[发明专利]一种白云鄂博氧化矿复合氧化物催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于矿产资源开发利用领域，尤其涉及一种白云鄂博氧化矿复合氧化物催化剂及其制备方法和应用。本发明提供的催化剂包括载体和负载于所述载体上的活性组分；所述载体为焙烧后的白云鄂博氧化矿；所述活性组分包括第一过渡系金属和/或贵金属的氧化物。本发明以焙烧后的白云鄂博氧化矿作为催化剂载体，通过在其表面负载第一过渡系金属和/或贵金属的氧化物等活性组分，获得了新型矿物催化剂。本发明提供的催化剂具有较高的催化活性、高温稳定性和抗硫抗水性能，非常适合应用于催化燃烧领域(例如：乏风瓦斯中低浓度甲烷的催化燃烧，CO、VOC气体以及汽车尾气中NOx的催化脱除)，为白云鄂博氧化矿的高附加值利用提供了新的途径。

技术领域

本发明属于矿产资源开发利用领域，尤其涉及一种白云鄂博氧化矿复合氧化物催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

我国煤炭资源储量极为丰富，每年开采量也十分巨大。开采方式不同甲烷含量也有明显差别，其中，高浓度甲烷混合气体的利用技术已经成熟；而由煤矿通风气系统排放的低浓度甲烷混合气体(被称为煤矿通风瓦斯或者煤矿乏风，0.1％～3％)回收利用率却极低。甲烷是温室气体，其温室效应是CO₂的21倍。甲烷火焰燃烧(1400℃)过程中会产生NOx等大气污染物，造成大量能量损失以及严重的环境污染。目前主要采用催化燃烧的方式对其加以利用，该技术应用的关键是高活性及高稳定性催化剂的研制开发。

甲烷催化燃烧对催化剂的要求十分苟刻，原因有以下两点：一是甲烷是所有烃类中最稳定的，一般情况下难于活化或氧化，因此甲烷催化材料必需具备较高的活性；二是甲烷催化燃烧反应温度通常比较高，并且反应过程中会产生大量水气，无论是来自天然气还是矿井瓦斯，甲院中往往含杂质硫，所以甲烷催化燃烧催化剂还必需具备一定的水热稳定性以及抗硫中毒能力。一般情况下，催化剂的活性与稳定性是相互矛盾的，因此研究并开发高效稳定的催化剂具有一定的难度。

虽然贵金属催化剂在甲烷催化方面具有很高的活性，但具有昂贵的费用、高温易烧结等特性，限制其在催化甲烷的应用，所以非贵金属催化剂在低温下完全氧化甲烷是一项很重要的课题，具有很大的社会和环境意义。天然自净化作用是污染治理和环境修复最理想的方式，随着人们对矿物结构和化学特性的逐渐认识，了解到矿物材料在污染和环境治理方面巨大的潜力，越来越多的人开发和利用天然矿物的环境属性，用天然矿物处理污染物，模拟大自然自净化的过程。

包头白云鄂博矿是世界瞩目的大型铁、稀土、铌和萤石的多金属共生矿床，矿床中的白云鄂博氧化矿(Baiyun obo oxidized mine简称：BOM，也简称稀土氧化矿)占整个矿床储量的50％。白云鄂博氧化矿的全铁含量为30％～50％、稀土总含量为3％～8％、SiO₂含量为8％～12.0％、CaO15％～20％，氧化矿中铁矿物主要为磁铁矿和赤铁矿，氧化矿中稀土矿物主要是氟碳铈矿和独居石。由于白云鄂博氧化矿的品位低、矿物成分复杂、共生关系密切、矿物嵌布粒度细而不均、有用矿物价值与脉石矿物可选性差异小，可利用的有价成分多等原因，导致该矿的选矿问题一直是个世界级的难题。因此，如何回收白云鄂博氧化矿中的有价矿物，实现矿产资源的综合利用，使本领域技术人员亟待解决的技术难题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种白云鄂博氧化矿复合氧化物催化剂及其制备方法和应用，本发明提供的催化剂具有较高的催化活性、高温稳定性和抗硫抗水性能，实现了对白云鄂博氧化矿的高附加值利用。

本发明提供了一种白云鄂博氧化矿复合氧化物催化剂，包括载体和负载于所述载体上的活性组分；

所述载体为焙烧后的白云鄂博氧化矿；

所述活性组分包括第一过渡系金属的氧化物和/或贵金属的氧化物。

优选的，所述第一过渡系金属包括Mn、Ti、Ce、Co、Ni、Zn和Cu中的一种或多种；

所述贵金属包括Pd、Au、Pt、Rh、Ru和Ir中的一种或多种。