CN103100381A - 一种硫酸钙生产氧化钙的催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种硫酸钙生产氧化钙的催化剂及其制备方法，该催化剂由以下重量份数的原料制成：三氧化二铝45-55份、二氧化硅20-30份、二氧化钛10-20份、活性炭5-15份、氧化钙5-15份。本发明还包括所述催化剂的制备方法。本发明制得之催化剂，制造成本低，用作硫酸钙生产氧化钙反应过程中的催化剂，既能加快反应速度，又能吸附有害气体，从而减少有害气体的排放。
Description
技术领域
本发明涉及一种催化剂及其制备方法，尤其是涉及一种硫酸钙生产氧化钙的低成本催化剂及其制备方法。
背景技术
目前，氧化钙的生产主要是通过硫酸钙在还原加热条件下制取，其加工温度在1000℃以上，在这个过程中会产生大量的CO气体，企业需要处理或应用这部分CO气体，这些都大大的提高了硫酸钙生产氧化钙的生产成本，同时也制约了氧化钙生产行业的发展，如何通过加入催化剂提高硫酸钙、氧化钙的生产率并且降低催化剂的成本，成为行业发展关注的焦点。但现有催化剂催化效率低，且成本高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种成本低的硫酸钙生产氧化钙的催化剂及其制备方法。利用该催化剂，可以提高硫酸钙生产氧化钙的效率，提高生产效益。
本发明解决所述技术问题所采用的技术方案是：
本发明之硫酸钙生产氧化钙的催化剂，由以下重量份数的原料制成：三氧化二铝（Al2O3）45-55份，二氧化硅（SiO2）20-30份，二氧化钛（TiO2）10-20份，活性炭5-15份，氧化钙5-15份。
优选的重量份数为：三氧化二铝（Al2O3）48－52份，二氧化硅（SiO2）23－27份，二氧化钛（TiO2）12－18份，活性炭8－12份，氧化钙8－12份。
更优选的重量份数为：三氧化二铝（Al2O3）50份，二氧化硅（SiO2）25份，
二氧化钛（TiO2）15份，活性炭10份，氧化钙10份。
进一步，所述三氧化二铝（Al2O3）优选γ- Al2O3；
所述二氧化硅（SiO2）优选无定形二氧化硅；
所述二氧化钛（TiO2）优选纳米二氧化钛；
所述活性炭优选矿物质原料活性炭，孔径≥20000nm。
本发明之硫酸钙生产氧化钙的催化剂的制备方法，包括以下步骤：
将三氧化二铝（Al2O3）45-55份、二氧化硅（SiO2）20-30份、二氧化钛（TiO2）10-20份、活性炭5-15份、氧化钙5-15份加入高混机内，混合10-20min（优选15min），然后将高混机内的混合物加入可调节转速的倾斜的转盘中，转盘的倾斜度为25－35度（优选30度），转盘的转速50－80r/min（优选60r/min），同时喷入水，所喷水的量是三氧化二铝、二氧化硅、二氧化钛、活性炭、氧化钙各物质总重量的0.05－0.15倍（优选0.1倍），在转盘转动15-25min（优选20min）的过程中，粉料滚动粘结，形成尺寸合适大小均匀的球体，然后在80－120℃（优选100℃）温度下干燥0.5－2h（优选1h）后在550-650℃（优选600℃）下焙烧1－3h（优选2h），即得。
根据中国发明专利申请200810058186.0，硫酸钙分解产生氧化钙，其反应原理如下：
CaSO4+2C=CaS+2CO2↑
CaSO4+4CO=CaS+4CO2↑
CaSO4+4H2=CaS+4H2O
CaS+2O2=CaSO4
2CaS+3O2=2CaO+2SO2
CaS+3CaSO4=4CaO+4SO2↑
本发明制得之催化剂应用原理：三氧化二铝为过渡金属氧化物，在高温下分子结构中的金属原子与氧原子之间易形成空穴，改变硫酸钙中氧的吸附能力，催进氧化还原反应的进行，二氧化硅与二氧化钛对稳定三氧化二铝结构非常有效，比单一的组份效果更优，可以有效抑制Al2O3的α变，保持Al2O3的活性；另外，活性炭具有强的吸附能力，吸附反应所产生的S02，减少有害气体的排放；氧化钙是作为粘合剂加入的。
本发明制得之催化剂，成本低，利用其催化硫酸钙生产氧化钙，能加快反应速度，活性炭还能吸附减少有害气体的排放。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
本实施例之硫酸钙生产氧化钙的催化剂，由以下重量份数的原料制成：三氧化二铝（Al2O3）45份，二氧化硅（SiO2）20份，二氧化钛（TiO2）15份，活性炭10份，氧化钙10份。
所述三氧化二铝（Al2O3）为γ- Al2O3；
所述二氧化硅（SiO2）为无定形二氧化硅；
所述二氧化钛（TiO2）为纳米二氧化钛；
所述活性炭为矿物质原料活性炭，孔径≥20000nm。
制备方法，包括以下步骤：
将三氧化二铝（Al2O3）45份、二氧化硅（SiO2）20份、二氧化钛（TiO2）15份、活性炭10份、氧化钙10份加入高混机内，混合15min，然后将高混机内的混合物加入可调节转速的倾斜的转盘中，转盘的转速为80r/min, 倾斜度为30度，同时喷入水，所喷水的量是三氧化二铝，二氧化硅，二氧化钛，活性炭，氧化钙各物质总重量的1/10，在转盘转动20min的过程中，粉料滚动粘结，形成尺寸合适大小均匀的球体，然后在100℃温度下干燥1h后在600℃下焙烧2h，即成。
实施例2
本实施例之硫酸钙生产氧化钙的催化剂，由以下重量份数的原料制成：三氧化二铝（Al2O3）50份，二氧化硅（SiO2）20份，二氧化钛（TiO2）10份，活性炭10份，氧化钙10份。
制备方法，包括以下步骤：
将三氧化二铝（Al2O3）50份、二氧化硅（SiO2）20份、二氧化钛（TiO2）10份、活性炭10份、氧化钙10份加入高混机内，混合10min，然后将高混机内的混合物加入可调节转速的倾斜的转盘中，转盘的转速为60r/min, 倾斜度为30度，同时喷入水，所喷水的量是三氧化二铝，二氧化硅，二氧化钛，活性炭，氧化钙各物质总重量的1/10，在转盘转动15min的过程中，粉料滚动粘结，形成尺寸合适大小均匀的球体，然后在100℃温度下干燥1h后在550℃下焙烧2h，即成。
实施例3
本实施例之硫酸钙生产氧化钙的催化剂，由以下重量份数的原料制成：三氧化二铝（Al2O3）55份，二氧化硅（SiO2）20份，二氧化钛（TiO2）10份，活性炭8份，氧化钙7份。
制备方法，包括以下步骤：
将三氧化二铝（Al2O3）55份、二氧化硅（SiO2）20份、二氧化钛（TiO2）10份、活性炭8份、氧化钙7份加入高混机内，混合20min，然后将高混机内的混合物加入可调节转速的倾斜的转盘中，转盘的转速为60r/min, 倾斜度为30度，同时喷入水，所喷水的量是三氧化二铝，二氧化硅，二氧化钛，活性炭，氧化钙各物质总重量的1/10，在转盘转动25min的过程中，粉料滚动粘结，形成尺寸合适大小均匀的球体，然后在120℃温度下干燥2h后在650℃下焙烧3h，即成。
将实施例1－3所得催化剂以固体形式投放于熔炉中，催化剂的添加量为硫酸钙原料的10%，根据反应物前后质量变化测得二氧化硫转化为硫酸的转化率，根据GB\/T 1.1-2009测得反应中的有害气体排放量。实施例1－3的有害气体排放量及二氧化硫转化率列于表1中。
表1实施例1－3有害气体排放量及二氧化硫转化率结果数据
| 有害气体排放量（GB\/T 1.1-2009） | 转化率 | |
| 常规催化剂 | ≥5% | 85% |
| 实施例1 | ≤1% | 89% |
| 实施例2 | ≤1% | 93% |
| 实施例3 | ≤1% | 91% |
Claims (9)
1. 一种硫酸钙生产氧化钙的催化剂，其特征在于，由以下重量份数的原料制成：三氧化二铝45-55份，二氧化硅20-30份，二氧化钛10-20份，活性炭5-15份，氧化钙5-15份。
2.根据权利要求1所述的硫酸钙生产氧化钙的催化剂，其特征在于，由以下重量份数的原料制成：三氧化二铝48－52份，二氧化硅23－27份，二氧化钛12－18份，活性炭8－12份，氧化钙8－12份。
3.根据权利要求1或2所述的硫酸钙生产氧化钙的催化剂，其特征在于，由以下重量份数的原料制成：三氧化二铝50份，二氧化硅25份，二氧化钛15份，活性炭10份，氧化钙10份。
4.根据权利要求1或2所述的硫酸钙生产氧化钙的催化剂，其特征在于，所述三氧化二铝为γ- Al2O3。
5.根据权利要求1或2所述的硫酸钙生产氧化钙的催化剂，其特征在于，所述二氧化硅为无定形二氧化硅。
6.根据权利要求1或2所述的硫酸钙生产氧化钙的催化剂，其特征在于，所述二氧化钛为纳米二氧化钛。
7.根据权利要求1或2所述的硫酸钙生产氧化钙的催化剂，其特征在于，所述活性炭为矿物质原料活性炭，孔径≥20000nm。
8.一种制备如权利要求1至7之一所述的硫酸钙生产氧化钙的催化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将三氧化二铝45-55份、二氧化硅20-30份、二氧化钛10-20份、活性炭5-15份、氧化钙5-15份加入高混机内，混合10-20min，然后将高混机内的混合物加入可调节转速的倾斜的转盘中，转盘的倾斜度为25－35度，转盘的转速50－80r/min，同时喷入水，所喷水的量是三氧化二铝、二氧化硅、二氧化钛、活性炭和氧化钙各物料总重量的0.05－0.15倍，在转盘转动15-25min的过程中，粉料滚动粘结，形成尺寸合适大小均匀的球体，然后在80－120℃温度下干燥0.5－2h后在550-650℃下焙烧1－3h，即成。
9.根据权利要求8所述的制备硫酸钙生产氧化钙的催化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将三氧化二铝45-55份、二氧化硅20-30份、二氧化钛10-20份、活性炭5-15份、氧化钙5-15份加入高混机内，混合15min，然后将高混机内的混合物加入可调节转速的倾斜的转盘中，转盘的倾斜度为30度，转盘的转速60r/min，同时喷入水，所喷水的量是三氧化二铝、二氧化硅、二氧化钛、活性炭和氧化钙各物质总重量的0.1倍，在转盘转动20min的过程中，粉料滚动粘结，形成尺寸合适大小均匀的球体，然后在100℃温度下干燥1h后在600℃下焙烧2h，即成。
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