CN102600910A - 高吸水率烟气脱硝蜂窝陶瓷载体及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种高吸水率烟气脱硝蜂窝陶瓷载体，由氧化铝、高岭土、滑石、石英、造孔剂经烧结而成，所述氧化铝占25~40%，粒径＜10μm，高岭土占5~10%，粒径＜10μm，滑石占35~45%，粒径＜20μm，石英占10~25%，粒径＜20μm；以氧化铝、高岭土、滑石、石英的质量为一个整体，造孔剂的质量为该整体的2~10%，平均粒径＜25μm；本发明的制备方法为：将氧化铝、高岭土、滑石、石英、造孔剂与表面活性剂、粘结剂、润滑剂及水混合均匀、成型、干燥、烧结，烧结温度为1390~1420℃，在烧结温度下保温8~12小时，冷却到室温；以氧化铝、高岭土、滑石、石英的质量总和为一个整体，表面活性剂为0.5~3.5%，粘结剂为3~5%，润滑剂为2~4%；水为20~25%。本发明制备得到的脱硝催化剂载体蜂窝陶瓷吸水率高，涂覆催化剂后脱硝效果良好，无毒无害。

Description

高吸水率烟气脱硝蜂窝陶瓷载体及其制备方法

技术领域

本发明涉及催化剂载体技术领域，尤其是涉及一种高吸水性的堇青石蜂窝陶瓷催化剂载体。 

背景技术

随着国家对烟气排放标准的提高及严格控制，排放的烟气必须进行脱硝处理，目前广泛使用的是钒-钛脱硝系统（V₂O₅/TiO₂），但该系统中需使用五氧化二钒，该材料有剧毒，因此在生产使用及废产品、废弃产品处理上带来许多危害及二次污染，并且该系统的成本较高。使用堇青石蜂窝陶瓷作为催化剂载体是一种新型的方法，但是长期运行后该载体会出现龟裂、剥落等现象，因此供涂覆催化剂用的董青石蜂窝陶瓷载体必须有高的强度、高吸水率以保证催化剂涂覆的有效性。 

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本申请人提供了一种高吸水率烟气脱硝蜂窝陶瓷载体。本发明制备得到的脱硝催化剂载体蜂窝陶瓷吸水率高，涂覆催化剂后脱硝效果良好，无毒无害。 

本发明的技术方案如下： 

一种高吸水率烟气脱硝蜂窝陶瓷载体，由氧化铝、高岭土、滑石、石英、造孔剂经烧结而成，所述氧化铝、高岭土、滑石、石英的质量百分比及其平均粒径大小为：氧化铝占25~40%，粒径＜10μm，高岭土占5~10%，粒径＜10μm，滑石占35~45%，粒径＜20μm，石英占10~25%，粒径＜20μm；以氧化铝、高岭土、滑石、石英的质量为一个整体，所述造孔剂的质量为该整体的2~10%，所述造孔剂的平均粒径＜25μm。

一种高吸水率烟气脱硝蜂窝陶瓷载体的制备方法，具体步骤如下： 

（1）将氧化铝、高岭土、滑石、石英、造孔剂与表面活性剂混合均匀；

（2）将步骤（1）得到的混合物与粘结剂、润滑剂及水混合均匀；

（3）将步骤（2）得到的混合物成型、干燥后烧结，烧结温度为1390~1420℃，并在烧结温度下保温，保温时间为8~12小时，随后冷却到室温；

以氧化铝、高岭土、滑石、石英的质量总和为一个整体，上述各步骤中所述添加剂及水的质量为该整体质量的百分数为：表面活性剂为0.5~3.5%，粘结剂为3~5%，润滑剂为2~4%；水为20~25%。

所述表面活性剂为植物或动物的脂肪酸或其脂肪酸盐。所述表面活性剂为油酸、硬脂酸、硬脂酸钠或硬脂酸铝。所述润滑剂为航空柴油、液化石蜡、桐油、玉米油或聚α烯烃。所述造孔剂为碳粉、木屑粉或核桃壳粉。所述粘结剂为甲基纤维素或羟丙基甲基纤维素。 

本发明有益的技术效果在于： 

本烟气脱硝蜂窝陶瓷载体以董青石晶相为主。董青石的分子式为2MgO·2Al₂O₃·5SiO₂，各成分的理论含量为：Al₂O₃含量34.9%，SiO₂含量51.3%，MgO含量13.8%。本烟气脱硝载体配料以董青石各成分含量为目标，进行配料，技术方案中所用的高岭土的作用是提供Al₂O₃、SiO₂成分，滑石的作用是提供SiO₂、MgO成份。技术方案中氧化铝、石英（SiO₂）、滑石、高岭土的质量为一个整体，总计为100%，其他配料为外加料。

本烟气脱硝蜂窝陶瓷载体制备工艺主要以合成董青石含量为目的，经干湿充分均匀混合，在烧成温度范围及保温时间范围内，经X-衍射测试其董青石含量>98%。如果烧成温度低于此范围，保温时间少于此范围，则董青石相发育不完全，其含量则明显低于98%；如果烧成温度高于此范围，或保湿时间长于此范围，则董青石相则产生玻化现象，产生少量莫来石液相，董青石含量也低于98%。 

本发明吸水率高。高吸水率有利于载体吸附催化剂，所吸附催化剂的量对于烟气脱硝率有明显作用，在试验中，如果载体吸水率低于35%，则载体所吸附的催化剂载烟气处理中脱硝效果低于80%。本发明陶瓷载体的蜂窝孔为5~50孔/平方英寸，壁厚1~2mm，产品正向抗压强度＞15Mpa，吸水率＞40%，经涂覆催化剂后，脱硝效果达到要求。 

具体实施方式

实施例1 

      本实施例所用的各原料及其重量如表1所示： 

表1

具体制备步骤： 

（1）将表1中氧化铝、高岭土、滑石、石英、造孔剂混合均匀；

（2）将步骤（1）得到的混合物与表面活性剂、粘结剂、润滑剂及水混合均匀；

（3）将步骤（2）得到的混合物成型150×150×1000mm、干燥后烧结，烧结温度为1390℃，并在烧成温度下保温，保温时间为10小时，随后冷却到室温；

（4）冷却后产品吸水率42%，正向抗压强度19.5Mpa，经涂覆催化剂后，脱硝效果达到要求。

实施例2 

本实施例所用的各原料及其重量如表2所示：

表2

 

具体制备步骤：

（1）将表1中氧化铝、高岭土、滑石、石英、造孔剂混合均匀；

（2）将步骤（1）得到的混合物与表面活性剂、粘结剂、润滑剂及水混合均匀；

（3）将步骤（2）得到的混合物成型150×150×1000mm、干燥后烧结，烧结温度为1420℃，并在烧成温度下保温，保温时间为8小时，随后冷却到室温；

（4）冷却后产品吸水率41%，正向抗压强度17.5Mpa，经涂覆催化剂后，脱硝效果达到要求。

实施例3 

本实施例所用的各原料及其重量如表3所示：

表3

具体制备步骤：

（1）将表1中氧化铝、高岭土、滑石、石英、造孔剂混合均匀；

（2）将步骤（1）得到的混合物与表面活性剂、粘结剂、润滑剂及水混合均匀；

（3）将步骤（2）得到的混合物成型150×150×1000mm、干燥后烧结，烧结温度为1410℃，并在烧成温度下保温，保温时间为12小时，随后冷却到室温；

（4）冷却后产品吸水率45%，正向抗压强度18.5Mpa，经涂覆催化剂后，脱硝效果达到要求。

以上实施例1~3中吸水率和正向抗压强度是根据国家标准JC/T686-1998（蜂窝陶瓷）来检测的。 

Claims (7)

1.一种高吸水率烟气脱硝蜂窝陶瓷载体，其特征在于由氧化铝、高岭土、滑石、石英、造孔剂经烧结而成，所述氧化铝、高岭土、滑石、石英的质量百分比及其平均粒径大小为：氧化铝占25~40%，粒径＜10μm，高岭土占5~10%，粒径＜10μm，滑石占35~45%，粒径＜20μm，石英占10~25%，粒径＜20μm；以氧化铝、高岭土、滑石、石英的质量为一个整体，所述造孔剂的质量为该整体的2~10%，所述造孔剂的平均粒径＜25μm。

2. 一种高吸水率烟气脱硝蜂窝陶瓷载体的制备方法，其特征在于具体步骤如下：

（1）将权利要求1中所述各组分与表面活性剂混合均匀；

（2）将步骤（1）得到的混合物与粘结剂、润滑剂及水混合均匀；

（3）将步骤（2）得到的混合物成型、干燥后烧结，烧结温度为1390~1420℃，并在烧结温度下保温，保温时间为8~12小时，随后冷却到室温；

以权利要求1中所述氧化铝、高岭土、滑石、石英的质量总和为一个整体，上述各步骤中所述添加剂及水的质量为该整体质量的百分数为：表面活性剂为0.5~3.5%，粘结剂为3~5%，润滑剂为2~4%；水为20~25%。

3.根据权利要求2所述的高吸水率烟气脱硝蜂窝陶瓷载体的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为植物或动物的脂肪酸或其脂肪酸盐。

4.根据权利要求2或3所述的高吸水率烟气脱硝蜂窝陶瓷载体的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为油酸、硬脂酸、硬脂酸钠或硬脂酸铝。

5.根据权利要求2所述的高吸水率烟气脱硝蜂窝陶瓷载体的制备方法，其特征在于，所述润滑剂为航空柴油、液化石蜡、桐油、玉米油或聚α烯烃。

6.根据权利要求1或2所述的高吸水率烟气脱硝蜂窝陶瓷载体及其制备方法，其特征在于，所述造孔剂为碳粉、木屑粉或核桃壳粉。

7.根据权利要求2所述的高吸水率烟气脱硝蜂窝陶瓷载体的制备方法，其特征在于，所述粘结剂为甲基纤维素或羟丙基甲基纤维素。