[发明专利]一种电炉粉尘提锌尾渣制备SCR脱硝催化剂的方法

说明书

本发明公布了一种电炉粉尘提锌尾渣制备SCR脱硝催化剂的方法，属于工业烟气脱硝领域。制备步骤主要包括：将电炉粉尘提锌尾渣和六水硝酸铈分别溶于N,N‑二甲基甲酰胺中，并超声一定时间，随后依次将硝酸铈溶液和氨水逐滴滴加到提锌尾渣悬浮液中，再经过过滤、洗涤、干燥、退火得到脱硝催化剂。本发明成功地在主要成分为Fesubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;的电炉粉尘提锌尾渣上负载了0维CeOsubgt;2/subgt;量子点，极大地提高了其NHsubgt;3/subgt;‑SCR脱硝活性，氮气选择性，抗硫性等，实现了电炉粉尘提锌尾渣的高附加值利用。

技术领域

本发明属于工业烟气脱硝领域，通过电炉粉尘提锌尾渣制备SCR脱硝催化剂的方法。

背景技术

氮氧化物(NO_x＝NO+NO₂)主要由电站、工厂和汽车排放，是大气污染的主要来源，是温室效应、酸雨、光化学烟雾、PM2.5等的主要原因。为了应对氮氧化物的严重危害，世界各国政府都在制定越来越严格的法律和政策来控制氮氧化物的排放。2015年12月，我国要求燃煤发电厂实行超低排放改造。所谓超低排放，是指燃煤发电机组大气污染物排放浓度在基本符合燃气机组排放限值要求的基础上，要求氮氧化物排放浓度不高于50mg/Nm³。选用氨为还原剂的选择性催化还原(Selective catalytic reduction，SCR)技术(NH₃-SCR)，其装置结构相对简单、便于维护、运行可靠且二次污染小，可达到超过90％的NO_x脱除效率，因而成为目前商业应用最广泛且技术最成熟的燃煤烟气脱硝技术。其中，钒钛系催化剂凭借优越的脱硝性能，可靠的运行性及成熟的技术而广泛应用在我国火力发电机组中。但是因其成本高、核心技术依赖进口、氧化SO₂的能力较强及对环境造成二次污染等缺点，很大程度上限制了钒钛系催化剂的长远发展。铁基催化剂具有来源广泛，价格低廉，无二次污染及废弃催化剂易处理等优势，具备替代钒钛系催化剂的潜质与趋势。

电炉粉尘是一种典型的钢铁厂粉尘，主要是在电炉炼钢过程产生，平均每生产一吨钢液会产生10-20千克的粉尘。电炉粉尘中含有大量的Zn和Fe等有价金属，此外还含有Pb、Cr等对人体有害的重金属元素。因此，电炉粉尘的直接堆积填埋不仅污染了土壤、水体等，还造成了其中所含的有价金属元素如Zn、Fe等的浪费。因此，在我们之前的工作中，采用七水合硫酸亚铁与电炉粉尘共焙烧水浸技术，对电炉粉尘中的锌进行高效提取(提取率98％)，而其中大于99％的铁进入尾渣。该工艺的提锌尾渣成分主要为Fe₂O₃(质量占比91％)，可以用于制备NH₃-SCR脱硝催化剂，且铁基催化剂具有较好的中高温活性，氮气选择性，抗硫性等。

现有铁基脱硝催化剂多采用商用纯Fe₂O₃或其他纯化学试剂制备Fe₂O₃，再负载其他活性组分，成本较高。专利CN 112295568 A公开了一种CeO₂改性的铁基SCR脱硝催化剂的制备方法，取去离子水加热，加入草酸、硝酸铁、七钼酸铵、硝酸铈，之后在磁力搅拌下水浴加热2小时，待水温降低到50℃以下，加入一乙醇胺，搅拌得到混合溶液；将载体加入到混合溶液中，混合均匀，之后加热陈化、煅烧得到催化剂粉体。该方法制备的催化剂烟气温度在150℃-300℃脱硝效果好，但是使用了较多的纯化学试剂，成本较高。

综上所述，本发明在主要成分为Fe₂O₃的电炉粉尘提锌尾渣上负载0维CeO₂量子点，极大地提高了NH₃-SCR脱硝活性，氮气选择性，抗硫性等。本发明利用了电炉粉尘的提锌尾渣，并创新性地在其表面原位沉积了0维CeO₂量子点，实现了电炉粉尘提锌尾渣的高附加值利用。

发明内容：