的重量份数比进行混合，然后加入去离子水制备得到湿料；
所述湿料中的重量含水率为18％；
8)成型处理
将步骤7)中得到的湿料通过制丸机进行搓条、制丸、抛光制成球型黑色岩系催化剂初品；
9)干燥和煅烧处理
9.1)将步骤8)中得到的球型黑色岩系催化剂初品置于150℃的烘箱中干燥6小时；
9.2)将步骤9.1)中得到的干燥的球型黑色岩系催化剂，置于 480℃马弗炉中煅烧3小时，得到球型黑色岩系催化剂成品。
将本实施例中得到的黑色岩系脱硝催化剂进行实验室脱硝催化活性模拟实验。所述黑色岩系脱硝催化剂在150～450℃条件下的NO 转化率变化如图1所示；
其中，当测试条件为：NO：500ppm，NH3：500ppm，O2：2％，N2为平衡气，空速：10000h-1，测试温度：400℃。测得该条件下催化剂的脱硝活性为94.2％。
实施例4：
一种利用黑色岩系矿物为原料制备NH3-SCR脱硝催化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)矿石粉碎
1.1)将黑色岩系矿石进行破碎后，置于球磨机中进行粉碎；
1.2)将步骤1.1)中得到的粉碎后的矿石过100目的筛子，得到均匀的矿粉；
1.3)将步骤1.2)中得到的矿粉置于80～150℃的环境中进行干燥处理；
2)酸洗处理
2.1)将配制好的酸性溶液与步骤1.3)中得到的黑色岩系矿粉，在常温条件下进行混合，得到混合均匀的混合物A；
所述酸性溶液中包括3份浓度为98％的浓硫酸、0.1份表面活性剂OP-10、0.1份渗透剂JFC、100份去离子水。
所述步骤1.3)中得到的黑色岩系矿粉与酸性溶液的重量体积(g ︰mL)比为1：15；
2.2)将步骤2.1)中得到的混合物A，置于超声频率为40KHz 的超声仪中进行30min的超声酸洗处理，得到混合物B；
2.3)将步骤2.2)中得到的混合物B进行过滤，得到矿粉滤饼；将矿粉滤饼通过蒸馏水进行冲洗，直至洗涤液呈中性；
2.4)将步骤2.3)中得到的冲洗后的矿粉滤饼置于100℃烘箱中烘干，并磨碎成粉末；
3)扩孔处理
3.1)将步骤2.4)中得到的酸洗并磨碎后的矿粉和配置好的扩孔剂进行混合，得到混合均匀的混合物C；
所述步骤2.4)中得到的酸洗并磨碎后的矿粉和扩孔剂的重量体积(g︰mL)比为1：10；
所述扩孔剂的制备方法为：将去离子水、聚乙烯醇1788、乙醇，按照50︰2︰48的重量份数比进行混合，混合均匀后置于65℃的水浴中搅拌20min制备得到扩孔剂。
3.2)将步骤3.1)中得到的混合物C置于65℃的水浴中进行搅拌，过滤，得到矿粉滤饼；
所述搅拌时间为40min，搅拌速率为300r/min；
3.3)将步骤3.2)中得到的矿粉滤饼置于150℃烘箱中烘干，并磨碎成粉末；
4)添加载体成分
4.1)将步骤3.3)中得到的粉末、二氧化钛含量为15％的二氧化钛溶胶、去离子水，按照50︰60︰500的重量份数比进行混合，得到混合均匀的混合物D；
4.2)将混合物D置于90℃的旋蒸仪中进行干燥处理，并磨碎成粉末；
5)添加助催化组分
5.1)将步骤4.2)中得到的粉末、四水合钼酸铵、去离子水，按照50︰12︰500的重量份数比进行混合，得到混合均匀的混合物 E；
5.2)将混合物E置于50℃水浴中搅拌60min后，再置于90℃的旋蒸仪中进行干燥处理，并磨碎成粉末；
6)添加活性组分
6.1)将步骤5.2)中得到的粉末、活性物质前驱体偏钒酸铵、去离子水，按照60︰1︰500的重量份数比进行混合，得到混合均匀的混合物F；
6.2)将混合物F置于60℃水浴中搅拌40min后，再置于90℃的旋蒸仪中进行干燥处理，并磨碎成粉末；
7)湿料的制备
将步骤6.2)中得到的粉末、玻璃纤维、丙三醇、聚乙二醇，按照70︰6︰5︰2重量份数比进行均匀混合，然后加入去离子水制备得到湿料；
所述湿料中的重量含水率为18％；
8)成型处理
将步骤7)中得到的湿料通过制丸机进行搓条、制丸、抛光制成球型黑色岩系催化剂初品；
9)干燥和煅烧处理
9.1)将步骤8)中得到的球型黑色岩系催化剂初品置于80℃的烘箱中干燥12小时；
9.2)将步骤9.1)中得到的干燥的球型黑色岩系催化剂，置于 600℃马弗炉中煅烧3小时，得到球型黑色岩系催化剂成品。
将本实施例中得到的黑色岩系脱硝催化剂进行实验室脱硝催化活性模拟实验。所述黑色岩系脱硝催化剂在150～450℃条件下的NO 转化率变化如图1所示；
其中，当测试条件为：NO：500ppm，NH3：500ppm，O2：2％，N2为平衡气，空速：10000h-1，测试温度：400℃。测得该条件下催化剂的脱硝活性为92.6％。
从实施例1～4中可以看出，本发明在降低脱硝催化剂制造成本的情况下，还保证了黑色岩系催化剂的脱硝活性仍然与现有商用脱硝催化剂相当。同时也证明了，本发明还是一种高效利用黑色岩系矿物的方法。

Claims (5)

1.一种利用黑色岩系矿物为原料制备NH3-SCR脱硝催化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）矿石粉碎
1.1）将黑色岩系矿石进行破碎后，置于球磨机中进行粉碎处理；
上述黑色岩系矿石中包含了70.42～78.11wt%的SiO2、6.20～7.90 wt%的Al2O3、1.66～2.20wt%的Fe2O3以及0.33～0.63wt%的V2O5；
1.2）将步骤1.1）中得到的粉碎后的矿石过50～200目的筛子，得到均匀的矿粉；
1.3）将步骤1.2）中得到的矿粉置于80～150℃的烘箱中进行干燥处理；
2）酸洗处理
2.1）将配制好的酸性溶液与步骤1.3）中得到的黑色岩系矿粉，在常温条件下进行混合，得到混合均匀的混合物A；
所述步骤1.3）中得到的黑色岩系矿粉与酸性溶液的重量体积比范围为1:5～1:20；重量的单位是g，体积的单位是mL；
2.2）将步骤2.1）中得到的混合物A，置于超声仪中进行20～60min的超声酸洗处理，得到混合物B；
2.3）将步骤2.2）中得到的混合物B进行过滤，得到矿粉滤饼；将矿粉滤饼通过蒸馏水进行冲洗，直至洗涤液呈中性；
2.4）将步骤2.3）中得到的冲洗后的矿粉滤饼于80～150℃的烘箱中烘干，并磨碎成粉末；
3）扩孔处理
3.1）将步骤2.4）中得到的酸洗并磨碎后的矿粉和配置好的扩孔剂进行混合，得到混合均匀的混合物C；
所述步骤2.4）中得到的酸洗并磨碎后的矿粉和扩孔剂的重量体积比范围为1:3～1:10；重量的单位是g，体积的单位是mL；
3.2）将步骤3.1）中得到的混合物C置于40℃～60℃的水浴中进行搅拌，过滤，得到矿粉滤饼；
所述搅拌时间为30～60min，搅拌速率范围为80～300r/min；
3.3）将步骤3.2）中得到的矿粉滤饼置于80～150℃的烘箱中烘干，并磨碎成粉末；
4）添加载体成分
4.1）将步骤3.3）中得到的粉末、二氧化钛含量为15%的二氧化钛溶胶、去离子水，按照（50～80）︰（40～120）︰（300～500）的重量份数比进行混合，得到混合均匀的混合物D；
4.2）将混合物D置于80～95℃的旋蒸仪中进行干燥处理，并磨碎成粉末；
5）添加助催化组分
5.1）将步骤4.2）中得到的粉末、四水合钼酸铵、去离子水，按照（50～90）︰（4～15）︰（300～500）的重量份数比进行混合，得到混合均匀的混合物E；
5.2）将混合物E置于40～80℃水浴中搅拌30～90min后，再置于80～95℃的旋蒸仪中进行干燥处理，并磨碎成粉末；
6）添加活性组分
6.1）将步骤5.2）中得到的粉末、活性物质前驱体偏钒酸铵、去离子水，按照（50～90）︰（0.1～1）︰（300～500）的重量份数比进行混合，得到混合均匀的混合物F；
6.2）将混合物F置于40～80℃水浴中搅拌30～90min后，再置于80～95℃的旋蒸仪中进行干燥处理，并磨碎成粉末；
7）湿料的制备
将步骤6.2）中得到的粉末、玻璃纤维、丙三醇、聚乙二醇，按照（65～80）︰（5～10）︰（2～5）︰（2～5）的重量份数比进行均匀混合，然后加入去离子水制备得到湿料；
所述湿料中的重量含水率范围为15%-20%；
8）成型处理
将步骤7）中得到的湿料通过制丸机进行搓条、制丸、抛光制成球型黑色岩系催化剂初品；
9）干燥和煅烧处理
9.1）将步骤8）中得到的球型黑色岩系催化剂初品置于80～150℃的烘箱中干燥3～12小时；
9.2）将步骤9.1）中得到的干燥的球型黑色岩系催化剂，置于450～650℃马弗炉中煅烧3～5小时，得到球型黑色岩系催化剂成品。
2.根据权利要求1所述的一种利用黑色岩系矿物为原料制备NH3-SCR脱硝催化剂的方法，其特征在于：所述步骤2.1）中的酸性溶液中包括3～10份浓度为98%的浓硫酸、0.1～1份表面活性剂OP-10、0.1～1份渗透剂JFC、80～120份去离子水。
3.根据权利要求1所述的一种利用黑色岩系矿物为原料制备NH3-SCR脱硝催化剂的方法，其特征在于：所述步骤2.2）中的超声仪的超声频率为40kHz。
4.根据权利要求1所述的一种利用黑色岩系矿物为原料制备NH3-SCR脱硝催化剂的方法，其特征在于：所述步骤3.1）中扩孔剂的制备方法为：将去离子水、聚乙烯醇1788、乙醇，按照（35～85）︰（2～5）︰（15～65）的重量份数比进行混合，混合均匀后置于40～70℃的水浴中搅拌30～60min制备得到扩孔剂。
5.根据权利要求1所述的一种利用黑色岩系矿物为原料制备NH3-SCR脱硝催化剂的方法，其特征在于：所述步骤9）中得到的球型黑色岩系催化剂成品粒径为0.2～1.0cm。
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