一種利用鈦磁鐵礦制備化學(xué)鏈制氫的氧載體的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種利用鐵磁鐵礦制備化學(xué)鏈制氨的氧載體的方法，屬于氨能制備技 術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 人類能源體系的結(jié)構(gòu)趨于低碳化轉(zhuǎn)變，在經(jīng)歷了W煤、植物體等固體燃料為主，到 W石油、控類等液體燃料為主的轉(zhuǎn)變，目前正向W天然氣、氨氣等氣體燃料為主的方向進(jìn)行 轉(zhuǎn)變。運(yùn)種變化表明，人類社會(huì)可能將逐漸步入氨能時(shí)代。氨能被認(rèn)為是未來(lái)理想燃料與能 源載體，具有資源豐富、可再生性、環(huán)保高效、熱值高、反應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，可通過(guò)多種反應(yīng) 途徑制得并W氣態(tài)或液態(tài)儲(chǔ)存運(yùn)輸，能夠滿足環(huán)境資源與社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的需要。作 為未來(lái)重要的二次能源，世界各國(guó)都投入了大量資金，開(kāi)展了大量氨能開(kāi)發(fā)與應(yīng)用（R&D)研 究。
[0003] W水為原料的制氨方式具有資源豐富與再生性能優(yōu)越的特點(diǎn)，是一種理想的氨能 來(lái)源。水制氨技術(shù)包括電解水、光催化分解水、熱化學(xué)分解水=大類。其中作為主要水制氨 方式之一，熱化學(xué)分解水制氨是一種利用熱化學(xué)過(guò)程分解水制氨方式，該技術(shù)可通過(guò)Redox (氧化還原）循環(huán)在一定的溫度下完成分解水制氨過(guò)程。除少數(shù)反應(yīng)體系外，該工藝通常利 用金屬氧化物為氧載體，利用氣態(tài)還原劑（CH4、C0、&等）或固態(tài)還原劑氣化產(chǎn)物（C0與H2) 直接制備純氨氣。近年來(lái)，熱化學(xué)分解水制氨工藝得到了廣泛的關(guān)注，但氧載體的制約因素 是限制該工藝發(fā)展的核屯、問(wèn)題。
[0004] 氧載體應(yīng)用于熱化學(xué)分解水制氨的反應(yīng)原理如反應(yīng)式（1)- (3)所示，其中M與 MyOy分別代表金屬與金屬氧化物，x、y與5分別為化學(xué)計(jì)量系數(shù)。還原過(guò)程中通過(guò)高溫?zé)?分解或還原性氣氛還原氧交換材料至還原態(tài)（OEMfpd)，氧化過(guò)程中OEMfpd被水蒸氣氧化至氧 化態(tài)氧交換材料制取純氨氣。 陽(yáng)00引還原過(guò)程： Mx〇y-Mx〇yS+0. 5 5 〇2/〇2 (1) 氧化過(guò)程： Mx〇y8+5&0 -MxOy+Hz (2) 凈反應(yīng)： &0 - &+0. 5 5 化/妒 （3) 在眾多氧載體中，化3〇4是最為廉價(jià)易得的一類，它通過(guò)化3〇4/化0的循環(huán)可將水高效 轉(zhuǎn)化為&。然而純的化3〇4在redox循環(huán)過(guò)程中極易因燒結(jié)而失活。添加惰性載體（Al2〇3、 Ti〇2)是解決運(yùn)一個(gè)問(wèn)題的有效方法，但是載體的加入大多工藝復(fù)雜，操作難度大，且重復(fù) 性差，增加了運(yùn)類氧載體的生產(chǎn)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題及不足，本發(fā)明提供一種利用鐵磁鐵礦制備化學(xué)鏈 制氨的氧載體的方法。本發(fā)明通過(guò)簡(jiǎn)單的改性與調(diào)質(zhì)，利用鐵磁鐵礦的固有組分將其制備 為化學(xué)鏈制氨的氧載體，不僅為化學(xué)鏈制氨技術(shù)提供了廉價(jià)的氧載體，而且為鐵磁鐵礦的 非冶煉資源化利用提供了一條新的重要途徑，本發(fā)明通過(guò)W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0007] 一種利用鐵磁鐵礦制備化學(xué)鏈制氨的氧載體的方法，其具體步驟如下： (1) 球磨處理：首先將鐵磁鐵礦研磨至粒度小于200目的鐵磁鐵礦； (2) 酸洗處理：向步驟（1)得到的鐵磁鐵礦等體積加入1. 5~3. 2mol/L的鹽酸溶液浸 潰10~2地，然后超聲2~化得到漿體； (3) 調(diào)質(zhì)改性：向步驟（2)得到的漿體中加入鐵磁鐵礦體積10%~30%的濃度為0. 5~ 2. 5mol/L的硝酸侶溶液，超聲處理1~化得到混合溶液，然后加入化0H溶液至混合溶液 抑為9. 0并繼續(xù)攬拌2~5小時(shí)，最后沉降過(guò)夜； (4) 般燒處理：將經(jīng)步驟（3)調(diào)質(zhì)改性、沉降過(guò)夜后的溶液液固分離得到固體物，固體 物干燥后在溫度為600~900°C般燒2~5小時(shí)，制備得到鐵磁鐵礦基氧載體。
[0008] 所述步驟（1)中的鐵磁鐵礦鐵含量高于40wt%。
[0009] 本發(fā)明的有益效果是： (1) 為化學(xué)鏈制氨技術(shù)提供了廉價(jià)的氧載體； (2) 為鐵磁鐵礦的非冶煉資源化利用提供了一條新的重要途徑； (3) 本方法利用廉價(jià)原料，投入少，工藝簡(jiǎn)單，所獲得的鐵磁鐵礦基氧載體參與化學(xué)鏈 制氨的活性高，且穩(wěn)定性強(qiáng)。
【具體實(shí)施方式】
[0010] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0011] 實(shí)施例1 該利用鐵磁鐵礦制備化學(xué)鏈制氨的氧載體的方法，其具體步驟如下： (1)球磨處理：首先將鐵磁鐵礦研磨化至粒度小于200目的鐵磁鐵礦；鐵磁鐵礦的組 成成分如表1所示。
[0012] (2)酸洗處理：向步驟（1)得到的鐵磁鐵礦等體積加入1. 5mol/L的鹽酸溶液浸潰 lOh，然后在功率為500W條件下超聲化得到漿體； (3) 調(diào)質(zhì)改性：向步驟（2)得到的漿體中加入鐵磁鐵礦體積10%的濃度為0. 5mol/L的 硝酸侶溶液，超聲處理比得到混合溶液，然后加入化0H溶液至混合溶液抑為9.0并繼續(xù) 攬拌2小時(shí)，最后沉降過(guò)夜； (4) 般燒處理：將經(jīng)步驟（3)調(diào)質(zhì)改性、沉降過(guò)夜后的溶液液固分離得到固體物，固體 物干燥后在溫度為60(TC般燒2小時(shí)，制備得到鐵磁鐵礦基氧載體。 柳1引表1
將本實(shí)施例制備得到的鐵磁鐵礦基氧載體應(yīng)用在化學(xué)鏈制氨過(guò)程中：常壓下，將本 實(shí)施制得的氧載體放入固定床反應(yīng)器中。檢查裝置的氣密性良好后，先通入惰性氣體巧曰 成，Ar等）W除去體系中的其他氣體，之后，W5~15°C/min的升溫速率將反應(yīng)器加熱到 760~920°C。然后，第一步通入原料天然氣(主要成分CH4)10~60min，流量控制在20~200ml/ min,收集產(chǎn)生的氣體。經(jīng)過(guò)分析，合成氣H2/CO摩爾比在1. 5 :2. 2之間；第二步，停止通入 甲燒，保持反應(yīng)器反應(yīng)溫度不變，通入惰性氣體一段時(shí)間后切換通入水蒸汽制備氨氣并對(duì) 氧載體進(jìn)行氧化再生，水蒸汽流量為1.8~4.Og/min，反應(yīng)持續(xù)10~60min，收集產(chǎn)生的氣體。 經(jīng)分析，產(chǎn)生的&純度達(dá)99. 9%。
[0014] 實(shí)施例2 該利用鐵磁鐵礦制備化學(xué)鏈制氨的氧載體的方法，其具體步驟如下： (1)球磨處理：首先將鐵磁鐵礦研磨化至粒度小于200目的鐵磁鐵礦；鐵磁鐵礦的組 成成分如表2所示。
[0015] (2)酸洗處理：向步驟（1)得到的鐵磁鐵礦等體積加入3. 2mol/L的鹽酸溶液浸潰 2地，然后在功率為500W條件下超聲化得到漿體； (3) 調(diào)質(zhì)改性：向步驟（2)得到的漿體中加入鐵磁鐵礦體積30%的濃度為2. 5mol/L的 硝酸侶溶液，超聲處理比得到混合溶液，然后加入化0H溶液至混合溶液抑為9.0并繼續(xù) 攬拌5小時(shí)，最后沉降過(guò)夜； (4) 般燒處理：將經(jīng)步驟（