铁酸钠颗粒粉末及其制造方法技术

本发明专利技术所述的铁酸钠颗粒粉末特征在于，以氧化物换算含有0.05～20重量％的选自由硅、铝、钛、锰、钴、镍、镁、铜和锌组成的金属组中的至少一种以上金属，Na/Fe的摩尔比为0.75～1.25。1.25。1.25。

Sodium ferrite granular powder and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】铁酸钠颗粒粉末及其制造方法


[0001]本专利技术提供一种将二氧化碳固定化的铁酸钠颗粒粉末及其制造方法。

技术介绍

[0002]2015年制定的气候变化框架公约(巴黎协定)，承诺将全球平均气温升高幅度控制在2℃之内，以实现温室气体净零排放的目标。其中，作为政府方针，制定了到2030年温室气体排放量比2013年减少26％的中期目标。温室气体的主体是由化石燃料的燃烧所产生的二氧化碳。据报道，20世纪50年代大气中的二氧化碳浓度约为300ppm，而近年来已超过400ppm。作为减少大气中二氧化碳排放量的王牌，正在进行二氧化碳的回收、储存、及其回收利用的研究。
[0003]作为二氧化碳的大规模来源，可以列举出以煤、重油、天然气等为燃料的火力发电厂、制造厂的锅炉、以及水泥工厂的窑炉等。此外，还可以列举出用焦炭还原氧化铁的钢铁厂的高炉、或者以汽油、重油、轻油为燃料的汽车、船舶和飞机等运输工具等。
[0004]目前，在火力发电厂等大规模设施中，使废气与烷醇胺等胺水溶液接触，吸收废气中所含的二氧化碳。另外，其后，加热至120℃左右，将吸收的二氧化碳回收。这些尝试已经大范围展开并获得了良好的效果(专利文献1～2)。该方法采用了液体的吸收材料，因此具有可以用泵输送吸收材料的优点。因此，易于大型化。胺系二氧化碳回收材料正实际应用于火力发电厂、制铁厂等中。
[0005]但是，由于该方法使用了危险物质液体，因此难以在日本的1800多个地点的垃圾焚烧场等中小型设施中使用危险物质液体。结果，现状是二氧化碳的固定化和回收几乎无法实现。目前，全日本的二氧化碳的总排放量呈小幅下降趋势。因此，期待即使在上述中小型设施中也容易处理以能够将二氧化碳固定化并回收，并且由不会伴随胺等危险物质的价格低廉的固体进行二氧化碳的固定化和回收。
[0006]迄今为止，作为固体的二氧化碳的固定回收材料，已知负载有上述烷醇胺的固体(专利文献3)、原钛酸钡(专利文献4)或铁酸锂(专利文献5)。
[0007]铁酸钠(专利文献6、非专利文献1、2)也同样作为二氧化碳的固定回收材料而为人所知。其中，层状岩盐结构(三方晶系)的α
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铁酸钠中，二氧化碳与钠进行拓扑化学性反应。即，在与二氧化碳的反应中α
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铁酸钠变为Na1‑
x
FeO2和碳酸钠的混合相。因此，据报道，上述反应的速度快，并且该反应的二氧化碳吸收/释放重复性能优异。另一方面，据报道，由于斜方晶系的β
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铁酸钠中钠与二氧化碳反应，因此β
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铁酸钠的晶相与α
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铁酸钠的晶相相比，二氧化碳的吸收量更多。
[0008]通常，作为铁酸钠与二氧化碳反应的反应式，记载了在气体中不含水蒸气的情况下为NaFeO2+1/2CO2→
1/2Na2CO3+1/2Fe2O3，在含有水蒸气的情况下为NaFeO2+CO2+1/2H2O
→
NaHCO3+1/2Fe2O3。因此，相对于铁酸钠，理论上具有可吸附、解吸最大18～30重量％的二氧化碳的能力。现有技术文献
专利文献
[0009]专利文献1：日本特开H05
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301023号公报专利文献2：日本特开2009
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6275号公报专利文献3：日本特开2012
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139622号公报专利文献4：日本特开2006
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298707号公报专利文献5：日本特开2005
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270842号公报专利文献6：日本特开2016
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3156号公报非专利文献
[0010]非专利文献1：I.Yanase，S.Onozawa，K.Ogasawara，H.Kobayashi，J.CO2 Utilization，Vol.24，2018年，200
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209页非专利文献2：柳濑郁夫，Journal of the Society of Inorganic Materials，Japan，Vol.25，2018年，437
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442页

技术实现思路

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专利技术所要解决的问题
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[0011]如上所述，固体、特别是由非危险物质无机材料制成的二氧化碳的固定回收材料备受期待。但是，目前使用的由胺水溶液制成的二氧化碳的固定回收在约120℃下进行，而由原钛酸钡(专利文献4)、铁酸锂(专利文献5)等无机材料制成的二氧化碳的固定回收材料在200℃以上的温度区域内进行二氧化碳的吸附和解吸，能量成本比使用胺水溶液时差。
[0012]即，在上述专利文献1、2的记载中，使用胺水溶液作为二氧化碳的固定回收材料，对火力发电厂等大型设施有利，但不适用于排放二氧化碳的中小型设施。
[0013]上述专利文献3中记载的材料也是含有烷醇胺的二氧化碳的固定回收材料，使用了危险物质烷醇胺。因此，由于担忧胺成分的溶出等，所以不适用于中小型设施。
[0014]在上述专利文献4的记载中，使用Ba2TiO4系复合氧化物作为二氧化碳的固定回收材料。但是，由于二氧化碳的释放工序中加热温度为800～1000℃，因此在加热成本方面不利。
[0015]在上述专利文献5的记载中，使用含有锂和铁的复合氧化物作为二氧化碳的固定回收材料。但是，由于二氧化碳的固定回收温度为500℃，释放温度为700℃，因此在加热成本方面不利。
[0016]在上述专利文献6和非专利文献1、2的记载中，报道了室温下二氧化碳的固定回收，此外还报道了多孔体的相关内容。但是，没有关于材料本身的成形性和加工性的记载。
[0017]因此，本专利技术的目的在于提供一种铁酸钠颗粒粉末以及该颗粒粉末的制造方法，该铁酸钠颗粒粉末可以在从室温到100℃的温度范围内将二氧化碳固定化，通过200℃以下的加热将固定化的二氧化碳回收，并且成形性和加工性优异。
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用于解决问题的方案
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[0018]为了实现上述目的，本专利技术人经深入研究发现，通过使用具有规定的物性和组成比的铁酸钠颗粒粉末，可以在室温到100℃的温度范围内将二氧化碳固定化，并在200℃以下将固定化的二氧化碳回收，从而完成了本专利技术。
[0019]具体而言，本专利技术所述的铁酸钠颗粒粉末特征在于，以氧化物换算含有0.05～20
重量％的选自由硅、铝、钛、锰、钴、镍、镁、铜和锌组成的金属组中的至少一种以上金属，Na/Fe的摩尔比为0.75～1.25。
[0020]所述金属可以固溶在生成的铁酸钠颗粒上或存在于颗粒表面，并且抑制铁酸钠颗粒的结晶生长。因此，含有所述金属的本专利技术所述的铁酸钠颗粒具有能够将气体中的二氧化碳吸附并封入固体内，通过加热释放二氧化碳的优异的性质。进而，由于所述金属具有催化作用，可以提高二氧化碳的固定回收能力。另外，在本专利技术所述的颗粒粉末中，由于Na/Fe的摩尔比为0.75～1.25，因此可以含有大量铁酸钠晶相，二氧化碳的固定回收性能良好，并且由于Na的比本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种铁酸钠颗粒粉末，其特征在于，以氧化物换算含有0.05～20重量％的选自由硅、铝、钛、锰、钴、镍、镁、铜和锌组成的金属组中的至少一种以上金属，Na/Fe的摩尔比为0.75～1.25。2.根据权利要求1所述的铁酸钠颗粒粉末，其特征在于，所述铁酸钠颗粒粉末以氧化物换算含有0.05～1重量％的选自由硅、铝、钛、锰、钴、镍、铜和锌组成的金属组中的至少一种以上金属。3.根据权利要求1所述的铁酸钠颗粒粉末，其特征在于，所述铁酸钠颗粒粉末以氧化物换算含有大于1重量％小于等于20重量％的选自由铝、镁、硅、钛和锌组成的金属组中的至少一种以上金属。4.根据权利要求1至3中任一项所述的铁酸钠颗粒粉末，其特征在于，所述铁酸钠颗粒粉末的一次颗粒的平均长轴径与平均短轴径的轴比为1～2。5.根据权利要求1至4中任一项所述的铁酸钠颗粒粉末，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：坂本宗由，志茂伸哉，栗田栄一，
申请(专利权)人：户田工业株式会社，
类型：发明
国别省市：