本發(fā)明屬于催化劑技術(shù)與環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種脫硝催化劑的制備技術(shù)，尤其涉及一種用于陶瓷煙氣脫硝鈦基催化劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
我國陶瓷工業(yè)近年來發(fā)展迅速，有大小陶瓷窯爐幾千座，年耗標(biāo)煤300度百萬噸，產(chǎn)量居世界第一，約占世界的2/3，但是其負(fù)面影響--窯爐煙氣污染也越來越突出。
我國大氣中90％的SOx、85％的CO2、80％的粉塵和50％的NOx污染均來自于陶瓷窯爐等工業(yè)窯爐。目前僅日用陶瓷、建筑陶瓷生產(chǎn)領(lǐng)域中就有3000座燃煤窯爐，達(dá)到窯爐總數(shù)的70％，因此處理陶瓷窯爐煙氣污染刻不容緩。
陶瓷行業(yè)煙氣溫度較低，國內(nèi)催化劑廠商普遍生產(chǎn)的都是高溫催化劑，并不適用于焦化行業(yè)。所以研制出適合焦化行業(yè)脫硝的催化劑刻不容緩。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種用于陶瓷煙氣脫硝鈦基催化劑及其制備方法，能夠適應(yīng)陶瓷行業(yè)脫硝的需要，解決現(xiàn)有的催化劑不能滿足陶瓷行業(yè)需要的現(xiàn)狀。
具體而言，本發(fā)明提供一種用于陶瓷煙氣脫硝鈦基催化劑，其特征在于原料包括：鈦鎢粉800-1000重量份，鈦鎢硅粉100-150重量份，1.5-3重量份的氧化鑭，2.2-3重量份的氧化鈰，3-5重量份的氧化錳。
在本發(fā)明一個(gè)具體的實(shí)施方式中，原料還包括：50-70重量份的偏釩酸銨溶液。
在本發(fā)明一個(gè)具體的實(shí)施方式中，原料還包括：質(zhì)量濃度為50％的乳酸3-5重量份，硬脂酸5-8重量份、去離子水330-450重量份及質(zhì)量濃度為25％的氨水125-180重量份。
在本發(fā)明一個(gè)具體的實(shí)施方式中，原料還包括：玻璃纖維40-60重量份，木漿棉3-5重量份，單乙醇胺40-60重量份。
在本發(fā)明一個(gè)具體的實(shí)施方式中，原料還包括羧甲基纖維素鈉1-6重量份和聚氧化乙烯2.2-4.5重量份。
在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述鈦鎢粉在混煉步驟中分三次加入。
在本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述質(zhì)量濃度為25％的氨水分四次加入。
在本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，該催化劑由下述原料制成：800-1000重量份的鈦鎢粉，100-150重量份的鈦鎢硅粉，1.5-3重量份的氧化鑭，2.2-3重量份的氧化鈰，3-5重量份的氧化錳，50-70重量份的偏釩酸銨溶液，3-5重量份的質(zhì)量濃度為50％的乳酸，5-8重量份的硬脂酸，330-450重量份的去離子水，125-180重量份質(zhì)量濃度為25％的氨水，40-60重量份的玻璃纖維，3-5重量份的木漿棉，40-60重量份的單乙醇胺，1-6重量份的羧甲基纖維素鈉和2.2-4.5重量份的聚氧化乙烯。
本發(fā)明另一方面在于提供一種用于水泥煙氣脫硝鈦基催化劑的制備方法，其特征在于原料包括：800-1000重量份的鈦鎢粉，100-150重量份的鈦鎢硅粉，1.5-3重量份的氧化鑭，2.2-3重量份的氧化鈰，3-5重量份的氧化錳，偏釩酸銨溶液50-70重量份；所述鈦鎢粉在混煉步驟中分三次加入。
具體而言，在本發(fā)明一個(gè)具體的實(shí)施方式中，包括混煉，擠出，干燥，煅燒步驟，其中混煉步驟包括一次混煉、二次混煉、三次混煉，一次混煉中加入300-400重量份的鈦鎢粉，二次混煉中加入250-300重量份的鈦鎢粉，三次混煉加入250-300重量份的鈦鎢粉。
在本發(fā)明一個(gè)具體的實(shí)施方式中，一次混煉：將300-400重量份的鈦鎢粉，100-150重量份的鈦鎢硅粉放入混煉機(jī)中進(jìn)行混煉，再加入1.5-3重量份的氧化鑭，2.2-3重量份的氧化鈰，3-5重量份的氧化錳，3-5重量份的質(zhì)量濃度為50％的乳酸，5-8重量份的硬脂酸、200-250重量份的去離子水及50-70重量份的質(zhì)量濃度為25％的氨水進(jìn)行混煉。
在本發(fā)明一個(gè)具體的實(shí)施方式中，二次混煉：一次混煉后，將250-300重量份的鈦鎢粉，40-60份的去離子水，15-20重量份的質(zhì)量濃度為25％的氨水加入到一次混煉得到的混料中進(jìn)行混煉；三次混煉：二次混煉后，將250-300重量份的鈦鎢粉和40-60重量份的質(zhì)量濃度為25％的氨水加入到二次混煉得到的混料中進(jìn)行混煉。
在本發(fā)明一個(gè)具體的實(shí)施方式中，混煉還包括四次混煉、五次混煉，其中四次混煉：三次混煉后，將40-60重量份的玻璃纖維，3-5重量份木漿棉，40-60重量份的單乙醇胺，50-70重量份的偏釩酸銨溶液，50-80重量份的去離子水加入到三次混煉得到的混料中進(jìn)行混煉；五次混煉：四次混煉后，將1-6重量份的羧甲基纖維素鈉和2.2-4.5重量份的聚氧化乙烯，20-30重量份的質(zhì)量濃度為25％的氨水和40-60重量份的去離子水加入到四次混煉得到的混料中進(jìn)行混煉。
在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，偏釩酸銨溶液制備，在偏釩酸銨反應(yīng)罐中加入100重量份的去離子水和12重量份的單乙醇胺，當(dāng)溫度≥90℃時(shí)，加入偏釩酸銨(AMV)10重量份，繼續(xù)加熱至溫度顯示為98±2℃，并保持至少50min。
在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，每次混煉時(shí)間為10-40分鐘。
在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，干燥包括：一次干燥，溫度25-55℃，濕度20-80％，干燥時(shí)間為8-10天；二次干燥，溫度為65-70℃，干燥2-3天。
在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，煅燒包括200-300℃煅燒5-8小時(shí)，600-700℃煅燒5-8小時(shí)。
在本發(fā)明一個(gè)具體的實(shí)施方式中，所述制備方法包括：混煉，擠出，干燥，煅燒步驟；
(1)混煉步驟：
一次混煉：將300-400重量份的鈦鎢粉，100-150重量份的鈦鎢硅粉放入混煉機(jī)中進(jìn)行混煉，再加入1.5-3重量份的氧化鑭，2.2-3重量份的氧化鈰，3-5重量份的氧化錳，3-5重量份的質(zhì)量濃度為50％的乳酸，5-8重量份的硬脂酸、200-250重量份的去離子水及50-70重量份的質(zhì)量濃度為25％的氨水進(jìn)行混煉；
二次混煉：一次混煉后，將250-300重量份的鈦鎢粉，40-60份的去離子水，15-20重量份的質(zhì)量濃度為25％的氨水加入到一次混煉得到的混料中進(jìn)行混煉；
三次混煉：二次混煉后，將250-300重量份的鈦鎢粉和40-60重量份的質(zhì)量濃度為25％的氨水加入到二次混煉得到的混料中進(jìn)行混煉；
四次混煉：三次混煉后，將40-60重量份的玻璃纖維，3-5重量份木漿棉，40-60重量份的單乙醇胺，50-70重量份的偏釩酸銨溶液，50-80重量份的去離子水加入到三次混煉得到的混料中進(jìn)行混煉；
五次混煉：四次混煉后，將1-6重量份的羧甲基纖維素鈉和2.2-4.5重量份的聚氧化乙烯，20-30重量份的質(zhì)量濃度為25％的氨水和40-60重量份的去離子水加入到四次混煉得到的混料中進(jìn)行混煉；
每次混煉時(shí)間為10-40分鐘；
(2)擠出步驟：將混料加入過濾機(jī)中過濾，過濾后加入到預(yù)擠出機(jī)中預(yù)擠出，后置于擠出機(jī)中擠出成為蜂窩狀；陳腐10-15小時(shí)；
(3)干燥步驟：
一次干燥，溫度25-55℃，濕度20-80％，干燥時(shí)間為8-10天；
二次干燥，溫度為65-70℃，干燥2-3天；
(4)煅燒步驟
200-300℃煅燒5-8小時(shí)，600-700℃煅燒5-8小時(shí)。
有益效果：本發(fā)明中采用鈦鎢粉和鈦鎢硅粉兩種載體，同時(shí)鈦鎢粉分三次加入，大大提高了載體的表面積以及活性成分的分散均勻性，進(jìn)而提高了催化活性。同時(shí)本發(fā)明中，采用多次混煉，將各種原料分階段加入，使各種物料之間充分反應(yīng)，提高了催化活性，同時(shí)拓寬了脫硝催化劑的活性溫度窗口。本發(fā)明中同時(shí)加入氧化鑭、氧化鈰和氧化錳，使得催化劑在低溫下仍然具有較高的活性。本發(fā)明制備得到的脫硝催化劑具有耐壓強(qiáng)度高，制作方法成熟，易成型，簡單易操作，在低溫下脫硝效率較好，且硫轉(zhuǎn)化率＜0.5％。
本發(fā)明的重量份可以同時(shí)替換已知的重量單位，例如克、千克、公斤等。
具體實(shí)施方式
以下通過實(shí)施例進(jìn)一步具體闡述本發(fā)明，這些實(shí)施例僅用于舉例說明的目的，并不限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例1
(1)混煉步驟：
一次混煉：將320kg鈦鎢粉，100kg鈦鎢硅粉加入混煉機(jī)中，100rpm運(yùn)行混煉機(jī)，再加入1.5kg氧化鑭，2.2kg氧化鈰，3kg氧化錳，3kg質(zhì)量濃度為50％的乳酸，5kg硬脂酸，200kg去離子水及50kg質(zhì)量濃度為25％的氨水，將以上物質(zhì)混合，500rpm高速運(yùn)轉(zhuǎn)混煉機(jī)10min；
二次混煉：一次混煉后，將250kg鈦鎢粉，40kg去離子水，15kg質(zhì)量濃度為25％的氨水加入到一次混煉得到的混料中進(jìn)行混煉，500rpm高速運(yùn)轉(zhuǎn)混煉機(jī)20min；
三次混煉：二次混煉后，將250kg鈦鎢粉和40kg質(zhì)量濃度為25％的氨水加入到二次混煉得到的混料中進(jìn)行混煉，500rpm高速運(yùn)轉(zhuǎn)混煉機(jī)至物料含水量小于24％；
四次混煉：三次混煉后，將40kg玻璃纖維，3kg木漿棉，40kg單乙醇胺，50kg的去離子水，50kg的配置好的偏釩酸銨溶液加入到三次混煉得到的混料中進(jìn)行混煉，500rpm高速運(yùn)轉(zhuǎn)混煉機(jī)30min；
五次混煉：四次混煉后，將2kg羧甲基纖維素鈉和2.2kg聚氧化乙烯，20kg質(zhì)量濃度為25％的氨水和40kg去離子水加入到四次混煉得到的混料中進(jìn)行混煉,500rpm高速運(yùn)轉(zhuǎn)混煉機(jī)20min。調(diào)節(jié)物料的水分和pH，水分為25-18％，pH為7.5以上；
(2)擠出步驟：
將混料加入過濾機(jī)中過濾，過濾后加入到預(yù)擠出機(jī)中預(yù)擠出，后置于擠出機(jī)中擠出成為蜂窩狀(20×20孔)；擠出的催化劑進(jìn)行切割，符合制定的長度；將擠出成型的催化劑放入托盤上，放于干燥室內(nèi)陳腐12小時(shí)；
(3)干燥步驟：
一次干燥，溫度20℃，濕度30％，干燥時(shí)間為8天；
二次干燥，溫度為62℃，干燥2天，當(dāng)催化劑重量不再減少后干燥停止；
(4)煅燒步驟：
200℃5小時(shí)，650℃煅燒6小時(shí)；
所述偏釩酸銨溶液制備：在偏釩酸銨反應(yīng)罐中加入100L去離子水和12kg單乙醇胺，當(dāng)溫度≥90℃時(shí)，加入偏釩酸銨(AMV)10kg，繼續(xù)加熱至溫度顯示為98±2℃，并保持至少50min。
實(shí)施例2
(1)混煉步驟：
一次混煉：將360kg鈦鎢粉，120kg鈦鎢硅粉加入混煉機(jī)中，100rpm運(yùn)行混煉機(jī)，再加入2kg氧化鑭，2.7kg氧化鈰，4kg氧化錳，4kg質(zhì)量濃度為50％的乳酸，4kg的硬脂酸，220kg去離子水及60kg質(zhì)量濃度為25％的氨水，將以上物質(zhì)混合，500rpm高速運(yùn)轉(zhuǎn)混煉機(jī)10min；
二次混煉：一次混煉后，將270kg鈦鎢粉，50kg去離子水，18kg質(zhì)量濃度為25％的氨水加入到一次混煉得到的混料中進(jìn)行混煉,500rpm高速運(yùn)轉(zhuǎn)混煉機(jī)20min；
三次混煉：二次混煉后，將270kg鈦鎢粉和50kg質(zhì)量濃度為25％的氨水加入到二次混煉得到的混料中進(jìn)行混煉，500rpm高速運(yùn)轉(zhuǎn)混煉機(jī)至物料含水量小于24％；
四次混煉：三次混煉后，將50kg玻璃纖維，4kg木漿棉，50kg單乙醇胺，60kg去離子水，60kg配置好的偏釩酸銨溶液加入到三次混煉得到的混料中進(jìn)行混煉，500rpm高速運(yùn)轉(zhuǎn)混煉機(jī)30min；
五次混煉：四次混煉后，將3kg羧甲基纖維素鈉和3.2kg的聚氧化乙烯，25kg質(zhì)量濃度為25％氨水和50kg去離子水加入到四次混煉得到的混料中進(jìn)行混煉,500rpm高速運(yùn)轉(zhuǎn)混煉機(jī)20min。調(diào)節(jié)物料的水分和pH，水分為25-18％，pH為7.5以上；
(2)擠出步驟：
將混料加入過濾機(jī)中過濾，過濾后加入到預(yù)擠出機(jī)中預(yù)擠出，后置于擠出機(jī)中擠出成為蜂窩狀(20×20孔)；擠出的催化劑進(jìn)行切割，符合制定的長度；將擠出成型的催化劑放入托盤上，放于干燥室內(nèi)陳腐12小時(shí)；
(3)干燥步驟：
一次干燥，溫度40℃，濕度50％，干燥時(shí)間為9天；
二次干燥，溫度為63℃，干燥2.5天，當(dāng)催化劑重量不再減少后干燥停止；
(4)煅燒步驟：
250℃煅燒5.5小時(shí)，675℃煅燒7小時(shí)；
所述偏釩酸銨溶液制備：在偏釩酸銨反應(yīng)罐中加入100L的去離子水和12kg的單乙醇胺，當(dāng)溫度≥90℃時(shí)，加入偏釩酸銨(AMV)10kg，繼續(xù)加熱至溫度顯示為98±2℃，并保持至少50min。
實(shí)施例3
(1)混煉步驟：
一次混煉：將400kg鈦鎢粉，150kg鈦鎢硅粉加入混煉機(jī)中，100rpm運(yùn)行混煉機(jī)，再加入3kg氧化鑭，3kg氧化鈰，5kg氧化錳，5kg質(zhì)量濃度為50％的乳酸，8kg硬脂酸，250kg去離子水及70kg質(zhì)量濃度為25％的氨水，將以上物質(zhì)混合，500rpm高速運(yùn)轉(zhuǎn)混煉機(jī)10min；
二次混煉：一次混煉后，將300kg鈦鎢粉，60kg去離子水，20kg質(zhì)量濃度為25％的氨水加入到一次混煉得到的混料中進(jìn)行混煉，500rpm高速運(yùn)轉(zhuǎn)混煉機(jī)20min；
三次混煉：二次混煉后，將300kg鈦鎢粉和60kg質(zhì)量濃度為25％的氨水加入到二次混煉得到的混料中進(jìn)行混煉，500rpm高速運(yùn)轉(zhuǎn)混煉機(jī)至物料含水量小于24％；
四次混煉：三次混煉后，將60kg玻璃纖維，5kg木漿棉，60kg單乙醇胺，60kg去離子水，70kg配置好的偏釩酸銨溶液加入到三次混煉得到的混料中進(jìn)行混煉，500rpm高速運(yùn)轉(zhuǎn)混煉機(jī)30min；
五次混煉：四次混煉后，將6kg羧甲基纖維素鈉和4.5kg聚氧化乙烯，30kg質(zhì)量濃度為25％的氨水和60kg去離子水加入到四次混煉得到的混料中進(jìn)行混煉,500rpm高速運(yùn)轉(zhuǎn)混煉機(jī)20min；調(diào)節(jié)物料的水分和pH，水分為25-18％，pH為7.5以上；
(2)擠出步驟：
將混料加入過濾機(jī)中過濾，過濾后加入到預(yù)擠出機(jī)中預(yù)擠出，后置于擠出機(jī)中擠出成為蜂窩狀(20×20孔)；擠出的催化劑進(jìn)行切割，符合制定的長度；將擠出成型的催化劑放入托盤上，放于干燥室內(nèi)陳腐12小時(shí)；
(3)干燥步驟：
一次干燥，溫度55℃，濕度70％，干燥時(shí)間為10天；
二次干燥，溫度為65℃，干燥3天，當(dāng)催化劑重量不再減少后干燥停止；
(4)煅燒步驟：
300℃煅燒6小時(shí)，700℃煅燒8小時(shí)；
所述偏釩酸銨溶液制備：在偏釩酸銨反應(yīng)罐中加入100L去離子水和12kg單乙醇胺，當(dāng)溫度≥90℃時(shí)，加入偏釩酸銨(AMV)10kg，繼續(xù)加熱至溫度顯示為98±2℃，并保持至少50min。
對(duì)比例1(省略氧化鑭)
一次混煉：將320kg鈦鎢粉，100kg鈦鎢硅粉加入混煉機(jī)中，100rpm運(yùn)行混煉機(jī)，再加入2.2kg氧化鈰，3kg氧化錳，3kg質(zhì)量濃度為50％的乳酸，5kg硬脂酸，200kg去離子水及50kg質(zhì)量濃度為25％的氨水，將以上物質(zhì)混合，500rpm高速運(yùn)轉(zhuǎn)混煉機(jī)10min；
其他同實(shí)施例1。
對(duì)比例2(省略氧化鈰)
一次混煉：將320kg鈦鎢粉，100kg鈦鎢硅粉加入混煉機(jī)中，100rpm運(yùn)行混煉機(jī)，再加入1.5kg氧化鑭，3kg氧化錳，3kg質(zhì)量濃度為50％的乳酸，5kg硬脂酸，200kg去離子水及50kg質(zhì)量濃度為25％的氨水，將以上物質(zhì)混合，500rpm高速運(yùn)轉(zhuǎn)混煉機(jī)10min；
其他同實(shí)施例1。
對(duì)比例3(省略氧化錳)
一次混煉：將320kg鈦鎢粉，100kg鈦鎢硅粉加入混煉機(jī)中，100rpm運(yùn)行混煉機(jī)，再加入1.5kg氧化鑭，2.2kg氧化鈰，3kg質(zhì)量濃度為50％的乳酸，5kg硬脂酸，200kg去離子水及50kg質(zhì)量濃度為25％的氨水，將以上物質(zhì)混合，500rpm高速運(yùn)轉(zhuǎn)混煉機(jī)10min；
其他同實(shí)施例1。
實(shí)施例4性能測(cè)試
在150-200℃的溫度下，將氮氧化物和二氧化硫的模擬煙氣通入上述實(shí)施例1-3以及對(duì)比例1-3制備的催化劑樣品中，測(cè)試脫硝效率，結(jié)果如表1所示。
表1本發(fā)明實(shí)施例及對(duì)比例制備的催化劑的性能測(cè)試結(jié)果