[发明专利]利用含钛高炉渣制备脱硝催化剂的方法

说明书

本发明公开了利用含钛高炉渣制备脱硝催化剂的方法，包括以下步骤：利用含钛高炉渣制备含铝和钛的硫酸浸取液；引入铈盐和锆盐制备催化剂混合溶液，加入碱性沉淀剂调节pH值得到络合物沉淀；水热法制备具有纳米γ‑Al₂O₃片状骨架结构的Ce基脱硝催化剂；本发明将含钛高炉渣中氧化钛和氧化铝转化成为硫酸铝和硫酸氧钛的中间体前驱体液体，通过液体前驱体混合的方式与催化剂的活性组分铈盐和锆盐结合，最终获得的脱硝催化剂在200‑450℃宽温度窗口内具有优异的催化活性，NOx转化率接近100％；同时具有特殊的纳米γ‑Al₂O₃片状骨架结构，SEM等微观表征发现该片状γ‑Al₂O₃穿插在催化剂的内部和表面，相互支撑，起到了一种骨架支撑作用。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及利用含钛高炉渣制备脱硝催化剂的方法。

背景技术

氮氧化物(NOx)是导致大气污染的主要污染物，其中危害最为严重的是NO、NO₂和N₂O三种氮氧化物。氮氧化物会导致酸雨的发生，酸雨会引起生态树木及农作物的灼伤，降低产量，并且会腐蚀建筑物减少使用年限。此外氮氧化物还会引起光化学污染的发生，这会对人的身体健康产生巨大影响，比如NO的吸入会引起人体中毒，严重时会发生生命危险。

氨气选择性催化还原(NH₃-SCR)技术是处理氮氧化物危害的最有效方法，受到最广泛的应用。SCR催化技术的核心是脱销催化剂，现在市场上应用最广泛的脱硝催化剂为钒钨钛(V₂O₅-WO₃/TiO₂)催化剂。然而，钒钨钛催化剂不但存在温度窗口窄，环境适应性差等缺陷，而且废弃的钒钨钛催化剂对环境带来极大的危害。因此，国家对于钒钨钛催化剂的购买和使用进行了严格的规定，并且积极倡导研发和使用高效低毒的非钒钛催化剂。可见高效低毒宽温度窗口的催化剂具有广阔的市场应用前景。

我国钒钛磁铁矿含量丰富，在冶炼钢铁的过程中产生了大量的含钛高炉渣固废，每年产量达360万吨，其中残留有丰富而氧化钛和氧化铝等金属氧化物。由于没有有效的利用方法，目前含钛高炉渣固废绝大部分是露天堆积，这不仅造成了土地资源的浪费和环境的污染，而且其中含有的氧化物组分也不能高效利用。分析可知，含钛高炉渣固废中残留有丰富而氧化钛和氧化铝组分是脱硝催化剂重要的载体成分，如果将含钛高炉渣与脱硝催化剂相结合，不仅实现了含钛高炉渣的高附加值应用，同时制备出一种高效的脱硝催化剂，可谓是一举多得。

发明内容

本发明目的在于利用含钛高炉渣制备具有纳米γ-Al₂O₃片状骨架结构的Ce基脱硝催化剂的方法，制备操作方便、高效低毒，成本低，而且具有良好的催化效果；本发明的另一目的在于为含钛高炉渣提供一种资源化利用方法。

为达到上述目的，采用技术方案如下：

利用含钛高炉渣制备脱硝催化剂的方法，包括以下步骤：

(1)利用含钛高炉渣制备含铝和钛的硫酸浸取液；

(2)引入铈盐和锆盐制备催化剂混合溶液，加入碱性沉淀剂调节pH值得到络合物沉淀；

(3)水热法制备具有纳米γ-Al₂O₃片状骨架结构的Ce基脱硝催化剂。

按上述方案，步骤1利用含钛高炉渣制备含铝和钛的硫酸浸取液前驱体具体如下：

将含钛高炉渣去水后经高能球磨机研磨5-30min获得含钛高炉渣粉末；

将获得的含钛高炉渣粉末与浓硫酸混合，升温至20-100℃加热搅拌1-10h得到前驱体溶液A；其中浓硫酸浓度为10-80wt％，酸渣比控制在(10-3):1；