[发明专利]利用废旧正极材料制备脱汞催化剂的方法及脱汞催化剂的应用

说明书

本发明公开了一种利用废旧正极材料制备脱汞催化剂的方法，包括以下步骤：(1)将废旧正极材料进行脱铝处理得到脱铝正极材料；(2)将步骤(1)中得到的脱铝正极材料在惰性气体保护下进行热处理得到金属氧化物复合碳催化剂；(3)将步骤(2)中得到的金属氧化物复合碳催化剂研磨后置于还原性气体中加热活化，冷却即得到脱汞催化剂。本发明还提供一种上述脱汞催化剂的应用。本发明以废旧三元正极材料为原料制备脱汞催化剂，实现变废为宝，实现资源循环利用，脱汞催化剂的原料成本低，经济价值高。本发明催化剂脱汞效率高，催化氧化效率可达90％以上，可显著提高经济效益。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，尤其涉及一种脱汞催化剂的制备方法及其应用。

背景技术

传统的燃煤、冶炼、水泥等工业生产过程中，煤和矿物中的汞在高温过程中会挥发进入烟气，形成含汞烟气。我国是电力、金属和水泥生产大国，这也导致了我国的大气汞排放量巨大。为了降低汞对环境和人类的危害，迫切需要降低我国大气汞的排放。

烟气中汞主要以氧化态汞(Hg²⁺)、颗粒态汞(Hg^p)和单质态汞(Hg⁰)三种形式存在，其中绝大多数的Hg²⁺和Hg^p可分别在烟气洗涤和烟气除尘过程中脱除。相对比Hg²⁺和Hg^p，Hg⁰由于低溶解度和高化学稳定性而难以被现有的烟气处理装配脱除，因此需要采用专门的技术实现Hg⁰的高效脱除。

目前针对Hg⁰脱除技术主要由吸附和催化氧化两者策略构成。吸附技术主要利用Hg⁰与活性炭、卤素、硫化物等物质亲和力，并最终将Hg⁰转化成Hg^p。虽然吸附技术可以实现Hg⁰的捕获，但是捕获后形成的含汞颗粒物仍存在汞二次污染风险，且运行成本相对较高。催化氧化技术则将Hg⁰催化氧化成Hg²⁺，由于低运行成本和高氧化效率，已经成为降低Hg⁰排放的有效途径。目前Hg⁰催化剂主要集中在铜氧化物、贵金属、稀土金属氧化物等方面，其材料生产成本较高，限制了其广泛应用，因此开发一种经济高效的复合金属催化剂迫在眉睫。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种利用废旧正极材料制备脱汞催化剂的方法及脱汞催化剂的应用，该催化剂利用废旧正极材料制备得到，具有廉价高效的特点，且可实现资源的循环利用。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种利用废旧正极材料制备脱汞催化剂的方法，包括以下步骤：

(1)将废旧正极材料进行脱铝处理得到脱铝正极材料；

(2)将步骤(1)中得到的脱铝正极材料在惰性气体(如高纯氮气或氩气)保护下进行热处理得到金属氧化物复合碳催化剂；

(3)将步骤(2)中得到的金属氧化物复合碳催化剂研磨后置于还原性气体中加热活化，冷却即得到脱汞催化剂。

本发明中，动力电池中金属氧化物通过粘结剂黏附在铝箔上组成正极材料，在回收废旧动力电池过程中，得到的废旧正极材料中不可避免地存在部分铝箔。如果不去出铝，铝箔在后续的催化剂制备过程中会降低催化剂活性，如惰性气氛焙烧过程中与金属氧化物反应，形成低活性的复合物，因此需要进行脱铝操作。另外，废旧正极材料中会含有部分锂，其主要以钴酸锂、钴锰酸锂等等形式存在。

上述制备脱汞催化剂的方法中，优选的，所述惰性气体为流动的惰性气体，所述惰性气体的流速控制在0.5-1.2L/min。