利用小麦秆灰湿法浸渍修饰制备铁矿石载氧体的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用小麦秆灰湿法浸渍修饰制备铁矿石载氧体的方法。将小麦秆灰在去离子水中溶解过滤，制得溶液，将0.1～1mm的铁矿石颗粒浸渍于溶液中，水浴干燥、高温煅烧后制得载氧体颗粒。利用价格低廉的铁矿石作为载氧体制备基础，先后通过浸渍、干燥和煅烧步骤制备载氧体颗粒，制备工艺简单，且将小麦秆灰中的碱金属元素与灰分分离出来，有效解决了干法修饰时灰中其他成分对载氧体的不利影响，实现了小麦秆灰的资源化利用。制得的小麦秆灰修饰的铁矿石载氧体抗烧结性能与反应活性显著提高，CO总转化效率高于纯铁矿石。

Method for preparing iron ore carrying oxygen body by wet impregnation modification of wheat straw ash

The present invention relates to a method for preparing iron ore carrying oxygen body by wet impregnation and modification of wheat straw ash. The wheat straw ash was dissolved and filtered in deionized water, and the solution was obtained. The iron ore particles of 0.1 ~ 1mm were dipped into the solution, and then the oxygen carrier particles were prepared by drying in water bath and calcining at high temperature. The low price of iron ore as oxygen carrier preparation, successively by dipping, drying and calcination steps of preparation of oxygen carrier particles, the preparation process is simple, and the alkali metal elements of wheat stalk ash and ash separating, effectively solve the dry ash modified other adverse effects on the oxygen carrying component body, realize the resource utilization of wheat straw ash. The sintering resistance and reactivity of the iron oxide carrier modified by wheat straw ash were significantly improved, and the total conversion efficiency of CO was higher than that of pure iron ore..

【技术实现步骤摘要】
利用小麦秆灰湿法浸渍修饰制备铁矿石载氧体的方法
本专利技术涉及一种利用小麦秆灰湿法浸渍修饰制备铁矿石载氧体的方法，属于化学链燃烧

技术介绍
温室效应引起的全球变暖日益加剧，CO2作为主要的温室气体，其减排技术受到越来越多的重视。CO2的捕集和储存技术(carboncaptureandcarbonstorage，CCS)被认为是可以最有效实现CO2减排的技术，目前大多数CCS技术存在碳捕集成本高，资源消耗大的问题。化学链燃烧技术(chemicalloopingcombustion，CLC)是一种可以实现CO2内分离的新型燃烧技术，同时可以提高资源的利用效率，减少NOX排放，是一种具有很大潜力的燃烧方式。载氧体是限制化学链燃烧技术发展的重要因素，其作为氧和热的主要载体，在燃料反应器和空气反应器之间往复循环，因此应该具备良好的载氧能力、氧化还原反应活性、耐磨损能力，同时也应具有价格低廉和环境友好的特点。铁矿石因为储量丰富，且氧化铁成分含量较高，被认为是具有良好应用前景的载氧体，对于铁矿石各研究机构做了大量研究，并证实了其作为载氧体应用的可行性。但反应活性相对较低是铁矿石作为载氧体的最主要的限制性因素，研究表明，利用碱金属K、Na和碱土金属Ca对载氧体进行修饰，可以极大提高载氧体的反应活性。现有的对铁矿石进行修饰的方法普遍工艺复杂，且制作成本昂贵，不利于载氧体的大规模商业利用。同时，研究发现小麦秆灰中含有大量的碱金属K、Na和碱土金属Ca，如果能将其有效利用，则可实现巨大的经济效益。
技术实现思路
技术问题：针对上述现存的技术问题和不足，本专利技术提出一种利用小麦秆灰湿法浸渍修饰制备铁矿石载氧体的方法。本专利技术以廉价的铁矿石作为载氧体制备的基础，利用小麦秆灰制得溶液，然后对铁矿石进行浸渍、干燥和煅烧处理，最后筛选制得载氧体。所得载氧体的抗烧结能力和反应活性大大提高，该制备方法既可以降低载氧体的制作成本，又可以从小麦秆灰中提取碱金属元素，实现小麦秆灰的资源化利用。技术方案：本专利技术的利用小麦秆灰湿法浸渍修饰制备铁矿石载氧体的方法，该方法通过湿法浸渍制得，所述的湿法浸渍包括以下步骤：1)铁矿石制备：将原始铁矿石置于破碎机中破碎，然后筛选出0.1～1mm的铁矿石颗粒；2)小麦秆灰制备：将小麦秆破碎，然后将其放入马弗炉内煅烧，并筛分出粒径小于0.3mm的小麦秆灰颗粒；3)溶液制备：将步骤2)制得的小麦秆灰颗粒放入去离子水中，搅拌均匀，然后置于水浴中静置，过滤制得溶液；4)浸渍处理：将步骤1)制得的铁矿石颗粒放入步骤3)制得的溶液中，搅拌均匀后，室温下静置，制得样品；5)干燥煅烧处理：将步骤4)制得的样品放在鼓风干燥箱内干燥，然后将干燥后的混合物放入马弗炉煅烧，得到成品；6)破碎筛选处理：将步骤5)得到的成品破碎，并筛选出粒径范围为0.1～1mm的颗粒，制得利用小麦秆灰修饰的铁矿石载氧体颗粒。其中，所述原始铁矿石中Fe2O3质量分数≥70％。小麦秆灰中K2O质量分数≥10％。步骤2)中，马弗炉内设定制灰温度为600～650℃，煅烧时间为2～3h。步骤3)中，水浴的温度为20～25℃，静置的时间是2～3h。步骤4)中静置的时间是20～21h。步骤5)中，鼓风干燥箱内干燥的温度为100～105℃下，马弗炉内煅烧的温度为900～950℃。有益效果：本专利技术涉及一种利用小麦秆灰湿法浸渍修饰的铁矿石载氧体及其制备方法，主要应用领域为化学链燃烧，可有效减少温室气体CO2的排放，对缓解全球变暖具有十分重要的意义。(1)利用储量丰富的天然铁矿石作为载氧体的制备基础，价格低廉，有利于载氧体的大规模制作，为化学链燃烧技术的商业化应用提供了条件。(2)利用湿法浸渍方式进行修饰，先制得溶液，可将碱金属元素从小麦秆灰中分离出来，避免灰中其他成分对载氧体的不利影响。(3)针对铁矿石反应活性较低的问题，以及碱金属K、Na和碱土金属Ca可以显著提高载氧体活性的研究结果，改变直接利用碱金属溶液对载氧体进行修饰的制备方式，提出利用小麦秆灰对载氧体进行修饰，可在一定程度上避免资源的浪费。(4)修饰方式采用湿法浸渍，一方面制作工艺简单易行，可大大降低制作成本，另一方面可保证载氧体充分吸收小麦秆灰中的碱金属元素，提高了资源利用效率。附图说明图1为利用小麦秆灰湿法浸渍修饰制备铁矿石载氧体的制作方法流程图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作详细说明，但这些实例并不限制该专利技术的保护范围。实例中所用原料为一种铁矿石和粉碎后的小麦秆，配制溶液时使用去离子水。实施例1：本专利技术利用铁矿石制备载氧体的方法，具体步骤如下：1)铁矿石制备：将铁矿石置于破碎机中破碎，然后筛选出0.1～0.3mm的铁矿石颗粒；2)小麦秆灰制备：将小麦秆破碎，然后将其放入马弗炉内，设定制灰温度为600℃，煅烧时间为3h，并筛分出粒径小于0.1mm的灰颗粒；3)溶液制备：取10g步骤2)制得的小麦秆灰放入100ml去离子水中，搅拌均匀，然后置于20℃的水浴中静置3h，过滤制得溶液；4)浸渍处理：取步骤1)制得的铁矿石100g放入步骤3)制得的溶液中，搅拌均匀后，室温下静置20h；5)干燥煅烧处理：将步骤4)制得的样品放在鼓风干燥箱内，于100℃下干燥，然后将干燥后的混合物放入马弗炉内，900℃下煅烧3h；6)破碎筛选处理：将步骤5)得到的样品破碎，并筛选出粒径范围为0.1-0.3mm的颗粒，制得利用小麦秆灰湿法浸渍修饰的铁矿石载氧体颗粒。本实施例制得的载氧体颗粒用于化学链燃烧过程中：实验过程中，先将40g载氧体试样放到流化床反应器的布风板上，在5％O2/N2(2L·min-1)的气氛下升温至设定温度；待温度稳定后，将气体切换为N2气氛(2L·min-1)吹扫10min；然后调整N2为1.90L·min-1，并通入0.1L·min-1CO开始还原反应，还原反应时间设定为20min。气体产物经冷却除尘后用集气袋收集，集气时间为2min，并用烟气分析仪对收集到的气体进行烟气分析。结果表明，CO累积转化率为92.7％。实施例2：本专利技术利用铁矿石制备载氧体的方法，具体步骤如下：1)铁矿石制备：将铁矿石置于破碎机中破碎，然后筛选出0.1-0.3mm的铁矿石颗粒；2)小麦秆灰制备：将小麦秆破碎，然后将其放入马弗炉内，设定制灰温度为650℃，煅烧时间为3h，并筛分出粒径小于0.1mm的灰颗粒；3)溶液制备：取20g步骤2)制得的小麦秆灰放入100ml去离子水中，搅拌均匀，然后置于25℃的水浴中静置3h，过滤制得溶液；4)浸渍处理：取步骤1)制得的铁矿石100g放入步骤3)制得的溶液中，搅拌均匀后，室温下静置20h；5)干燥煅烧处理：将步骤4)制得的样品放在鼓风干燥箱内，于105℃下干燥，然后将干燥后的混合物放入马弗炉内，950℃下煅烧3h；6)破碎筛选处理：将步骤5)得到的样品破碎，并筛选出粒径范围为0.1-0.3mm的颗粒，制得利用小麦秆灰湿法浸渍修饰的铁矿石载氧体颗粒。本实施例制得的载氧体颗粒用于化学链燃烧过程中：实验过程中，先将40g载氧体试样放到流化床反应器的布风板上，在5％O2/N2(2L·min-1)的气氛下升温至设定温度；待温度稳定后，将气体切换为N2气氛(2L·min-1)吹扫10min；然本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用小麦秆灰湿法浸渍修饰制备铁矿石载氧体的方法，其特征在于，该方法通过湿法浸渍制得，所述的湿法浸渍包括以下步骤：1)铁矿石制备：将原始铁矿石置于破碎机中破碎，然后筛选出0.1～1mm的铁矿石颗粒；2)小麦秆灰制备：将小麦秆破碎，然后将其放入马弗炉内煅烧，并筛分出粒径小于0.3mm的小麦秆灰颗粒；3)溶液制备：将步骤2)制得的小麦秆灰颗粒放入去离子水中，搅拌均匀，然后置于水浴中静置，过滤制得溶液；4)浸渍处理：将步骤1)制得的铁矿石颗粒放入步骤3)制得的溶液中，搅拌均匀后，室温下静置，制得样品；5)干燥煅烧处理：将步骤4)制得的样品放在鼓风干燥箱内干燥，然后将干燥后的混合物放入马弗炉煅烧，得到成品；6)破碎筛选处理：将步骤5)得到的成品破碎，并筛选出粒径范围为0.1～1mm的颗粒，制得利用小麦秆灰修饰的铁矿石载氧体颗粒。

【技术特征摘要】
1.一种利用小麦秆灰湿法浸渍修饰制备铁矿石载氧体的方法，其特征在于，该方法通过湿法浸渍制得，所述的湿法浸渍包括以下步骤：1)铁矿石制备：将原始铁矿石置于破碎机中破碎，然后筛选出0.1～1mm的铁矿石颗粒；2)小麦秆灰制备：将小麦秆破碎，然后将其放入马弗炉内煅烧，并筛分出粒径小于0.3mm的小麦秆灰颗粒；3)溶液制备：将步骤2)制得的小麦秆灰颗粒放入去离子水中，搅拌均匀，然后置于水浴中静置，过滤制得溶液；4)浸渍处理：将步骤1)制得的铁矿石颗粒放入步骤3)制得的溶液中，搅拌均匀后，室温下静置，制得样品；5)干燥煅烧处理：将步骤4)制得的样品放在鼓风干燥箱内干燥，然后将干燥后的混合物放入马弗炉煅烧，得到成品；6)破碎筛选处理：将步骤5)得到的成品破碎，并筛选出粒径范围为0.1～1mm的颗粒，制得利用小麦秆灰修饰的铁矿石载氧体颗粒。2.根据权利要求1所述的利用小麦秆灰湿法浸渍修饰制...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴健，沈来宏，蒋守席，欧兆伟，沈天绪，闫景春，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32