[发明专利]一种利用锰矿石制备低温脱硝催化剂的方法

说明书

本发明属于工业烟气脱硝领域，具体涉及一种锰矿石制备低温脱硝催化剂的方法。所述方法采用锰矿石为主要原料制备低温脱硝催化剂，包括破碎、研磨、成分调配、混练、成型、干燥、焙烧步骤；所述锰矿石为水锰矿、软锰矿和菱锰矿中的一种或一种以上，其中水锰矿质量分数≥20wt.％。以质量份数计，锰矿石为10–60份、钨/钼(氧化物)为1–6份、硅藻土为30–80份、成型助剂5–10份。本发明提供的一种利用锰矿石制备低温脱硝催化剂的方法既实现了锰矿石的高值化利用，又降低了低温脱硝催化剂的生产成本。

技术领域

本发明属于工业烟气脱硝领域，具体涉及一种锰矿石制备低温脱硝催化剂的方法。

背景技术

工业烟气低温脱硝是NO_x超低排放技术的发展趋势。现有低温脱硝催化剂以高含量锰系或钒系催化剂为主，其制备方法采用高纯度锰盐或钒盐负载到钛白粉载体上，其原料成本极高，导致低温脱硝催化剂价格昂贵。

锰矿石的利用通常是通过冶炼提取金属锰元素，而低温脱硝催化剂的制备则采用纯净的含锰盐，现有技术中采用锰矿石制备低温脱硝催化剂技术鲜有报道。

专利CN108855124A公开了一种利用炼钢烧结灰与锰矿石制备SCR脱硝催化剂的方法，将锰矿石与炼钢烧结灰混合置于混酸和双氧水溶液中，浸出锰和铁，然后加入碱液沉淀，经抽滤、干燥、焙烧及紫外线照射后得到SCR脱硝催化剂。该方法高价值地利用了锰矿石和炼钢烧结灰，以其中的锰和铁作为活性组分制备了脱硝催化剂。然而，该方法采用了大量的混酸溶液，固液比为1：(4～10)g/mL，并且经过碱液沉淀，其过程复杂，且产生大量废水。专利CN110026059A、CN101574617A及CN106178947A则公开了采用锰矿石作为原料之一制备脱硝剂的不同方法，这些方法虽然将锰矿石利用于处理烟气中的NO_x，但并未提供制备催化剂的方法，而是提供了制备吸附剂的方法，其原理完全不同。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种利用锰矿石制备低温脱硝催化剂的方法，既实现了锰矿石的高值化利用，又降低了低温脱硝催化剂生产成本。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种利用锰矿石制备低温脱硝催化剂的方法，采用锰矿石为主要原料制备低温脱硝催化剂，包括破碎、研磨、成分调配、混练、成型、干燥、焙烧步骤。

进一步地，所述锰矿石为水锰矿、软锰矿和菱锰矿中的一种或一种以上。水锰矿是碱性的锰的氢氧化物矿物，其化学式为MnO(OH)，易于溶解，因此控制锰矿石原料中水锰矿质量分数≥20wt.％，有利于锰组分的快速浸出，提高所制备催化剂的活性；软锰矿成分为MnO₂，其硬度低、锰品位高，易于研磨；菱锰矿主要成分为MnCO₃，硬度较低，易于溶解，且常伴生有铁元素，可形成锰铁复合氧化物脱硝催化剂。锰矿石中的锰元素及伴生的铁元素均是良好的催化剂活性组分，而矿石中的Si、Al等元素则是良好的催化剂载体，因此采用锰矿石制备脱硝催化剂无需除杂与提纯。

不同锰矿石中锰元素的价态不同，MnCO₃、MnO(OH)、MnO₂分别为+2、+3和+4价，可使制备的催化剂中的活性组分具有多种形态和价态，包括MnO、Mn₂O₃和MnO₂等，以充分发挥其脱硝性能。

进一步地，所述破碎为采用物理方法将锰矿石破碎至平均粒径≤2mm。

进一步地，所述研磨为将锰矿石研磨至平均粒径≤50μm，研磨过程加入酸性物质并控制温度为80-140℃。研磨过程加入酸性物质以在研磨中溶解、浸出锰组分，并控制温度为80–140℃以提高浸出率。研磨过程会自然升温，因此可降低温度控制的能耗。