公布日：2022.04.15
申請(qǐng)日：2022.01.17
分類(lèi)號(hào)：C02F11/00(2006.01)I;F23G7/00(2006.01)I;B01J27/24(2006.01)I;C01G49/14(2006.01)I
摘要
本發(fā)明屬于固廢資源化處理及煤化工催化劑技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種芬頓鐵泥的資源化綜合回收處理方法。所述處理方法包括如下步驟：將芬頓鐵泥與碳源、氮源和模板劑充分混合后研磨，得到混合物粉末；將混合物粉末在保護(hù)氣氛下焙燒，焙燒溫度為750～900℃，得到焙燒后的粉體；將焙燒后的粉體進(jìn)行磁分離，磁性部分經(jīng)酸洗后離心分離，上層清液為富含Fe3+的酸性溶液，下層不溶物為氮摻雜碳負(fù)載的Fe單原子催化劑Fe-SAC/NC。本發(fā)明方法既避免了芬頓鐵泥對(duì)環(huán)境的污染以及鐵資源的浪費(fèi)，又提高了固廢處理廠的收益，還降低了燃煤企業(yè)的催化劑使用成本，為芬頓污泥的處理提供了一個(gè)綠色環(huán)保、可持續(xù)、有經(jīng)濟(jì)效益的方案。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種芬頓鐵泥的資源化綜合回收處理方法，其特征在于，包括如下處理步驟：(1)混勻與研磨：將芬頓鐵泥與碳源、氮源和模板劑充分混合后研磨，得到混合物粉末；(2)焙燒：將混合物粉末在保護(hù)氣氛下焙燒，焙燒溫度為750～900℃，得到焙燒后的粉體；(3)磁選與酸洗：將焙燒后的粉體進(jìn)行磁分離，磁性部分經(jīng)酸洗后離心分離，上層清液為富含Fe3+的酸性溶液，下層不溶物為氮摻雜碳負(fù)載的Fe單原子催化劑Fe-SAC/NC。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種芬頓鐵泥的資源化綜合回收處理方法，其特征在于，步驟(1)中所述碳源包括腐植酸、有機(jī)污泥、煤粉中的至少一種；所述氮源包括尿素、三聚氰胺中的至少一種；所述模板劑包括NaCl、Na2SO4、Na2CO3中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種芬頓鐵泥的資源化綜合回收處理方法，其特征在于，步驟(1)中所述芬頓鐵泥：碳源：氮源：模板劑的重量比為10:20～200:10～100:50～300。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種芬頓鐵泥的資源化綜合回收處理方法，其特征在于，步驟(1)中所述研磨是指研磨至粒徑為200目。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種芬頓鐵泥的資源化綜合回收處理方法，其特征在于，步驟(2)中所述保護(hù)氣氛為N2、Ar、NH3或H2含量為5％～20％的氫氬混合氣。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種芬頓鐵泥的資源化綜合回收處理方法，其特征在于，步驟(2)中所述焙燒的時(shí)間為0.5～4h。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種芬頓鐵泥的資源化綜合回收處理方法，其特征在于，步驟(3)中所述酸洗采用濃度為0.1～2M的硫酸或鹽酸，酸洗時(shí)間為12～48h。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種芬頓鐵泥的資源化綜合回收處理方法，其特征在于，步驟(3)中所述磁分離后無(wú)磁性部分經(jīng)水洗，所得上清液經(jīng)干燥回收得到模板劑循環(huán)使用；所得沉淀物殘?jiān)糜诮ㄖ牧匣蛞苯鹪稀?/span>
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種芬頓鐵泥的資源化綜合回收處理方法，其特征在于，步驟(3)中所述富含Fe3+的酸性溶液用于循環(huán)酸洗或還原制備亞鐵鹽產(chǎn)品。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種芬頓鐵泥的資源化綜合回收處理方法，其特征在于，步驟(3)中所述Fe-SAC/NC用于燃煤催化劑。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種芬頓鐵泥的資源化綜合回收處理方法。本發(fā)明方法以芬頓鐵泥為原料，通過(guò)簡(jiǎn)單的工藝獲得了可用作燃煤催化劑的Fe單原子催化劑和粗品FeSO4兩種有附加值的產(chǎn)品，副產(chǎn)物殘?jiān)鳛榻ㄖ牧匣蛘咭苯鹪�。既避免了芬頓鐵泥對(duì)環(huán)境的污染以及鐵資源的浪費(fèi)，又提高了固廢處理廠的收益，還降低了燃煤企業(yè)的催化劑使用成本，為芬頓污泥的處理提供了一個(gè)綠色環(huán)保、可持續(xù)、有經(jīng)濟(jì)效益的方案。
本發(fā)明目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
一種芬頓鐵泥的資源化綜合回收處理方法，包括如下處理步驟：
(1)混勻與研磨：將芬頓鐵泥與碳源、氮源和模板劑充分混合后研磨，得到混合物粉末；
(2)焙燒：將混合物粉末在保護(hù)氣氛下焙燒，焙燒溫度為750～900℃，得到焙燒后的粉體；
(3)磁選與酸洗：將焙燒后的粉體進(jìn)行磁分離，磁性部分經(jīng)酸洗后離心分離，上層清液為富含Fe3+的酸性溶液，下層不溶物為氮摻雜碳負(fù)載的Fe單原子催化劑(Fe-SAC/NC)。
進(jìn)一步地，步驟(1)中所述碳源包括腐植酸、有機(jī)污泥、煤粉中的至少一種。
進(jìn)一步地，步驟(1)中所述氮源包括尿素、三聚氰胺中的至少一種。
進(jìn)一步地，步驟(1)中所述模板劑包括NaCl、Na2SO4、Na2CO3中的至少一種。
進(jìn)一步地，步驟(1)中所述芬頓鐵泥：碳源：氮源：模板劑的重量比為10:20～200:10～100:50～300。
進(jìn)一步地，步驟(1)中所述研磨是指研磨至粒徑為200目。
進(jìn)一步地，步驟(2)中所述保護(hù)氣氛為N2、Ar、NH3或H2含量為5％～20％的氫氬混合氣。
進(jìn)一步地，步驟(2)中所述焙燒的時(shí)間為0.5～4h。
進(jìn)一步地，步驟(3)中所述酸洗采用濃度為0.1～2M的硫酸或鹽酸，酸洗時(shí)間為12～48h。
進(jìn)一步地，步驟(3)中所述磁分離后無(wú)磁性部分經(jīng)水洗，所得上清液經(jīng)干燥回收得到模板劑循環(huán)使用；所得沉淀物殘?jiān)糜诮ㄖ牧匣蛞苯鹪稀?/span>
進(jìn)一步地，步驟(3)中所述富含Fe3+的酸性溶液用于循環(huán)酸洗或還原制備亞鐵鹽產(chǎn)品。
進(jìn)一步地，步驟(3)中所述Fe-SAC/NC用于燃煤催化劑。
本發(fā)明原理為：通過(guò)混勻與研磨，使芬頓鐵泥中鐵元素在碳源、氮源和模板劑的混合物中充分分散，然后通過(guò)保護(hù)氣氛下高溫焙燒，使芬頓鐵泥中的含鐵組分轉(zhuǎn)化成Fe/FeN4/Fe3C等磁性納米顆粒，芬頓鐵泥中的有機(jī)組分和碳源在高溫下碳化并作為磁性納米顆粒的載體。然后通過(guò)磁分離，非磁性部分主要為N摻雜的無(wú)機(jī)碳以及模板劑如NaCl、Na2SO4或者Na2CO3顆粒，經(jīng)水洗后的上清液干燥可得NaCl、Na2SO4或者Na2CO3粗品(可循環(huán)使用)，不溶物為含有多種重金屬的殘?jiān)?/span>(可作建筑材料或冶金原料)。磁性部分經(jīng)酸洗后離心分離，上層清液為富含Fe3+的酸性溶液，可多次循環(huán)用于酸洗后還原制備亞鐵鹽如FeSO4產(chǎn)品；下層不溶物為氮摻雜碳負(fù)載的Fe單原子催化劑(Fe-SAC/NC)，可用作燃煤催化劑。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
(1)本發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)了芬頓鐵泥的資源化綜合利用，綜合利用了芬頓鐵泥中高含量的鐵元素、難降解的有機(jī)物，通過(guò)簡(jiǎn)單的工藝制備可用作燃煤催化劑的Fe單原子催化劑和粗品亞鐵鹽如FeSO4兩種有附加值的產(chǎn)品，副產(chǎn)物殘?jiān)鳛榻ㄖ牧匣蛘咭苯鹪稀?/span>
(2)本發(fā)明提供的用芬頓鐵泥制備燃煤催化劑的技術(shù)，既避免了芬頓鐵泥對(duì)環(huán)境的污染以及鐵資源的浪費(fèi)，又提高了固廢處理廠的收益，還降低了燃煤企業(yè)的催化劑使用成本，為芬頓污泥的處理提供了一個(gè)綠色環(huán)保、可持續(xù)、有經(jīng)濟(jì)效益的方案。
（發(fā)明人：宿新泰;陳陽(yáng);楊博;袁培俊;張恒）
