[发明专利]一种基于铈基催化剂减排烧结烟气脱硝、脱二噁英的方法

说明书

本发明的一种基于铈基催化剂减排烧结烟气脱硝、脱二噁英的方法，属于烧结烟气治理技术领域。本发明烟气经过负载有铈基催化剂的减排装置，并向减排装置中鼓入NH₃和空气，其中铈基催化剂包括Ce：Mn和Fe，其中Ce：Mn的摩尔比均为0.25～1，Fe为助剂，添加比例范围Fe：Mn的摩尔比0.25‑0.5，催化剂的比表面积为80～90m^‑2/g；催化剂的孔容为0.16～0.20cm^‑3/g、孔径为5.0～6.0nm。本发明通过铈基催化剂对烧结烟气的污染物进行减排，提高二噁英和氮氧化物的脱除效率，可以减少烟气中二噁英和氮氧化物的排放。

技术领域

本发明属于烧结烟气治理技术领域，涉及一种基于铈基催化剂减排烧结烟气脱硝、脱二噁英的方法。

背景技术

随着钢产量的逐年上升，铁矿石烧结过程中产生的多氯代二苯并二噁英和多氯代二苯并呋喃(PCDDs/PCDFs)污染也随之愈发严重。二噁英具有强烈的致癌致畸作用，二噁英因其高毒性，在环境中极难降解，可以通过食物链富集，具有高脂溶性，能够在大气中远距离传输而影响到区域乃至全球环境被称为“世纪之毒”。随着人类社会对二噁英危害的认识，2004年5月17日《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》在全球正式生效，同年6月25日，我国在第十届全国人大第十次会议上审批通过了《公约》并于11月11日对中国正式生效。随后2012年6月中国颁布了《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》，其中详细规定了企业烧结烟气中颗粒物限值为20mg/m³、二氧化硫限值为200mg/m³、氮氧化物限值为300mg/m³、二噁英限值为0.5ng-TEQ/m³。而新发布的《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》(修改意见稿)中规定自2019年1月1日起，烧结烟气中颗粒物限值为20mg/m³、二氧化硫限值为50mg/m³、氮氧化物限值为100mg/m³、二噁英限值为0.5ng-TEQ/m³，其中2+26城市自2017年10月1日起实施。目前国内有超过1000条铁矿石烧结工序，拥有脱二噁英设备的不到10条，因此迫切需要研究针对烧结烟气的二噁英脱除技术。

目前国内外烧结烟气氮氧化物、二噁英脱除技术主要有三类，第一类是在烧结原料里添加含氨基或硫的化合物，利用硫的孤对电子与催化剂形成络合物抑制二噁英生成反应，或是利用二氧化硫、氨基团与氯离子的反应，减少氯源抑制二噁英生成，此方法效果是上虽然对PCDD有较好的抑制，但是对PCDF的抑制效果很低，且不能脱除硫化物；第二类是活性炭吸附法，利用活性炭的多孔吸附能力，达到吸附脱除二噁英的效果，但是活性炭法设备投资运行成本高，吸附后的活性炭如何处理也是新的难题；第三类是选择性催化脱二噁英，其关键在于选择合适的催化剂，钒钛基催化剂虽然可以达到较高的二噁英脱除率，但是价格高昂；催化剂窗口温度不合理，烧结烟气需要再加热至300-450℃左右进行脱二噁英，而此温度会发生二噁英的再次生成；反应后的催化剂含有的V2O5为剧毒物质，对环境和生物有严重污染，如何处理也是新的问题。近年来，铈因为其出色的储氧、释放氧能力，优秀的氧化还原性，被用在持久性有机污染物(POPs)催化的研究中，且铈是稀有元素中丰富度最高的一种元素，价格很低。因此，迫切需要开发一种适用于铁矿石烧结烟气脱二噁英的催化剂，为钢铁行业清洁生产提供有效保障。

经检索，发明创造的名称为：烟气SCO脱硝催化剂及其制备方法(专利申请号：CN201310465375.0，申请日:2013.09.30)，其通过浸渍法将硝酸铁、二氧化铈(0.1-0.5％)、钛白粉(质量含量80-90％)、三氧化钨(2-10％)混合后与成型剂混炼陈腐制煅烧得，其中煅烧温度为从室温到650-750℃煅烧时间24-72小时。该申请案不足之处在于：需使用价格高昂的钛白粉(2万/吨)与三氧化钨(15万/吨)。