[发明专利]一种以富含铁锰的尾矿直接制备FeMn-ZSM-5催化剂的方法

说明书

本发明公开了一种以富含铁锰的尾矿直接制备FeMn‑ZSM‑5催化剂的方法。尾矿中的铁锰组分以高温碳还原方法进行还原为低价铁和锰后再采用酸浸工艺浸出锰铁组分，再通过氧化法和调节酸浸液pH将大部分Fe提取出来，分离制得硝酸铁溶液和硝酸锰溶液；酸浸分离含硅铝固渣以高温碱熔活化后作为水热法合成ZSM‑5所需要的全部硅源、铝源和碱源，以乙醇为主结构导向剂的混合导向法制备出ZSM‑5分子筛并作为催化剂载体，以浸渍法将分离提取的铁锰组分负载于H‑ZSM‑5上，制得FeMn‑ZSM‑5催化剂。本发明以含铁锰尾矿直接合成制备脱除NO_x的FeMn‑ZSM‑5催化剂，有效实现了含铁锰尾矿的资源化和减量化综合利用。

技术领域

本发明为一种以富含铁锰的尾矿直接制备FeMn-ZSM-5催化剂的方法，尤其涉及到以有色金属锰矿尾矿制备高结晶度Fe/Mn-ZSM-5分子筛催化剂的方法。该方法可对富含硅铁锰的尾矿中硅、铝、铁、锰等主要元素进行有效利用，并制备出脱硝性能优异的Fe/Mn-ZSM-5催化剂。

背景技术

据《中国矿产资源报告2018》报道，2017年，我国锰矿资源资源已探明储量为18.46亿吨，锰矿作为广西金属矿产资源的优势矿种之一，在整个金属行业占有重要的地位。近年来，金属工业的迅速发展，使得广西各地的锰矿尾矿在迅速开采的同时，其排放的固体尾渣也越来越多。另外，由于各地开采锰矿种类及所使用开采技术的不同，因此各地锰矿开采过程所排放的锰矿尾渣组成呈现出明显的差异性。当前，我国固废处理的技术仍然不够成熟，而且大部分金属尾矿仍以堆积的方式储存，所堆积尾矿中部分含有大量对环境造成污染的重金属元素，所以尾矿的高效消纳成为当前政府及学术界关注的重点。对于广西锰矿尾矿而言，其主要由碳酸盐型锰矿尾矿及氧化型锰矿尾矿，所排放尾矿中除大量硅元素外，另外含有部分未被有效提取的锰元素及铁元素。因此，若能将富含硅铁锰的尾矿进行有效利用，可以有效实现此类尾矿的有效消纳。

ZSM-5分子筛，因其具有良好的热稳定性、较好的吸附性能及较高的比表面积，广泛应用于各种催化反应，如负载Fe组分的Fe-ZSM-5催化剂表现出较高的高温脱硝催化性能(NOx催化净化，简称脱硝)，负载Mn组分的Mn-ZSM-5催化剂具有较好的低温脱硝催化活性，再如负载型FeMn-ZSM-5分子筛催化剂已成为当前我国柴油车尾气净化和非电行业NOx催化净化的主要技术之一。当前，以各种尾矿为原料制备分子筛基本采用水热法合成，如铝土矿制备4A分子筛(Waste Management，第34卷，2014年，P 2365-2372)、黄金尾矿制备MCM-41分子筛(Chem.Ind.Chem.Eng.Q.，第23卷4期，2017年，P581-588)、铁尾矿制备A型分子筛(Journal of Material Cycles and Waste Management,第20卷，2018年，P1605-1614)等。然而，以富含铁锰的尾矿为原料制备高结晶度Fe/Mn-ZSM-5催化剂尚未有报道。因此，开发出一种以富含铁锰的尾矿制备FeMn-ZSM-5催化剂的方法，不仅可以减量化日益增长的尾矿堆存量，也为尾矿的资源化消纳利用提供了有效的新途径。

发明内容

针对于当前以富含硅铁锰的尾矿制备Fe/Mn-ZSM-5分子筛技术的缺乏，且现有对锰矿尾矿消纳的限制性，本发明目的在于提供一种以富含硅铁锰的尾矿直接制备高结晶度Fe/Mn-ZSM-5脱硝催化剂的方法。

具体步骤为：

(1)将尾矿料进行磨破处理，得到小于100目的原始磨破矿料，于烘箱内在100～200℃条件下烘干至失重率小于5％，得到干化矿料。

(2)将步骤(1)所得干化矿料于混料器具内与还原炭粉混匀，得到混匀物料；干化矿料与还原炭粉的质量比为1：0.01～0.5；所述还原炭粉为焦炭、焦煤、无烟煤和活性炭中的一种。

(3)将步骤(2)所得混匀物料在氮气氛围条件下于管式炉内400℃～900℃温度下还原处理0.5～5小时，得到还原尾矿料。