[发明专利]一种钢渣载氧体的制备方法

说明书

本发明涉及化学链燃烧系统中载氧体的制备技术领域，更具体而言，涉及一种钢渣载氧体的制备方法。载氧体以钢渣作为主体原料，通过干燥、破碎及硫酸化后得到具有高载氧量、高反应性、不结团的钢渣载氧体。本发明具有制备方法简单、制得的载氧体价格低廉、载氧能力高、反应性能优异等优点。本发明提供一种具有工业潜力的钢渣载氧体制备方法，克服当前载氧体的载氧量低、成本高等问题，实现钢渣的大量利用，避免占用大量土地，造成环境的污染。

技术领域

本发明涉及化学链燃烧系统中载氧体的制备技术领域，更具体而言，涉及一种利用钢渣制备化学链燃烧载氧体的方法。

背景技术

由于化石燃料的大量使用，CO₂等温室气体排放量剧增。中国承诺将于2030年左右使二氧化碳排放达到峰值并争取尽早实现。因此，减排CO₂对我国具有重要意义。传统燃烧方式产生的烟气中CO₂浓度只占10%-14%，制约了烟气中CO₂的利用和消纳。目前主流的CO₂捕集技术包括燃烧前捕集、燃烧中捕集和燃烧后捕集，尽管能够实现CO₂的回收，但需要消耗大量的能源，导致减排成本太高。化学链燃烧是一种新型的燃烧方式，在燃烧过程中以固体晶格氧替代空气燃烧，避免了燃料与空气的直接接触。在燃料反应室，燃料与载氧体反应，完成燃料的氧化；被还原的载氧体进入空气反应室，与空气进行氧化反应，实现载氧体的再生。其中，载氧体的性质直接影响了整个化学链燃烧系统运行的稳定。

目前，主要研究的载氧体是金属载氧体，包括Fe、Ni、Co、Cu、Mn、Cd 等的氧化物，载体主要有：Al₂O₃、TiO₂、MgO、SiO₂、YSZ等。如专利CN104164273A公开了一种以硫酸钙作为主体原料，在以氧化铝、硅溶胶或甘油作为载体的钙基载氧体的制备方法；专利CN104119983A公开了一种CuO和FeO质量分数分别为95%和5%的含铁铜基复合载氧体的制备方法；专利CN104152211A公开了一种采用溶胶凝胶法制备组成为CuO（95%）和MgO（5%）的镁铜基复合载氧体的方法。其中Fe基载氧体，尤其是天然铁矿石，因其相对其他载氧体成本最低，来源最广泛且具有良好的环境效益，吸引了广泛的关注。但Fe基载氧体载氧量低，反应性差制约了其发展和应用。为降低载氧体的成本和金属载氧体载氧量小的问题，CaSO₄基载氧体成为重要选择。但其也存在还原-氧化过程中易分解，导致循环性能不稳定的难题，同时低温条件下CaSO₄的还原反应性能较差。

钢渣是炼钢过程中产生的一种固体废弃物，2016年，全世界钢渣产生量约1.6-2.4亿吨，其中中国占到一半。这部分钢渣不能很好的利用，不仅是资源的一种浪费，而且占用大量土地，造成环境的污染。

发明内容

为了克服现有技术中载氧体载氧量低、成本高等问题，本发明提供一种工艺简单、成本低、无环境污染、可以实现钢渣废弃物的大量利用的制备化学链燃烧载氧体的方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

以钢渣为主体原料，通过硫酸化处理制备高载氧量、高反应性的钢渣载氧体。

一种利用钢渣制备化学链燃烧载氧体的方法：

S1、将钢渣置于烘箱，干燥至恒重；

S2、将干燥后的钢渣加入蒸汽动能磨中破碎，用分级机按粒度分级；

S3、选取粒度在3.15-15.78μm的钢渣进行硫酸化处理，得到化学链燃烧载氧体。

所述钢渣干燥温度为100-120℃，脱除钢渣中水分。

所述蒸汽动能磨粉碎压力为0.7-0.9MPa，分级机转速为720r/min。