CN109046375A - 一种基于红土镍矿废渣的催化剂、制备方法及其在cod降解的应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于红土镍矿废渣的催化剂、制备方法及其在COD降解的应用。该催化剂由以下重量份原料制成：40～60份红土镍矿废渣、30～50份天然多孔黏土、6～20份Fe和/或Mn的前驱体盐、3～5份无机粘结剂、1～5份有机粘结剂、30～50份去离子水。红土镍矿废渣可占催化剂重量的40～60％，利用量大。本发明基于红土镍矿废渣的催化剂的制备过程，无三废产生、工艺简单、经济可行且绿色环保。而且，本发明制备的水体COD降解催化剂应用性能优异，加入少量催化剂，臭氧降解COD去除率40min可超90％，而同等条件下不加催化剂去除率仅为65％，效率提升超38％。

Description

一种基于红土镍矿废渣的催化剂、制备方法及其在COD降解的 应用

技术领域

本发明属于工业废渣资源化利用及水体治理领域，具体涉及一种基于红土镍矿废渣的催化剂、制备方法及其在COD降解的应用。

背景技术

红土镍矿是含镍的橄榄石，在热带或亚热带地区，经过大规模的长期风化淋滤变质而成，由铁、铝、硅等含水氧化物组成的疏松黏土状矿石，由于铁的氧化，矿石呈红色，所以被称为红土镍矿。红土镍矿可作为镍铁合金之生产原料，而镍铁合金则可广泛运用于不锈钢，合金钢与有色金属等领域。中国主要从印度尼西亚、菲律宾等国进口红土镍矿，据统计中国2013年进口总量达7100万余吨，目前基于红土镍矿冶炼在福建沿海一带已形成年产量近千万吨的不锈钢加工企业集群。

镍矿冶炼常见的火法冶金工艺，如回转窑(RK)－矿热炉(EF)工艺，是世界范围内成熟的利用红土镍矿冶炼镍铁的火法冶金技术，其主要工艺流程如下：1)干燥脱水，红土镍矿经自然风干一段时间后，进入干燥窑，在热风作用下，红土矿含水率由35％降低至20％～25％；同时产生集尘灰，经静电除尘设备回收后，送入造球车间进行造球。2)回转炉初炼，红土矿、集尘球再配以石灰石、无烟煤等，被一同送入回转窑，此处经烘干、加热、还原、焙烧等工序，制成约800℃的镍渣。3)矿热炉冶炼，镍渣由热料罐送入矿热炉炉顶料仓，然后再根据工艺要求通过不同下料管分配到矿热炉内。矿热炉为密闭式结构，自焙电极，埋弧冶炼，还原并熔分镍铁水和炉渣，炉渣经水淬处理后运至堆放场堆放。4)合金成型，镍铁水经铸铁机，成型冷却后即为最终产品——粗制镍铁，其含镍量一般为10％～18％，可直接用于不锈钢生产。

采用火法工艺冶炼红土镍矿，年产上百万吨不锈钢则伴生上百万吨的镍矿废渣(即火法冶炼后的炉渣)，而企业目前一般采取大规模堆放于露天场所的措施，未有有效的方法对镍矿冶炼后的炉渣进行进一步处置或二次利用。大规模囤放不仅对周边水体土壤具有极大的污染隐患，也占用大量的土地资源，如何实现镍矿废渣高效利用且资源化利用显得尤为迫切且重要。

在已报道的红土镍矿废渣综合利用文献中，主流利用途径仍是作为建筑用材原料，用于制作砖、水泥、混凝土、陶粒、玻璃等。

东南大学在2013年11月27日CN103408277A中将镍渣直接利用制成免烧砖，采用镍渣51.1～67.4份、粉煤灰8.5～25份、石灰8.4～8.7份、水泥0.3～12.9份、水13.8～15.3份均匀拌和后利用模压成型工艺成型，通过蒸汽养护或自然养护制得镍渣砖。

如山东理工大学在2016年12月7日CN106187043B中报道了一种过滤型活性碳镍渣制备多孔集水海绵砖的方法，将10～20wt％配料水泥，45～65wt％镍渣开孔空心微珠，5～15wt％的硅酸钠，3～10wt％粉煤灰，0.5～3.0wt％聚乙烯醇高吸水树脂纤维和10～30wt％活性碳混合均匀，再以0.5～0.7的水灰比调浆，加入混合料总重量为0.2～1.0％的铝粉膏，形成多孔膨胀吸水浆液，将浆液搅拌均匀倒入海绵砖压制机的试模中，经刮平、压制、脱模、晾干，制成多孔集水海绵砖。

如盐城市国泰混凝土有限公司在2017年3月16日CN107804983A中公开了一种富硅镁质镍渣抗冻水泥及其制备方法，该发明采用70～90份普通硅酸盐水泥、10～30份含富硅镁质镍渣掺合料、1～5份二水石膏粉混合，利用石灰激发作用，利用镁质组分减少混凝土的有害孔数量，获得了抗冻性水泥。

如扬州大学在2015年4月1日CN104478368B中将镍渣复配制成了一种耐磨混凝土，其将水泥270～420份、镍渣粗骨料210～440份、镍渣细骨料250～500份、镍渣粉20～50份、粉煤灰35～75份、水150～190份、砂320～500份、石子740～1176份、减水剂1.8～9份复配制得，混凝土具有很好的耐磨性能、工作性能良好、抗折、抗压强度高。

如福建省建筑工程质量检测中心有限公司在2016年6月15日CN105669163B中提供了一种镍渣粉烧制的轻质高强陶粒及其制备工艺，将55～65份高岭土尾矿、20～30份镍渣粉和5～25份铝厂污泥混合，进行粉磨过筛；掺入高岭土尾矿、镍渣粉和铝厂污泥混合料总质量10～20％的活性炭，混合均匀，加水搅拌并成型成预设尺寸的陶粒生料；将陶粒生料置于高温炉中，设定温度为1000℃～1100℃，保温时间10～20min，即完成烧结降温制得成品。

如盐城工学院于2016年1月27日CN105271779B中公开了一种镍渣泡沫玻璃及其制备方法，其采用20-50份镍渣、35-55份废玻璃、3-7份发泡剂、1-5份助溶剂为配方，经破碎清洗等前处理，经湿磨、过滤干燥后进模具模压成型并进一步干燥入高温窑炉中煅烧后冷却即得到泡沫玻璃，该玻璃导热系数低、吸水率低，具有较高的抗压强度，性能优异。

由上可知，红土镍矿废渣制成砖、水泥、混凝土、陶粒、玻璃等建筑材料时在材料占比可达20～90％，利用处置率高，是一条较为可行也有效的技术途径。不过考虑到建材自身价格均较为低下，而废渣运输、存放以及加工等成本，建材成品的利润空间无法支撑废渣的大规模远距离输运，废渣仅适宜就近利用，大规模利用受地域远近限制性强。为此，基于红土镍矿冶炼废渣开发出更高价值的产品，可开辟一条技术可行、经济上更具有竞争力的资源化利用途径。

针对高价值产品的开发，目前文献和专利较少报道，其中福州大学在2017年5月24日CN106710721A中报道了一种Ag包裹镍渣导电粉体的制备方法，其以工业废弃物—镍渣为载体，银盐为前驱体，加入油酸形成均匀的油酸盐包裹体，然后在保护气氛中550～650℃热分解得到Ag包裹镍渣导电粉体，制得银颗粒尺寸小于100nm，具有良好的导电性能。从原理来看，是将镍渣作为整体利用，未针对其内部某一组分进行利用，即将简单地将镍渣替换银浆粉体传统的基材使用，缺乏针对性地利用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明将围绕红土镍矿冶炼废渣，开发出一类有效的COD催化降解材料即COD降解催化剂(COD即化学需氧量，为水体重要指标，其数值代表水体受还原性物质污染的程度，而还原性物质常为有机物，故COD也常直接用于水体有机污染的代名词)，提出相应可行且有效的制备方法，不仅将开拓一条新的红土镍矿废渣的资源利用化途径，而且也适应了水处理日益增大的催化剂市场需求，可获得极好的社会效益和经济效益。

本发明的目的在于提供一种基于红土镍矿废渣的催化剂，旨在高比例利用红土镍矿废渣，所用原料多孔黏土、铁锰盐等廉价原料，成本低，处理效果好。

本发明的另一目的，在于提供一种基于红土镍矿废渣的催化剂的制备方法，绿色环保无污染。

本发明还有一个目的在于提供一种基于红土镍矿废渣的催化剂在COD降解的应用，以臭氧作为氧化剂，加入上述基于红土镍矿废渣的催化剂，催化剂使用量少，水体COD去除率可超90％，而同等条件下不加催化剂去除率仅为65％，去除效率提升超38％。

本发明具体技术方案如下：

本发明提供的一种基于红土镍矿废渣的催化剂，由以下重量份原料制成：

40～60份红土镍矿废渣、30～50份天然多孔黏土、6～20份Fe和/或Mn的前驱体盐、3～5份无机粘结剂、1～5份有机粘结剂、30～50份去离子水。

本发明提供的一种基于红土镍矿废渣的催化剂的制备方法，包括以下步骤：

1)干混：按重量份，称取40～60份的红土镍矿废渣、30～50份的天然多孔黏土和6～20份Fe和/或Mn的前驱体盐，真空吸入混料机中混料，得混合干粉；

2)湿混：按重量份，称取3～5份的无机粘结剂、1～5份的有机粘结剂和30～50份的去离子水，混合，配置成胶液，加入到步骤1)混合干粉中，充分搅拌混料，得湿泥料；

3)练泥：将步骤2)制得的湿泥料，放入练泥机中常温练泥，再进入真空练泥中练泥；

4)搓丸成型：练泥后的泥料于搓丸机中制成球形颗粒；

5)烘干焙烧：成型后的球粒经烘干、焙烧，冷却至常温，即得基于红土镍矿废渣的催化剂。

步骤1)中所述混料，时间为0.5～1h；

步骤1)中所述红土镍矿废渣，主要元素折合氧化含量为：450～530g/kg SiO₂、200～250g/kg MgO、50～70g/kg Fe₂O₃、30～40g/kg Al₂O₃、2～6g/kg MnO₂、0.6～2g/kg NiO，粒度需研磨至100～200目。其中Fe、Mn、Ni等元素可提供一定的催化活性组分，Si、Al等元素可作为催化剂载体骨架。

步骤1)中所述天然多孔黏土，由坡缕石、蒙脱石或海泡石的一种或多种组成，粒度均为200～300目。多孔黏土主要功能是与镍矿废渣一起形成催化剂基材，并与致密性废渣形成互补，其多孔性及巨大比表面积可提升活性组分的分散度，并且丰富的孔道在COD降解反应中可提供污染物的富集场所。

步骤1)中所述Fe和/或Mn的前驱体盐，由氢氧化铁、五水草酸铁、碳酸锰、草酸锰或氢氧化锰的一种或几种混合物组成，粒度为100～200目。该前驱体盐在焙烧过程中不会有SO₂、NO_x污染性气体排放，且可生成高活性的Fe、Mn氧化物，是COD降解催化剂的主要活性成分。

步骤2)中所述混料，时间为0.5～1h；

步骤2)中所述的无机粘结剂，为碱性硅溶胶，pH为8～11，SiO₂含量为25％～50％。硅溶胶自有的碱度也利于废渣中Si、Al的溶出及反应，在后续焙烧条件下，可有效增强粉体之间的黏结性提高催化剂成品强度，并构建微碱性的环境，利于提升催化剂活性。

步骤2)中所述有机粘结剂，由羧甲基纤维素钠、羟丙基纤维素钠或甲基纤维素钠的一种或几种组成。有机黏结剂用于增强材料成型过程中各物料之间的连接性，协同无机黏结剂获得高强度的催化剂成品，并通过焙烧留下一定的烧失孔，利于COD污染物在催化剂上的富集及迁移。

步骤3)中所述常温练泥，时间为0.5～1h；

步骤3)中所述真空练泥，时间为0.5～1h；

步骤4)中具体为：将步骤3)练泥后的泥料于搓丸机中制出的球粒，直径为3～6mm；

步骤5)中具体为：成型球粒装入匣钵内，于辊道窑中110～120℃干燥2～3h，然后，逐段升温至550～750℃，保温焙烧1～2h，冷却至常温，即得基于红土镍矿废渣的催化剂。

本发明提供的一种基于红土镍矿废渣的催化剂在COD降解的应用，应用方法为：所述催化剂加入水体中，以臭氧作为氧化剂，处理40min，催化剂用量为水量的1/50～1/20，投加臭氧与处理的COD质量比1.2～3：1，COD去除率超90％。

具体处理方法及效果为：处理腐殖质模拟的COD浓度为300～500mg/L的污染废水，废水体积200mL，臭氧给料4mg/min条件下，装所述基于红土镍矿废渣的催化剂5g，40min的COD去除率可超90％，而同等条件下不加催化剂COD去除率仅为65％，COD去除效率提升超38％。模拟测试时，所述基于红土镍矿废渣的催化剂由3～6mm成型球粒破碎至30～40目使用。

本发明中，红土镍矿冶炼废渣因原矿构成及冶炼工艺，其常富含Si、Mg、Fe、Al、Ca、Mn、Ni等，其中Fe、Mn、Ni是常见催化氧化功能活性组分，Si、Al等是常见催化剂的载体构成组分，因此基于红土镍矿废渣自有的成份进行利用，将其制成高价值催化剂是一种切实可行的途径。

与现有技术相比，本发明提供的基于红土镍矿废渣的催化剂及其制备工艺，具备以下优点：

(1)提供了一种红土镍矿废渣资源化利用全新途径，所用原料多孔黏土、铁锰盐等皆可大量廉价供应，催化剂制备过程无三废产生，工艺简单、经济可行、绿色环保。

(2)该工艺对红土镍矿废渣利用量大，可占催化剂重量的40～60％。

(3)该催化剂由于多孔黏土及碱性硅溶胶的加入，以及后续的焙烧工艺，制得的催化剂无重金属污染风险，按HJ/T 300-2007方法浸出毒害元素浓度皆低于《GB 14848-93地下水质量标准》的Ⅲ类限值。

(4)本发明制备的水体COD降解催化剂使用性能优异，在设定反应条件下，加入少量催化剂COD去除率可超90％，而同等条件下不加催化剂40min去除率仅为65％，去除效率提升超38％。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明。

本发明下述实施例及对比例所用红土镍矿废渣，主要元素折合相应氧化物含量为：520g/kg SiO₂、240g/kg MgO、57g/kg Fe₂O₃、35g/kg Al₂O₃、5g/kg MnO₂、0.8g/kg NiO。

实施例1

一种基于红土镍矿废渣的催化剂的制备方法，包含以下步骤：

1)干混：称取100目红土镍矿废渣50kg、200目坡缕石40kg、200目蒙脱石5kg，100目氢氧化铁10.71kg，吸入混料机中，搅拌混料0.5h，得混合干粉；

2)湿混：称取4kg的碱性硅溶胶(SiO₂含量30％)、3kg羧甲基纤维素钠与40kg的去离子水配置成胶液，加入到步骤1)混合干粉中，充分搅拌混料1h，得湿泥料；

3)练泥：将步骤2)获得的湿泥料，放入练泥机中常温练泥0.5h后，再进入真空练泥中练泥0.5h；

4)搓丸成型：将练泥后的泥料于搓丸机中制出直径6mm的球；

5)烘干焙烧：搓好的球粒装入匣钵，于辊道窑中115℃±5℃干燥3h，0.5h逐段升温至650℃±5℃，此温度下保温焙烧1.5h，冷却至常温，即得基于红土镍矿废渣的催化剂。

本实施例制得的催化剂测试其COD降解性能：在废水COD浓度312mg/L(腐殖质模拟)，废水体积200mL，臭氧给料20mg/L，臭氧流速200mL/min,上述制备的催化剂5g(破碎至30～40目)，40min去除率为90.77％，而同等条件下不加催化剂40min去除率仅为65.03％。

实施例2

一种基于红土镍矿废渣的催化剂的制备方法，包含以下步骤：

1)干混：称取100目红土镍矿废渣50kg、300目坡缕石40kg、300目海泡石5kg，200目氢氧化铁7.50kg，200目五水草酸铁5.83kg，吸入混料机中，搅拌混料0.5h，得混合干粉；

2)湿混：称取3kg的碱性硅溶胶(SiO₂含量30％)、3kg甲基纤维素钠与40kg的去离子水配置成胶液，加入到步骤1)混合干粉中，充分搅拌混料1h，得湿泥料；

3)练泥：将步骤2)获得的湿泥料，放入练泥机中常温练泥0.5h后，再进入真空练泥中练泥0.5h；

4)搓丸成型：将练泥后的泥料于搓丸机中制出直径5mm的球；

5)烘干焙烧：搓好的球粒装入匣钵，于辊道窑中115℃±5℃干燥3h，0.5h逐段升温至620℃±5℃，此温度下保温焙烧1.5h，冷却至常温，即得基于红土镍矿废渣的催化剂。

本实施例制得的催化剂测试其COD降解性能：在废水COD浓度306mg/L(腐殖质模拟)，废水体积200mL，臭氧给料20mg/L，臭氧流速200mL/min,催化剂5g(破碎至30～40目)，40min去除率为92.48％，而同等条件下不加催化剂40min去除率仅为65.15％。

实施例3

一种基于红土镍矿废渣的催化剂的制备方法，包含以下步骤：

1)干混：称取200目红土镍矿废渣50kg、300目坡缕石40kg、300目海泡石10kg，200目五水草酸铁5.83kg、200目草酸锰9.87kg，吸入混料机中，搅拌混料0.5h，得混合干粉；

2)湿混：称取5kg的碱性硅溶胶(SiO₂含量30％)、4kg羟丙基纤维素钠与40kg的去离子水配置成胶液，加入到步骤1)混合干粉中，充分搅拌混料1h，得湿泥料；

3)练泥：将步骤2)获得的湿泥料，放入练泥机中常温练泥0.5h后，再进入真空练泥中练泥0.5h；

4)搓丸成型：将练泥后的泥料于搓丸机中制出直径3mm的球；

5)烘干焙烧：搓好的球粒装入匣钵，于辊道窑中115℃±5℃干燥3h，0.5h逐段升温至640℃±5℃，在此温度下保温焙烧1.5h，冷却至常温，即得基于红土镍矿废渣的催化剂。

本实施例制得的催化剂测试其COD降解性能：在废水COD浓度302mg/L(腐殖质模拟)，废水体积200mL，臭氧给料20mg/L，臭氧流速200mL/min,催化剂5g(破碎至30～40目)，40min去除率为94.66％，而同等条件下不加催化剂40min去除率仅为65.17％。

实施例4

一种基于红土镍矿废渣的催化剂的制备方法，包含以下步骤：

1)干混：称取200目红土镍矿废渣40kg、200目坡缕石40kg、200目海泡石10kg，200目氢氧化铁4.02kg、200目碳酸锰3.97kg，吸入混料机中，搅拌混料0.5h，得混合干粉；

2)湿混：称取3kg的碱性硅溶胶(SiO₂含量30％)、3kg羧甲基纤维素钠与40kg的去离子水配置成胶液，加入到步骤1)混合干粉中，充分搅拌混料1h，得湿泥料；

3)练泥：将步骤2)得的湿泥料，放入练泥机中常温练泥0.5h后，再进入真空练泥中练泥0.5h；

4)搓丸成型：将练泥后的泥料于搓丸机中制出直径6mm的球；

5)烘干焙烧：搓好的球粒装入匣钵，于辊道窑中115℃±5℃干燥3h，0.5h逐段升温至700℃±5℃，此温度下保温焙烧1.5h，冷却至常温，即得基于红土镍矿废渣的催化剂。

本实施例制得的催化剂测试其COD降解性能：在废水COD浓度332mg/L(腐殖质模拟)，废水体积200mL，臭氧给料20mg/L，臭氧流速200mL/min,催化剂5g(破碎至30～40目)，40min去除率为90.22％，而同等条件下不加催化剂40min去除率仅为65.01％。

实施例5

一种基于红土镍矿废渣的催化剂的制备方法，包含以下步骤：

1)干混：称取200目红土镍矿废渣40kg、300目坡缕石40kg、300目蒙脱石5kg，200目氢氧化铁3.75kg、200目氢氧化锰4.09kg，吸入混料机中，搅拌混料0.5h，得混合干粉；

2)湿混：称取3kg的碱性硅溶胶(SiO₂含量30％)、2kg羧甲基纤维素钠与30kg的去离子水配置成胶液，加入到步骤1)混合干粉中，充分搅拌混料1h，得湿泥料；

3)练泥：将步骤2)获得的湿泥料，放入练泥机中常温练泥0.5h后，再进入真空练泥中练泥0.5h；

4)搓丸成型：将练泥后的泥料于搓丸机中制出直径3mm的球；

5)烘干焙烧：搓好的球粒装入匣钵，于辊道窑中115℃±5℃干燥3h，0.5h逐段升温至630℃±5℃，此温度下保温焙烧1.5h，冷却至常温，即得基于红土镍矿废渣的催化剂。

将本实施例制得的催化剂测试其COD降解性能：在废水COD浓度308mg/L(腐殖质模拟)，废水体积200mL，臭氧给料20mg/L，臭氧流速200mL/min,催化剂5g(破碎至30～40目)，40min去除率为95.04％，而同等条件下不加催化剂40min去除率仅为65.11％。

对比例1

一种红土镍矿废渣不添加外源活性Fe、Mn物种制取COD降解催化剂的制备方法，包含以下步骤：

1)干混：称取200目红土镍矿废渣50kg、200目坡缕石35kg、200目蒙脱石5kg，吸入混料机中，搅拌混料0.5h，得混合干粉；

2)湿混：称取5kg的碱性硅溶胶(SiO₂含量30％)、3kg羟丙基纤维素钠与35kg的去离子水配置成胶液，加入到步骤1)混合干粉中，充分搅拌混料1h，得湿泥料；

3)练泥：将步骤2)获得的湿泥料，放入练泥机中常温练泥0.5h后，再进入真空练泥中练泥0.5h；

4)搓丸成型：将练泥后的泥料于搓丸机中制出直径6mm的球；

5)烘干焙烧：搓好的球粒装入匣钵，于辊道窑中115℃±5℃干燥3h，0.5h逐段升温至700℃±5℃，此温度下保温焙烧1.5h，冷却至常温，即得未添加外源Fe、Mn物种以红土镍矿废渣制取的COD降解催化剂。

本对比例制得的催化剂测试其COD降解性能：在废水COD浓度308mg/L(腐殖质模拟)，废水体积200mL，臭氧给料20mg/L，臭氧流速200mL/min,催化剂5g(破碎至30～40目)，40min去除率为72.08％，而同等条件下不加催化剂40min去除率仅为65.11％。

对比例2

一种红土镍矿废渣添加少量外源活性Fe、Mn物种制取COD降解催化剂的制备方法，包含以下步骤：

1)干混：称取100目红土镍矿废渣50kg、200目坡缕石35kg、200目蒙脱石5kg、100目Fe₂O₃粉2kg、100碳酸锰3kg，吸入混料机中，搅拌混料0.5h，得混合干粉；

2)湿混：称取4kg的碱性硅溶胶(SiO₂含量30％)、3kg羧甲基纤维素钠与35kg的去离子水配置成胶液，加入到步骤1)混合干粉中，充分搅拌混料1h，得湿泥料；

3)练泥：将步骤2)获得的湿泥料，放入练泥机中常温练泥0.5h后，再进入真空练泥中练泥0.5h；

4)搓丸成型：将练泥后的泥料于搓丸机中制出直径3mm的球；

5)烘干焙烧：搓好的球粒装入匣钵，于辊道窑中115℃±5℃干燥3h，0.5h逐段升温至650℃±5℃，此温度下保温焙烧1.5h，冷却至常温，即得红土镍矿废渣制取的COD降解催化剂。

本对比例制得的催化剂测试其COD降解性能：在废水COD浓度308mg/L(腐殖质模拟)，废水体积200mL，臭氧给料20mg/L，臭氧流速200mL/min,催化剂5g(破碎至30～40目)，40min去除率为80.08％，而同等条件下不加催化剂40min去除率仅为65.11％。

上述参照实施例对一种红土镍矿冶炼废渣制取水体COD降解催化剂的方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于红土镍矿废渣的催化剂，其特征在于，所述催化剂由以下重量份原料制成：

40～60份红土镍矿废渣、30～50份天然多孔黏土、6～20份Fe和/或Mn的前驱体盐、3～5份无机粘结剂、1～5份有机粘结剂、30～50份去离子水。

2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，步骤1)中所述红土镍矿废渣，主要元素折合氧化含量为：450～530g/kg SiO₂、200～250g/kg MgO、50～70g/kg Fe₂O₃、30～40g/kgAl₂O₃、2～6g/kg MnO₂、0.6～2g/kg NiO。

3.一种权利要求1或2所述的基于红土镍矿废渣的催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

1)干混：按重量份，称取40～60份的红土镍矿废渣、30～50份的天然多孔黏土和6～20份Fe和/或Mn的前驱体盐，真空吸入混料机中混料，得混合干粉；

2)湿混：按重量份，称取3～5份的无机粘结剂、1～5份的有机粘结剂和30～50份的去离子水，混合，配置成胶液，加入到步骤1)混合干粉中，充分搅拌混料，得湿泥料；

3)练泥：将步骤2)制得的湿泥料，放入练泥机中常温练泥，再进入真空练泥中练泥；

4)搓丸成型：练泥后的泥料于搓丸机中制成球形颗粒；

5)烘干焙烧：成型后的球粒经烘干、焙烧，冷却至常温，即得基于红土镍矿废渣的催化剂。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述天然多孔黏土，由坡缕石、蒙脱石或海泡石的一种或多种组成。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述Fe和/或Mn的前驱体盐，由氢氧化铁、五水草酸铁、碳酸锰、草酸锰或氢氧化锰的一种或几种混合物组成。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述的无机粘结剂，为碱性硅溶胶，pH为8～11，SiO₂含量为25％～50％。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述有机粘结剂，由羧甲基纤维素钠、羟丙基纤维素钠或甲基纤维素钠的一种或几种组成。

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤4)中具体为：将步骤3)练泥后的泥料于搓丸机中制出的球粒，直径为3～6mm。

9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤5)中具体为：成型球粒装入匣钵内，于辊道窑中110～120℃干燥2～3h，然后，逐段升温至550～750℃，保温焙烧1～2h，冷却至常温，即得基于红土镍矿废渣的催化剂。

10.一种权利要求3-9任一项所述制备方法得到的基于红土镍矿废渣的催化剂在COD降解的应用，其特征在于，具体应用方法为：所述催化剂加入水体中，以臭氧作为氧化剂，处理40min，催化剂用量为水量的1/50～1/20，投加臭氧与处理的COD质量比1.2～3：1，COD去除率超90％。