一种活化稀土尾矿制备蜂窝式SCR脱硝催化剂的方法

本发明涉及催化剂制备，特别涉及一种活化稀土尾矿制备蜂窝式scr脱硝催化剂的方法。

背景技术：

1、我国以煤炭为主的能源消费结构决定了氮氧化物会有很大的排放量并将持续很长一段时间，燃煤电厂、汽车尾气等均会排放大量的氮氧化物。氮氧化物是酸雨、臭氧层破坏等环境问题的主要影响因素。为了应对这一问题，nh3-scr技术以其优越的脱硝性能得到了广泛的运用，其关键的核心技术-催化剂，以钒钨钛系催化剂为主，这类催化剂有着造价高、有毒、易造成二次污染的缺点。

2、目前，白云鄂博稀土尾矿具有较大的堆积量，其组成较为复杂，富含多种共伴生元素，存在可作为脱硝催化剂活性矿物组分有赤铁矿、氟碳铈矿等。白云鄂博稀土矿经过选矿作业后剩余的稀土尾矿产量巨大，但始终没有得到合理的回收利用，大量的有价元素稀土没有被有效回收而进入尾矿，导致资源的利用率不高。

3、专利号为cn109926043b的中国专利公开了一种蜂窝式脱硝催化剂及其制备方法，该申请将矿物纤维与无机酸溶液混合，再加入表面活性剂和成型助剂，制备出具有机械性能和抗中毒能力优良的蜂窝催化剂；但整体制备周期较长、过程较为复杂。

4、专利号为cn112717967a的中国专利公开了一种稀土基中低温scr催化剂及制备方法，该催化剂以tio2为载体，以稀土金属氧化物为活性组分，以wo3、moo3、p2o5、so3为助剂，所制备的脱硝催化剂具有较高的脱硝效率，但在成型步骤中的陈腐及焙烧时间较长。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种活化稀土尾矿制备蜂窝式scr脱硝催化剂的方法，利用稀土尾矿研发经济、绿色、环保的脱硝催化剂，提高了生产效率，同时提高了稀土尾矿的利用率，实现稀土尾矿催化剂的工业化应用；解决了上述背景技术中提出的问题。

2、本发明采用的技术方案如下：一种活化稀土尾矿制备蜂窝式scr脱硝催化剂的方法，包括以下步骤：

3、步骤(1)：将稀土尾矿与一定浓度的酸溶液一同放入球磨罐中混合，放入球磨机中球磨，得到酸化稀土尾矿；

4、步骤(2)：将酸化稀土尾矿放入微波反应器中进行微波焙烧，得到活化稀土尾矿催化剂粉末；

5、步骤(3)：将活化稀土尾矿催化剂粉末与成型助剂混合并充分搅拌；所述助剂由造孔剂、粘结剂、润滑剂、强度剂混合而成，造孔剂为淀粉、聚乙二醇、碳酸铵中的一种或多种的组合；粘结剂为田菁粉、羧甲基纤维素钠、瓜尔胶中的一种或多种的组合；所述润滑剂为甘油或油酸；强度剂为玻璃纤维或二氧化硅；

6、步骤(4)：活化稀土尾矿催化剂粉末与成型助剂充分混合搅拌后，加入适量的水，得到可塑性泥团；

7、步骤(5)：将可塑性泥团放入成型挤压机中挤压，得到蜂窝式活化稀土尾矿催化剂胚体；

8、步骤(6)：将蜂窝式活化稀土尾矿催化剂胚体在室温下进行自然风干至基本定型后，放入烘箱中干燥；烘箱干燥后再经过马弗炉焙烧，得到蜂窝式活化稀土尾矿催化剂。

9、进一步，所述步骤(1)中的酸溶液为浓度8mol/l硫酸溶液，稀土尾矿与硫酸溶液添加比例为1:1g/ml。

10、进一步，所述步骤(2)中的微波功率为1100w，温度250℃，进行20min。

11、进一步，所述步骤(3)中的助剂基于活化稀土尾矿催化剂粉末的质量计算，造孔剂、粘结剂、润滑剂、强度剂组分的相对含量为2-10％、2-10％、5-20％、2-10％。

12、进一步，所述步骤(4)中的稀土尾矿与水溶液添加比例为1:1-6:1g/ml。

13、进一步，所述步骤(6)中的烘箱干燥时间20min-2h，干燥温度50-100℃。

14、进一步，所述步骤(6)中的马弗炉焙烧时间1-3h，焙烧温度200-400℃。

15、本发明的有益效果在于：本发明所述的蜂窝式scr稀土尾矿催化剂，主要原材料来自于选稀土、选铁作业后余下的稀土尾矿，这些稀土尾矿中仍存在一定数量的铁氧化物和氟碳铈矿等有助于scr反应的活性物质；因此，对这部分稀土尾矿的回收再利用，不仅降低了scr催化剂的制备成本，还实现了稀土尾矿的高价值利用；本发明所述蜂窝式scr稀土尾矿催化剂添加的助剂，使得蜂窝式scr稀土尾矿催化剂顺利挤出，均可发挥自身良好的特性，这使得催化剂具有发达的孔隙结构、良好的抗压能力。

技术特征：

1.一种活化稀土尾矿制备蜂窝式scr脱硝催化剂的方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种活化稀土尾矿制备蜂窝式scr脱硝催化剂的方法，其特征在于所述稀土尾矿中的活性组分包括铁氧化物和稀土氧化物。

3.根据权利要求1所述的活化稀土尾矿制备蜂窝式scr脱硝催化剂的方法，其特征在于所述步骤(1)中的酸溶液为浓度8mol/l硫酸溶液，稀土尾矿与硫酸溶液添加比例为1:1g/ml。

4.根据权利要求1所述的活化稀土尾矿制备蜂窝式scr脱硝催化剂的方法，其特征在于所述步骤(1)中的稀土尾矿在球磨机中混合球磨的球料比为1:1，球直径比为1:1:1，转子转速为300rad/min，球磨时间为2h，所述的球磨机为行星式球磨机，所述球磨罐为玛瑙罐。

5.根据权利要求1所述的活化稀土尾矿制备蜂窝式scr脱硝催化剂的方法，其特征在于所述步骤(2)中的微波功率为1100w，温度250℃，进行20min。

6.根据权利要求1所述的活化稀土尾矿制备蜂窝式scr脱硝催化剂的方法，其特征在于所述造孔剂、粘结剂、润滑剂、强度剂基于活化稀土尾矿催化剂粉末的质量计算，添加量依次为2-10％、2-10％、5-20％、2-10％。

7.根据权利要求6所述的活化稀土尾矿制备蜂窝式scr脱硝催化剂的方法，其特征在于所述造孔剂为淀粉、聚乙二醇、碳酸铵中的一种或多种的组合；所述粘结剂为田菁粉、羧甲基纤维素钠、瓜尔胶中的一种或多种的组合；所述润滑剂为甘油或油酸；所述的强度剂为玻璃纤维或二氧化硅。

8.根据权利要求1所述的活化稀土尾矿制备蜂窝式scr脱硝催化剂的方法，其特征在于所述步骤(6)中的烘箱干燥时间20min-2h，干燥温度50-100℃；所述步骤(6)中的马弗炉焙烧时间1-3h，焙烧温度200-400℃。

9.一种根据权利要求1-8中任一项制备出的稀土尾矿脱硝催化剂在工业炉窑烟气脱硝方面的应用。

10.一种应用于权利要求1-8中任一项制备出的蜂窝式活化稀土尾矿催化剂的性能检测方法：其特征在于包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及催化剂制备技术领域，公开了一种活化稀土尾矿制备蜂窝式SCR脱硝催化剂的方法，包括以下步骤：步骤（1）将稀土尾矿与酸溶液在球磨罐中混合，放入行星式球磨机中，得到酸活化稀土尾矿粉末；步骤（2）再将酸活化稀土尾矿粉末置于微波反应炉中微波，得到活化稀土尾矿粉末；步骤（3）将活化稀土尾矿粉末与造孔剂、粘结剂、润滑剂、强度剂、水等助剂混合，挤压成型、干燥焙烧后，得到蜂窝式活化稀土尾矿催化剂；本发明原材料易得、制备方法简单，将稀土尾矿变废为宝，制备出具有脱硝功能、抗压功能的蜂窝式催化剂，实现稀土尾矿催化剂的工业化应用。

技术研发人员：侯丽敏,武文斐,李娜,陈翰
受保护的技术使用者：内蒙古科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12