[发明专利]一种赤泥脱硝催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种赤泥脱硝催化剂及其制备方法，属于环境保护、固废回收利用及催化技术领域。首先选择性的脱除赤泥中所含有的碱性物质，使其中碱性物质基本完全去除，而氧化铁成分基本完全保留，从而达到富集铁的效果，从而提供优良的催化剂基体。通过过量的强酸使脱碱赤泥金属成分完全离子化，并在消化过程中掺杂铬元素，从而优化赤泥的孔径结构，扩大比表面积，充分发挥赤泥各种组分的协同作用，最终得到具有优良的脱硝效果的复合赤泥脱硝催化剂。

技术领域

本发明属于环境保护、固废回收利用及催化技术领域，具体涉及一种赤泥脱硝催化剂及其制备方法。

背景技术

燃煤电站等固定源的氮氧化物(NOx)排放是造成雾霾、酸雨、光化学烟雾等诸多环境问题的主要因素，是目前我国环境保护工作的重点。《火电厂大气污染物排放标准》要求燃煤机组NO_x排放限100mg/Nm³以内，超低排放则为50mg/Nm³)的约束考核都更为严苛。目前，NH₃选择性催化还原技术(NH₃-SCR)是商用的主流技术，已大规模应用我国火电厂烟气氮氧化物的脱除，而催化剂技术是该技术的核心。V₂O₅/TiO₂类催化剂是采用最为广泛的商用催化剂，但该类催化剂存在制造成本较高、重金属钒易流失、V₂O₅高温下易挥发且具有生物剧毒性，造成二次污染等问题。环保部于2014年8月发布的《关于加强废烟气脱硝催化剂监管工作的通知》中明确要求将废烟气脱硝催化剂(钒钛系)纳入危险废物进行管理。由此看来，积极研究环境友好的无钒脱硝催化剂迫在眉睫。

赤泥是氧化铝工业生产过程中产生的固体废弃物，目前全世界的赤泥累计堆存量已经超过40亿吨，中国的生成量以超过7000万吨/年的速度增加，累计堆存量超过5亿吨。目前全球范围内赤泥的综合利用率不超过10％，只能以大面积的堆场堆放进行处理，资源浪费的同时也对生态环境造成潜在的严重威胁。赤泥中含有丰富的有价金属元素资源，主要化学成分包括Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、TiO₂、Na₂O、CaO等，是一种重要的具有潜在应用价值的二次资源。但是赤泥碱性高、盐分强的特点使其中的金属元素得不到综合利用，制约了赤泥的资源化发展。赤泥碱性调减是解决赤泥综合应用的主要方向。目前，赤泥脱碱的方法多采用水洗法、石灰石法、离子置换法、盐浸出法、酸浸出法等，但是这些方法在脱除碱性物质的同时，也造成大量有价元素包括Fe的流失，形成二次污染及资源浪费。

赤泥中大约含有20％～50％的氧化铁，高铁赤泥中的氧化铁含量甚至高达65％以上。氧化铁是一种环境友好、活性高、经济性好的脱硝催化剂的活性成分，具备替代钒钛类催化剂的潜力。赤泥中大量含有的Al₂O₃、TiO₂、SiO₂成分亦是脱硝催化剂的有效载体，可提高脱硝催化剂的稳定性。如能选择性去除其中的碱性物质，保留赤铁矿成分，所得物质可作为炼铁原料、铁基载体使用，更可以作为脱硝催化剂进行利用。

赤泥含有的金属元素丰富，但是赤泥中的金属元素如何才能更好的协同发挥作用是亟需解决的问题。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的一个目的是提供一种以赤泥为主要活性成分，通过在脱碱赤泥中掺杂氧化铬来提高赤泥催化剂的催化脱硝活性，拓宽其温度窗口，使其适用于多种工况。该催化剂可用作火电厂等燃煤固定源氮氧化物的催化脱除，有望取代现有钒系催化剂，从而解决钒系催化剂带来的诸多环境问题，并促进赤泥的回收利用。