[发明专利]一种以含铁冶金尘泥为主要原料制备Fe2O3/Al2O3载氧体的方法

说明书

技术领域

本发明属于固体废弃物利用技术领域，具体涉及一种以含铁冶金尘泥为主要原料制备Fe₂O₃/Al₂O₃载氧体的方法。

背景技术

Fe₂O₃/Al₂O₃载氧体是化学链燃烧动力系统中一种新型载氧体材料，与其它载氧率低、易受硫化物污染以及对环境造成重金属污染等载氧体相比，由于其具有较高的传氧能力和还原反应速率，并且在循环周期内保持了良好的反应性，不易产生二次污染等优点，因而成为当前以金属氧化物(Fe、Ni、Cu、Co、Mn等)为代表的载氧体的研究热点。据文献报道，目前Fe₂O₃/Al₂O₃载氧体的制备主要集中在两个方面，一方面是利用一次资源制备并进行性能研究，代表性的如铁矿石，此外成分中含有Fe₂O₃和Al₂O₃的铝土矿也适于制备Fe₂O₃/Al₂O₃载氧体；另外一方面是采用化学试剂合成工艺制备Fe₂O₃/Al₂O₃载氧体，也具有较好的反应性和耐烧结性。经检索，目前国内外基于试验研究和商业化的Fe₂O₃/Al₂O₃载氧体材料都是以化学试剂或一次矿产资源为原材料制备的，基于含铁冶金尘泥制备Fe₂O₃/Al₂O₃载氧体的技术尚未见报道。

冶金尘泥是钢铁工业主要废弃物之一，一般为钢产量的0.5％～2％，主要来自于钢铁冶炼各工序的除尘和废水治理工艺，种类包括高炉瓦斯灰(泥)、转炉污泥、电(转)炉除尘灰、冷(热)轧污泥等，除含有大量的Fe(30％～60％)外，还含有Ca、Al、Si、Mg等以及多种少量、微量过渡金属元素(Zn、Mn、Ni、Mo、V及Cr等)，是一种价值很高的冶金二次资源。这些收集到的冶金尘泥如果利 用不当，不仅浪费了宝贵的二次资源，还会造成严重的环境污染。目前，关于含铁冶金尘泥最普遍的利用途径是返回钢铁生产以回收其中的Fe，然而，由于各种冶金尘泥产生的条件不同，其成分和特性差异较大，大量返回钢铁生产不仅带来配料困难，而且导致有害元素恶性循环富集。而将尘泥用于制备建筑陶瓷材料虽然实现了尘泥的大宗量利用，但属于粗放型利用，未能物尽其用的利用该类尘泥中有价组分及宝贵的微量元素资源，使之不能体现其高附加值。

含铁冶金尘泥中的Fe和Al正是制备Fe₂O₃/Al₂O₃载氧体所需的主体元素。这些元素在尘泥中均以氧化物形式存在，可以通过溶胶凝胶的方法在尘泥酸解液中形成Fe-Al的共沉淀物，而且其在尘泥组织中的走向、沉淀等动力学行为受相应的物理化学条件支配，Fe-Al的成分是可控的。此外，尘泥中的Fe-Al的量比满足制备Fe₂O₃/Al₂O₃载氧体对两种元素量的要求。因此，含铁冶金尘泥具备元素提取、沉淀分离并用以制备Fe₂O₃/Al₂O₃载氧体的基础。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种以含铁冶金尘泥为主要原料制备Fe₂O₃/Al₂O₃载氧体的方法，以期克服制备Fe₂O₃/Al₂O₃载氧体的原料单纯依赖化学试剂的局限，为钢铁冶金尘泥资源高附加值利用提供新途径。

为了解决以上技术问题，本发明是通过以下技术方案予以实现的。

本发明提供了一种以含铁冶金尘泥为主要原料制备Fe₂O₃/Al₂O₃载氧体的方法，该方法具体步骤如下：