【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于煤气化粗渣负载型金属氧化物，具体涉及一种煤气化粗渣负载型金属氧化物催化剂、制备方法及应用。
技术介绍
1、近年来，水泥工业污染物排放量仍不容小觑，尤其是nox的排放量成为主要污染物排放源，水泥窑炉的脱硝刻不容缓。目前水泥窑炉脱硝方式以选择性非催化还原技术(sncr)为主，选择性催化还原技术(scr)为辅，后者有优异的脱硝效率而逐渐成为人们研究的热点，也是水泥行业下一步脱硝的方向。但scr技术在水泥行业的普及率较低，催化剂主要以钒基为主，钒具有毒性，且scr在使用中面临中毒、价格贵等问题。
2、煤气化渣(cgs)一般分为煤气化粗渣(cgcs)和煤气化细渣(cgfs)，是煤气化过程中的副产物，其本身作为一种工业废弃物需被处理，目前的处置方式只要是露天堆放、填埋等，仍面临许多问题。
3、此外，由于纯金属氧化物作为脱硝催化剂时其脱硝效率与n2选择性都有一定的局限性，制备过程中容易团聚，需要压至成块、再破碎等过程，产率低。这就需要与相应的载体相结合，如何将其与煤气化渣结合得到高效催化剂仍需进一步研究。
技术实现思路
1、针对现有技术的上述不足，本专利技术提供一种煤气化粗渣负载型金属氧化物催化剂、制备方法及应用。本专利技术将金属氧化物负载在煤气化粗渣(cgcs)上实现了煤气化粗渣的再利用，降低成本，实现废物再利用。同时该方法制备简单，得到的脱硝催化剂具有良好的脱硝活性和氮气选择性，且材料安全，价格低，具有广阔的应用潜力。
2、为实现上述目的，一
3、(1)首先将煤气化粗渣进行干燥、搓碎、过筛得到煤气化粗渣颗粒，作为催化剂载体；
4、(2)将步骤(1)得到的煤气化粗渣颗粒与fe(no3)3前驱体溶液混合，经过搅拌、干燥，随后将其置于炉中在空气气氛下焙烧，得到负载型铁基氧化物催化剂；
5、将步骤(1)得到的煤气化粗渣颗粒与mn(no3)2前驱体盐溶液混合，经上述方法得到负载型锰基氧化物催化剂；
6、其中，对于负载型铁基氧化物催化剂，以载体煤气化粗渣为总质量，负载百分数按fe2o3计，在煤气化粗渣上的负载量质量百分数为5％-20％；
7、对于负载型锰基氧化物催化剂，以载体煤气化粗渣为总质量，负载百分数按mno2计，在煤气化粗渣上的负载量质量百分数为3％-7％。
8、本方案的进一步改进，负载型锰基氧化物的焙烧温度为550℃，负载型铁基氧化物的焙烧温度为550℃。
9、本方案的进一步改进，所述煤气化粗渣包括以下质量分数的组分：sio217.2％、
10、al2o3 8.51％、cao 3.8％、fe2o3 6.5％、mgo 1.86％、na2o 1.8％、k2o 0.21％、so33.82％、mno 0.31％。
11、本方案的进一步改进，对于负载型铁基氧化物催化剂，在煤气化粗渣上的负载量质量百分数为15％；对于负载型锰基氧化物催化剂，在煤气化粗渣上的负载量质量百分数为5％。
12、本方案的进一步改进，负载型铁基氧化物的制备方法如下：
13、(1)首先将煤气化粗渣进行烘干，烘箱105℃干燥12h，搓碎，过40-60目方孔筛，得到煤气化粗渣颗粒，作为催化剂载体；
14、(2)称取3.7950g九水合硝酸铁fe(no3)3·9h2o固体粉末倒入烧杯中，加入去离子水，搅拌，静置2h，得到fe(no3)3前驱体盐溶液(此处前驱体盐溶液fe(no3)3浓度没有要求，后续加入去离子水量不影响最终性能，只要保证分布均匀后续烘干即可)，称取5g步骤(1)的煤气化粗渣颗粒与fe(no3)3前驱体盐溶液混合，机械搅拌3h，鼓风干燥箱80℃烘干5h，110℃烘12h；将烘干后的颗粒置于管式炉中，升温速率10℃/min，550℃空气气氛下焙烧3h，待自然冷却到室温，催化剂制备完成；得到15％质量分数fe基氧化物催化剂；以相同方法称取九水合硝酸铁fe(no3)3·9h2o制备得到对应质量分数fe基氧化物催化剂。
15、本方案的进一步改进，负载型锰基氧化物的制备方法如下：
16、(1)首先将煤气化粗渣进行烘干，烘箱105℃干燥12h，搓碎，过40-60目方孔筛，得到煤气化粗渣颗粒，作为催化剂载体；
17、称取1.029g 50wt.％的mn(no3)2水溶液倒入烧杯中，加入去离子水，搅拌，静置2h得到前驱体盐溶液(此处mn(no3)2前驱体盐溶液浓度没有要求，后续加入去离子水量不影响最终性能，只要保证溶解完全，后续烘干即可)，称取5g步骤(1)得到的煤气化粗渣颗粒与静置后的mn(no3)2前驱体盐溶液混合，机械搅拌3h；鼓风干燥箱80℃烘干5h，110℃烘12h，将烘干后的颗粒置于管式炉中，升温速率10℃/min，550℃空气气氛下焙烧3h，待自然冷却到室温，催化剂制备完成，负载百分数按mno2计，载体为总质量，得到5％质量分数mn基氧化物催化剂；以相同方法取mn(no3)2溶液制备得到对应质量分数mn基氧化物催化剂。
18、另一方面，本专利技术提供上述此外，本专利技术提供上述制备方法得到的煤气化粗渣负载型金属氧化物。
19、此外，本专利技术提供上述的煤气化粗渣负载型金属氧化物在脱硝领域的应用。
20、本方案的进一步改进，非负载型铁基氧化物脱硝温度为200℃-350℃；非负载型锰基氧化物脱硝温度为150℃-300℃。
21、本方案的进一步改进，非负载型铁基氧化物脱硝温度为300℃；非负载型锰基氧化物脱硝温度为150-200℃。
22、本专利技术的有益效果在于：
23、(1)煤气化粗渣(cgcs)具有发达的孔结构，同时具有一定的机械强度，适合用来进行金属氧化物活性组分的负载。本专利技术对煤气化粗渣进行选择，将铁或锰基氧化物负载煤气化粗渣上面，实现了煤气化粗渣的再利用。煤气化渣的独特结构赋予了它显著的吸附能力和负载金属氧化起到协同作用，在煤气化粗渣上的负载量质量百分数为3％-7％或在煤气化粗渣上的负载量质量百分数为5％-20％时即可达到单纯金属氧化物差不多的脱硝效果。且由于水泥烟气存在特殊性：粉尘浓度高、温度波动较大(一般由于回转窑工况波动导致c1出口温度波动大)、含硫等，导致单纯金属类催化剂自身结构不稳定，出现磨损严重、孔隙堵塞等后果，煤气化粗渣的发达的孔结构和机械强度可以改善该问题。
24、(2)本专利技术利用浸渍法制备cgcs-xfe催化剂，对铁基氧化物负载量进行优化，在脱硝温度300℃时，cgcs-15fe具有极高的脱硝活性，cgcs-20fe具有极高的n2选择性。
25、(3)本专利技术同时利用浸渍法制备cgcs-mn催化剂，且对锰基氧化物负载量进行优化，在200℃时，cgcs-5mn脱硝效率达90％，cgcs-7mn在150℃时n2选择性达到了9本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种煤气化粗渣负载型金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，所述金属氧化物为铁基氧化物或锰基氧化物，制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的煤气化粗渣负载型金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于：负载型锰基氧化物的焙烧温度为550℃，负载型铁基氧化物的焙烧温度为550℃。
3.根据权利要求1所述的煤气化粗渣负载型金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，所述煤气化粗渣包括以下质量分数的组分：SiO2 17.2％、Al2O3 8.51％、CaO 3.8％、Fe2O3 6.5％、MgO 1.86％、Na2O 1.8％、K2O 0.21％、SO3 3.82％、MnO0.31％。
4.根据权利要求1所述的煤气化粗渣负载型金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于：对于负载型铁基氧化物催化剂，在煤气化粗渣上的负载量质量百分数为15％；对于负载型锰基氧化物催化剂，在煤气化粗渣上的负载量质量百分数为5％。
5.根据权利要求1所述的煤气化粗渣负载型金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，负载型铁基氧化物的制备方法如下：
6.根据权
7.根据权利要求1-6任一项所述制备方法得到的煤气化粗渣负载型金属氧化物。
8.根据权利要求7所述的煤气化粗渣负载型金属氧化物在脱硝领域的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：非负载型铁基氧化物脱硝温度为200℃-350℃；非负载型锰基氧化物脱硝温度为150℃-300℃。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：非负载型铁基氧化物脱硝温度为300℃；非负载型锰基氧化物脱硝温度为150-200℃。
...【技术特征摘要】
1.一种煤气化粗渣负载型金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，所述金属氧化物为铁基氧化物或锰基氧化物，制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的煤气化粗渣负载型金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于：负载型锰基氧化物的焙烧温度为550℃，负载型铁基氧化物的焙烧温度为550℃。
3.根据权利要求1所述的煤气化粗渣负载型金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，所述煤气化粗渣包括以下质量分数的组分：sio2 17.2％、al2o3 8.51％、cao 3.8％、fe2o3 6.5％、mgo 1.86％、na2o 1.8％、k2o 0.21％、so3 3.82％、mno0.31％。
4.根据权利要求1所述的煤气化粗渣负载型金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于：对于负载型铁基氧化物催化剂，在煤气化粗渣上的负载量质量百分数为15％；对于...
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