[发明专利]基于钢渣的SCR脱硝催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种用于烟气脱硝催化技术领域的方法，具体是一种基于钢渣的SCR脱硝催化剂及其制备方法。

背景技术

氮氧化物是主要的大气污染物之一。据有关部门统计，2010年中国NOx排放量为1852万吨，比2006年增长了22%，而我国以煤炭为主的能源结构导致氮氧化物的排放总量长期居高不下。同时2011年新颁布的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011）已开始实施，要求新建机组从2012年1月1日开始、现有机组从2014年7月1日开始执行100mg/Nm³的氮氧化物污染物排放限值。所以控制氮氧化物的排放已成为“十二五”环境保护工作的重中之重。要使烟气达到愈加严格的排放标准，在通过烟气再循环、分段送风、再燃烧技术、低NOx燃烧等技术控制燃烧过程中NOx生成的基础上，还需采用燃烧后脱硝技术。燃烧后脱硝技术中的选择性催化还原（Selective Catalytic Reduction，SCR）技术是目前脱硝效果最好的成熟技术，脱硝效率可达90％以上。

SCR技术是指还原剂(NH₃、尿素)在金属催化剂作用下，选择性地与NOx反应生成N₂和H₂O，该技术的核心是催化剂。现有的SCR催化剂可分为三类：贵金属催化剂、分子筛催化剂和金属氧化物催化剂。贵金属催化剂造价昂贵，易发生氧抑制和硫中毒；分子筛催化剂的催化活性主要表现在中高温区，实际应用中存在水抑制及硫中毒问题；过渡金属氧化物负载型催化剂在富氧条件下、以NH3为还原剂的SCR反应中表现出了较好的催化活性，应用普遍的是以TiO₂为载体的V₂O₅/WO₃及MoO₃催化剂。

然而，目前掌握SCR催化剂生产技术的主要是国外几家公司，如丹麦托普索、日本触媒化成等。国内的催化剂生产厂商也只是引进国外的技术，SCR催化剂生产技术尚未能实现国产化，并且SCR催化剂制造成本高，也阻碍了其广泛的应用。因此，寻求廉价的SCR催化剂成为必要。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种基于钢渣的SCR脱硝催化剂及其制备方法，固体钢渣为原料，通过简单工艺将其中的活性成分活化，就可得到新型的脱硝催化剂，无需通过浸渍法添加活性组分，从而简化了制备工艺；制备得到的催化剂能在150-250°C达到较高的NO脱除率。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种基于钢渣的SCR脱硝催化剂，该催化剂中各组分的质量比为CaO：Fe₂O₃：SiO₂：MgO：MnO：Al₂O₃：TiO₂：V₂O₅：Cr₂O₃：P₂O₅：SrO：SO₃：NbO=1：(1.6～4.9)：(0.8～1.6)：(0.3～0.5)：(0.1～0.5)：(0.06～0.08)：(0.03～0.04)：(0.0009～0.009):(0.01～0.07)：(0.05～0.09)：(0～0.0007)：(0.007～0.03)：(0.0007～0.003)。

所述的催化剂的表面积为4.8174～54.6885m²/g，平均孔径在64-110nm。

本发明涉及上述催化剂的制备方法，以固体冶金钢渣为原料，经酸洗干燥后制成。

所述的固体冶金钢渣富含金属组分，其主要成分是CaO、Fe₂O₃、SiO₂，同时还含有一定量的Mg、Mn、Al、Fe、Ti等金属活性成分。

所述的固体冶金钢渣经破碎、筛分处理，其粒径为0.25～2mm。

所述的酸洗是指：在70-90℃恒温水浴中用硝酸酸洗1h，其中：硝酸∶固体冶金钢渣=5mL∶1g，酸洗后再用去离子反复水洗至中性。

所述的干燥是指：置于马弗炉内200-400℃下干燥3h。

所述的酸洗温度为70°C，干燥温度为400°C。

本发明涉及一种上述催化剂的用途，将该催化剂用于烟气脱硝的SCR催化剂。