【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于固废回收利用领域，具体涉及一种利用赤泥制备催化剂的制备方法及催化剂的应用。
技术介绍
1、赤泥是氧化铝工业生产过程中产生的固体废渣，2020年全年中国氧化铝累计产量达到7313.2万吨，大约每生产1吨氧化铝要排放1.0～1.8吨赤泥，随着赤泥的堆存量越来越大，资源浪费的同时对环境造成的污染也越来越严重，我国赤泥的综合利用仅为4％，赤泥的主要成分为氧化铁、氧化铝、氧化钙、氧化钛、氧化钠和二氧化硅等，氧化铁是一种环境友好、价格低廉和活性高的催化剂活性成分，氧化铝具有熔点高和比表面积大的优点，可作为催化剂的载体。
2、煤炭地下气化可实现地下煤层的就地气化转化，生成易于输送和利用的气态化合物，尤其适用于煤炭地质赋存条件不理想的场合，进行常规开采既不经济又不安全时，采用地下气化方法可以有效解决这些问题。煤炭地下催化气化技术是在催化剂作用下，在地下煤层中实现煤炭的原位可控热解、气化、燃烧，生成富含氢气、甲烷的高品质煤气的催化热转化过程。地下催化气化技术可有效提高煤气中氢气和甲烷含量，因而具有安全性高、投资少、效率高、污染少、效益好等优点。
3、目前煤炭催化气化反应常用的催化剂主要有碱金属催化剂、碱土金属催化剂以及过渡金属催化剂。根据催化剂活性组分的组成来分，可分为一元催化剂和复合催化剂。多元复合催化剂具有更高的气化效率，更高的碳转化率和甲烷选择性，工业化前景较好。但是碱性催化剂价格高、回收率低以及容易对环境产生二次污染等问题制约煤催化气化的工业化进程。而且由于煤炭地下气化场所的特殊性，地下气化所用催化剂
4、专利cn201710141373.4公开了一种利用赤泥制备可弃燃煤煤气化催化剂的方法，以高品位的含钒物料添加一定量的钡盐作稳定剂，经高温焙烧将v2o5转化为2bao·v2o5形态配入一定量的赤泥得到混合料，以赤泥中的三氧化二铁作促进剂混合均匀磨至100目，制得可弃燃煤煤气化催化剂。该方法催化剂生产成本高，该催化剂的主要目的是提高煤的燃烧效率，起到节煤的目的。
5、专利cn201510215285.5公开了一种用于煤催化气化的负载型赤泥复合催化剂及其制备方法，把催化活性组分负载到烧结法制氧化铝处理后的赤泥上，催化剂的活性组分为碱金属元素物质和赤泥中可部分转化为催化剂活性组分的钙铁元素矿物质。该方法催化剂制备需要烘干焙烧，制备和输送工艺复杂，不利于催化剂与煤的充分混合，催化气化效率低。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种利用赤泥制备催化剂的制备方法，该催化剂适用于煤炭地下催化气化，解决了目前煤炭地下气化反应慢、有效气体组分低的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供一种利用赤泥制备催化剂的制备方法，包括以下步骤：
3、s1，将赤泥焙烧后进行破碎，得到赤泥载体；
4、s2，将赤泥载体、活性金属前驱体置于h2o2溶液中浸泡改性，得到催化剂。
5、在赤泥焙烧之前，可以根据赤泥的实际情况进行过滤除杂，主要是过滤大块不易破碎的物质，如石头、树枝等。
6、本专利技术所述的利用赤泥制备催化剂的制备方法，所述步骤s1中对赤泥进行焙烧，主要目的在于将低价态金属氧化物转化为高价态的金属氧化物，对焙烧的温度和时间不做特殊限定，可以针对具体的赤泥种类进行适当调整，只要能够实现上述目的即可，优选的，赤泥的焙烧条件为600～800℃下焙烧2～3小时；对破碎后的赤泥载体粒径不做特殊限定，可以根据催化剂的应用场景进行常规调整，优选的，粒径小于300微米。
7、本专利技术所述的利用赤泥制备催化剂的制备方法，所述步骤s2中，将赤泥载体置于h2o2溶液中浸泡的目的在于使用双氧水对赤泥中的低价金属进行氧化，使低价金属被氧化为高价金属，对h2o2溶液的浓度、用量和浸泡时间不做特殊限定，能够实现氧化效果即可，优选的，h2o2溶液的质量浓度为1～5％，浸泡2～4h。本专利技术所述的利用赤泥制备催化剂的制备方法，所述步骤s2中，对活性金属的种类不做特殊限定，可根据催化剂的具体用途进行选择，优选的，所述活性金属包括过渡金属、碱金属、碱土金属中的一种或几种。
8、本专利技术所述的利用赤泥制备催化剂的制备方法，所述过渡金属为铁和/或锰，所述碱金属为钾和/或钠，所述碱土金属为钙和/或镁。
9、本专利技术所述的利用赤泥制备催化剂的制备方法，所述步骤s2中，通过加入过渡金属氧化物引入过渡金属；通过加入碱土金属氧化物或碱土金属盐引入碱土金属；通过加入碱金属盐引入碱金属。
10、本专利技术所述的利用赤泥制备催化剂的制备方法，所述步骤s2中，活性金属前驱体为催化剂制备过程中常用的含活性金属的物质，本专利技术中优选为活性金属盐和/或活性金属氧化物。所述活性金属盐的种类不做特殊限定，可以为硝酸盐、碳酸盐、硫酸盐，优选为硝酸盐或碳酸盐。使用硫酸盐时，在高温反应过程中会生成so2，对于合成气成分有影响，增加合成气后续的脱硫成本。本专利技术中，在将赤泥载体、活性金属前驱体置于h2o2溶液中进行浸泡改性时，赤泥载体、活性金属盐和/或活性金属氧化物可以同时加入h2o2溶液中也可以分批加入，分批加入时加入顺序不分先后；如可以先将赤泥载体置于h2o2溶液中浸泡，然后再加入活性金属盐和/或活性金属氧化物，活性金属盐和活性金属氧化物可以同时加入，也可以分批加入；或先将赤泥载体、活性金属盐同时置于h2o2溶液中浸泡，然后再加入活性金属氧化物。本专利技术中，优选先加入活性金属氧化物后加入活性金属盐，该加入顺序可以提高催化剂的催化效果。
11、本专利技术所述的利用赤泥制备催化剂的制备方法，双氧水、赤泥、活性金属之间的用量并不做特殊限定，可以根据催化剂的具体应用场景进行常规调整，优选的，双氧水与赤泥的质量比为2:1～1:2，活性金属氧化物和活性金属盐与赤泥的质量比为1:1～1:20，其中，活性金属氧化物与活性金属盐的质量比为10:1～1:1。
12、本专利技术所述的利用赤泥制备催化剂的制备方法，所述活性金属氧化物中包含过渡金属氧化物，过渡金属氧化物的含量为催化剂总质量的1～20％。
13、本专利技术还提供一种上述的催化剂在煤炭地下气化中的应用，反应压力为0～4.0mpa，温度为600～1000℃，气化剂为空气或氧气，优选氧气。
14、本专利技术有益效果是：
15、本专利技术催化剂制备过程中利用h2o2溶液强氧化性，将催化剂组成物中原来的低价金属氧化为高价金属，提升催化剂的催化气化效率。加入活性金属时先加入金属氧化物后加金属盐，可以促使催化剂各物质混合均匀，保证催化剂的最佳效果。
16、该催化剂能够用于煤炭地下催化气化，提高碳转化率及地下气化煤气的有效组成。
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1.一种利用赤泥制备催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的利用赤泥制备催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，赤泥的焙烧条件为600～800℃下焙烧2～3小时，破碎后的赤泥载体粒径小于300微米。
3.根据权利要求1所述的利用赤泥制备催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，H2O2溶液的质量浓度为1～5％，浸泡2～4h。
4.根据权利要求1所述的利用赤泥制备催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述活性金属包括过渡金属、碱金属、碱土金属中的一种或几种。
5.根据权利要求4所述的利用赤泥制备催化剂的制备方法，其特征在于，所述过渡金属为铁和/或锰，所述碱金属为钾和/或钠，所述碱土金属为钙和/或镁。
6.根据权利要求4所述的利用赤泥制备催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，通过加入过渡金属氧化物引入过渡金属；通过加入碱土金属氧化物或碱土金属盐引入碱土金属；通过加入碱金属盐引入碱金属。
7.根据权利要求6所述的利用赤泥制备催化剂的制备方法，其特征在于，所述步
8.根据权利要求1所述的利用赤泥制备催化剂的制备方法，其特征在于，双氧水与赤泥的质量比为2:1～1:2，活性金属氧化物和活性金属盐与赤泥的质量比为1:1～1:20，其中，活性金属氧化物与活性金属盐的质量比为10:1～1:1。
9.根据权利要求8所述的利用赤泥制备催化剂的制备方法，其特征在于，所述活性金属氧化物中包含过渡金属氧化物，过渡金属氧化物的含量为催化剂总质量的1～20％。
10.权利要求1～9中任一项所述的催化剂在煤炭地下气化中的应用，其特征在于，反应压力为0～4.0MPa，温度为600～1000℃，气化剂为空气或氧气，优选氧气。
...【技术特征摘要】
1.一种利用赤泥制备催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的利用赤泥制备催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，赤泥的焙烧条件为600～800℃下焙烧2～3小时，破碎后的赤泥载体粒径小于300微米。
3.根据权利要求1所述的利用赤泥制备催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，h2o2溶液的质量浓度为1～5％，浸泡2～4h。
4.根据权利要求1所述的利用赤泥制备催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，所述活性金属包括过渡金属、碱金属、碱土金属中的一种或几种。
5.根据权利要求4所述的利用赤泥制备催化剂的制备方法，其特征在于，所述过渡金属为铁和/或锰，所述碱金属为钾和/或钠，所述碱土金属为钙和/或镁。
6.根据权利要求4所述的利用赤泥制备催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，通过加入过渡金属...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖海成，鲁玉莹，王宗宝，王奕然，娄舒洁，张鹏，李春玉，赵建涛，吕雉，韩晓琳，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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