公布日：2022.04.15
申請日：2022.01.17
分類號：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環(huán)境的污染以及鐵資源的浪費，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綠色環(huán)保、可持續(xù)、有經(jīng)濟效益的方案。
權(quán)利要求書
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；所得沉淀物殘渣用于建筑材料或冶金原料。
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
針對以上現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點和不足之處，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，通過簡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)物殘渣作為建筑材料或者冶金原料。既避免了芬頓鐵泥對環(huán)境的污染以及鐵資源的浪費，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綠色環(huán)保、可持續(xù)、有經(jīng)濟效益的方案。
本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實現(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載的Fe單原子催化劑(Fe-SAC/NC)。
進一步地，步驟(1)中所述碳源包括腐植酸、有機污泥、煤粉中的至少一種。
進一步地，步驟(1)中所述氮源包括尿素、三聚氰胺中的至少一種。
進一步地，步驟(1)中所述模板劑包括NaCl、Na2SO4、Na2CO3中的至少一種。
進一步地，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。
進一步地，步驟(1)中所述研磨是指研磨至粒徑為200目。
進一步地，步驟(2)中所述保護氣氛為N2、Ar、NH3或H2含量為5％～20％的氫氬混合氣。
進一步地，步驟(2)中所述焙燒的時間為0.5～4h。
進一步地，步驟(3)中所述酸洗采用濃度為0.1～2M的硫酸或鹽酸，酸洗時間為12～48h。
進一步地，步驟(3)中所述磁分離后無磁性部分經(jīng)水洗，所得上清液經(jīng)干燥回收得到模板劑循環(huán)使用；所得沉淀物殘渣用于建筑材料或冶金原料。
進一步地，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，然后通過保護氣氛下高溫焙燒，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。然后通過磁分離，非磁性部分主要為N摻雜的無機碳以及模板劑如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渣(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、難降解的有機物，通過簡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)物殘渣作為建筑材料或者冶金原料。
(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環(huán)境的污染以及鐵資源的浪費，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綠色環(huán)保、可持續(xù)、有經(jīng)濟效益的方案。
（發(fā)明人：宿新泰;陳陽;楊博;袁培俊;張恒）
