[发明专利]一种促进亚硫酸镁氧化成硫酸镁的催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，特别涉及一种促进亚硫酸根氧化的催化剂及其制备方法，适用于亚硫酸盐氧化成硫酸盐的制备方法。

背景技术

在氧化镁湿法烟气脱硫中产生的副产物为亚硫酸镁和硫酸镁，硫酸镁可以作为化工原料和农作物肥料，应用广泛，而亚硫酸镁直接应用的范围和用量都很有限。将亚硫酸镁氧化成硫酸镁可以有效回收这部分资源，实现亚硫酸镁深加工，提升其应用价值。亚硫酸镁氧化制取硫酸镁多采用曝气搅拌供氧，氧利用率低，氧化不充分，特别是当溶液中硫酸镁含量达到较高的浓度(约15％)后，氧利用率和氧化效果都明显下降，要实现硫酸镁浓度进一步提高需要的氧量和能耗都大大增加。15％的硫酸镁溶液要进行蒸发提浓等后续处理，所需要的能耗巨大，其生产成本甚至高于传统的氧化镁和浓硫酸反应生产硫酸镁工艺。在这种情况下，如何在充氧氧化环节进一步提高氧利用率，提高溶液中硫酸镁的浓度就成为脱硫副产物深度加工利用的关键。目前仅在亚硫酸根氧化的影响因素研究中有涉及到关于某些金属离子对亚硫酸根氧化的影响研究，还没有催化剂在亚硫酸根氧化上的应用。目前，对催化剂的研究很多，大多集中于有机物质的化学制取反应。对于无机催化剂，现有氧化铝、氧化铁具有作为催化剂的特性，氧化铝是活性好，比表面积大，微孔结构的固体材料，氧化铁具有活性，作为主体成分的催化剂具有较好的应用效果，但尚未应用于促进亚硫酸根氧化成硫酸盐的场合。

发明内容

本发明的目的是，研制一种以氧化铝、氧化铁为主体成分的催化剂，在处理亚硫酸盐氧化成硫酸盐的工艺过程，进一步提高亚硫酸盐的氧化速度，提高氧利用率，降低能耗，节约生产硫酸盐的成本。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种促进亚硫酸镁氧化成硫酸镁的催化剂，由活性粉体材料组成，以氧化铝、氧化铁为主体成分，以氧化锰、五氧化二矾、氧化铜、氧化钴及其它金属盐为助剂，其化学组成(重量％)为：氧化铝40％～70％，氧化铁10％～50％，氧化锰1.2％～4.5％，五氧化二钒0.8％～2％，氧化铜0.2％～3.2％，氧化钴0.1％～4.5％，其它金属盐0％～8％。

催化剂的其它金属盐是指铝、铁、锰、铜、钴、钼、稀有元素的硫酸盐或氯化物中的一种或数种。

本催化剂中氧化铝与氧化铁的比值(Al³⁺/Fe³⁺)为0.8～7。

本催化剂的制备方法采用混合法制造成粒，制取催化剂包括以下步骤；

将催化剂的化学组成(重量％)：氧化铝40％～70％，氧化铁10％～50％，氧化锰1.2％～4.5％，五氧化二钒0.8％～2％，氧化铜0.2％～3.2％，氧化钴0.1％～4.5％，其它金属盐0％～8％，破碎成粉，混合均匀，直接添加到亚硫酸镁溶液中；

加入少量的水和粘合剂，粘合剂是铝溶胶、硅溶胶和硝酸中的一种或多种，制成混合物。

将混合物通过压片、滚球或挤条成型，120℃下烘干，制得催化剂颗粒。

本催化剂在促进亚硫酸镁氧化成硫酸镁的使用方法是：往亚硫酸镁浆液中加入0.25g/L～1g/L的催化剂，温度控制在30℃～70℃之间，pH值控制在4～7，鼓入空气充氧4～10小时，可使浆液中硫酸镁的质量浓度提高到24％以上，亚硫酸镁氧化率70％～100％。

本发明的催化剂的积极效果是，解决了在氧化镁湿法烟气脱硫产生的副产物溶液中硫酸镁含量达到较高浓度后的亚硫酸镁进一步氧化成硫酸镁的难题，能显著提高亚硫酸镁的氧化速度和氧利用率。抗毒性好，在多种条件下实验，催化效果基本没有减弱。催化剂进入液相后仍然具有催化作用。

催化剂能显著提高亚硫酸镁的氧化速度和氧利用率的实验条件如下：取1000ml蒸馏水，采用空气供应量4L/min的充氧泵供氧，缓慢加入亚硫酸镁500g，通过分析清液中硫酸镁的含量比较催化剂促进亚硫酸镁氧化的效果，对比见下表1：

表1