CN108514876B - 原位优化含钛高炉渣制备光热耦合烟气脱硝催化剂的方法 - Google Patents
原位优化含钛高炉渣制备光热耦合烟气脱硝催化剂的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种原位优化含钛高炉渣制备光热耦合烟气脱硝催化剂的方法，属于高炉渣应用技术领域。该方法首先将含钛高炉渣粉末与MnO2粉末研磨混合均匀置于坩埚中，加热至熔融状态保温1小时后，自然冷却得到原位优化的含钛高炉渣，然后将原位优化的含钛高炉渣粉末与Na2CO3粉末混合研磨均匀后置于坩埚中，得到重构的含钛高炉渣，将重构的含钛高炉渣粉末置于盐酸溶液中，在温度20～60℃下，搅拌反应20～80分钟后过滤并用水洗涤至中性，烘干得到光热耦合烟气脱硝催化剂。本发明操作简单易行，有效实现了含钛高炉渣中Ti组分的回收利用，提高了含钛高炉渣的附加值，拓宽了高炉渣的应用领域；本发明制得的催化剂，在300℃达到93％的脱硝效率。
Description
技术领域：
本发明属于高炉渣应用技术领域，具体涉及一种以含钛高炉渣为原料制备光热耦合烟气脱硝催化剂的方法。
背景技术：
随着社会的进步和科技的发展，生活品质的不断提升，人类对不可再生的矿产资源需求量骤增，在金属冶炼中产生了大量的冶金固废以及有毒有害气体。例如：攀钢主要采用的高炉冶炼工艺冶炼钒钛磁铁矿的过程中，产生大量的含钛高炉渣，伴随排放出大量有毒有害的废水、废气。虽然科学工作者对其进行了大量的研究，一直未能找到经济环保的方式解决冶炼过程中产生的“三废”难题。本发明基于“以废治废”的思想，在前期直接提取模拟含钛高炉渣中的钙钛矿的研究基础上，基于光催化性能驱动，利用不同过渡金属元素(为后续实现利用含此类过渡元素的固废对含钛高炉渣的原位改性提供理论依据)对含钛高炉渣中的钙钛矿进行原位改性，制备低成本高效烟气光耦合选择性催化还原脱硝(PhotoSCR)光催化剂，处理废水、废气，试图探索出一条资源循环-污染控制一体化的难处理高硅冶金渣高附加值利用新途径。
在我国，钒钛磁铁矿床分布广泛，储量十分丰富，其中主要以四川攀枝花-西昌、河北承德和安徽马鞍山为主要产地。尤其，攀枝花-西昌地区我国最大的钛资源来源地，矿储量达100亿吨左右，占世界含钛铁矿储量50％左右。目前，攀钢主要采用高炉冶炼钒钛磁铁矿工艺，在高炉炼铁过程中，铁精矿中的钛元素基本进入高炉渣。由于排放的含钛高炉渣中TiO2的含量为23％～25％，并且弥散分布于不同矿物相中，很难经济有效的进行回收利用。至今为止，攀钢产生并累计堆积的含钛高炉渣已达到数千万吨，还以每年300多万吨的速度增加，伴随排放出大量有毒有害的废水、废气，不仅浪费资源，还造成了严重的环境污染。因此，如何将含钛高炉渣合理化利用，使含钛高炉渣既能实现高附加值利用，又能减少污染物的排放，从而达到资源循环、保护环境的目的。
发明内容：
本发明针对现有技术存在的上述问题，提供一种操作简单、易于工业化实施的原位优化含钛高炉渣制备光热耦合烟气脱硝催化剂的方法。本发明所提供的一种原位优化含钛高炉渣制备光热耦合烟气脱硝催化剂的方法的具体步骤如下：
(1)含钛高炉渣的原位优化及重构：
A：将含钛高炉渣烘干，利用粉末罐粉磨，得到含钛高炉渣粉末。
B：将所述含钛高炉渣粉末与MnO2粉末研磨混合均匀置于坩埚中，加热至1250～1500℃熔融状态保温1h后，自然冷却得到原位优化的含钛高炉渣，所述含钛高炉渣粉末与所述MnO2粉末的质量比为100:(1～25)。所用MnO2粉末不限于MnO2，可以为含Mn固废或尾矿。
C：将所述原位优化的含钛高炉渣进行破碎，然后用粉末罐粉磨得到原位优化的含钛高炉渣粉末，烘干备用；将所述原位优化的含钛高炉渣粉末与Na2CO3粉末混合研磨均匀后置于坩埚中，于1250～1500℃条件下进行重构，保温1h后自然冷却得到重构的含钛高炉渣，所述原位优化的含钛高炉渣粉末与所述Na2CO3粉末的质量比为10:(1～3)。所用Na2CO3粉末不限于Na2CO3，可以为由废碱水经粗结晶后获得的工业Na2CO3。
(2)制备光热耦合烟气脱硝催化剂：
将所述重构的含钛高炉渣破碎研磨得到重构的含钛高炉渣粉末，将所述重构的含钛高炉渣粉末置于4wt％～12wt％盐酸溶液中，在温度20～60℃下，搅拌反应20～80min后过滤并用水洗涤至中性，烘干得到光热耦合烟气脱硝催化剂：Mn掺杂CaTiO3基脱硝催化剂。
本发明具有以下技术特点：
1、含钛高炉渣的原位优化过程简单易行，只需将含钛高炉渣与MnO2混合均匀加热熔融，可实现含钛高炉渣的大量处理。
2、原位优化渣的重构过程简单易行，碱热处理有效实现Ti元素富集到CaTiO3以及硅酸盐向重构，有利于大规模生产。
3、本发明提供的催化剂中Mn元素分散均匀，不会出现团聚现象。
4、本发明提供的催化剂活性，在300℃时达93％的脱硝效率。
附图说明：
图1为本发明实施例1所制备的脱硝催化剂得到的NO脱除率-温度曲线图。
图2为本发明实施例2所制备的脱硝催化剂得到的NO脱除率-温度曲线图。
图3为本发明实施例3所制备的脱硝催化剂得到的NO脱除率-温度曲线图。
具体实施方式：
下面通过实施例对本发明做进一步说明，但并不因此将本发明的保护范围限制在实施例之中。
实施例1：将含钛高炉渣破碎、粉末、烘干后备用；取100g含钛高炉渣与10g MnO2粉末置于玛瑙研钵中，研磨混合均匀置于坩埚中，箱式炉中加热至1500℃保温1h随炉冷却；将上述MnO2原位优化渣用粉末罐粉末备用；取100g上述的原位优化渣与30g Na2CO3粉末混合研磨均匀，置于坩埚中在1500℃下保温1h，自然冷却备用；将重构渣粉末罐粉磨后，取粉磨10.0091g，置于100mL 8wt％的盐酸溶液中，在30℃下搅拌60min，过滤获得滤渣和滤液，滤渣水洗、烘干后获得脱硝催化剂。
实施例2：将含钛高炉渣破碎、粉末、烘干后备用；取100g含钛高炉渣与10g MnO2粉末置于玛瑙研钵中，研磨混合均匀置于坩埚中，箱式炉中加热至1500℃保温1h随炉冷却；将上述MnO2原位优化渣用粉末罐粉末备用；取100g上述的原位优化渣与30g Na2CO3粉末混合研磨均匀，置于坩埚中在1500℃下保温1h，自然冷却备用；将重构渣粉末罐粉磨后，取粉磨10.0068g，置于150mL10wt％的盐酸溶液中，在25℃下搅拌60min，过滤获得滤渣和滤液，滤渣水洗、烘干后获得脱硝催化剂。
实施例3：将含钛高炉渣破碎、粉末、烘干后备用；取100g含钛高炉渣与10g MnO2粉末置于玛瑙研钵中，研磨混合均匀置于坩埚中，箱式炉中加热至1500℃保温1h随炉冷却；将上述MnO2原位优化渣用粉末罐粉末备用；取100g上述的原位优化渣与30g Na2CO3粉末混合研磨均匀，置于坩埚中在1500℃下保温1h，自然冷却备用；将重构渣粉末罐粉磨后，取粉磨10.0166g，置于100mL8wt％的盐酸溶液中，在30℃下搅拌30min，过滤获得滤渣和滤液，滤渣水洗、烘干后获得脱硝催化剂。
Claims (1)
1.一种原位优化含钛高炉渣制备光热耦合烟气脱硝催化剂的方法，其特征在于该方法具体步骤如下：
(1)含钛高炉渣的原位优化及重构：
A：将含钛高炉渣烘干，利用粉末罐粉磨，得到含钛高炉渣粉末；
B：将所述含钛高炉渣粉末与MnO2粉末研磨混合均匀置于坩埚中，加热至1250～1500℃熔融状态保温1h后，自然冷却得到原位优化的含钛高炉渣，所述含钛高炉渣粉末与所述MnO2粉末的质量比为100:(1～25)；
C：将所述原位优化的含钛高炉渣进行破碎，然后用粉末罐粉磨得到原位优化的含钛高炉渣粉末，烘干备用；将所述原位优化的含钛高炉渣粉末与Na2CO3粉末混合研磨均匀后置于坩埚中，于1250～1500℃条件下进行重构，保温1h后自然冷却得到重构的含钛高炉渣，所述原位优化的含钛高炉渣粉末与所述Na2CO3粉末的质量比为10:(1～3)；
(2)制备光热耦合烟气脱硝催化剂：
将所述重构的含钛高炉渣破碎研磨得到重构的含钛高炉渣粉末，将所述重构的含钛高炉渣粉末置于4wt％～12wt％盐酸溶液中，在温度20～60℃下，搅拌反应20～80min后过滤并用水洗涤至中性，烘干得到光热耦合烟气脱硝催化剂：Mn掺杂CaTiO3基脱硝催化剂。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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