磁性氧化铁的制备方法及其制得的磁性氧化铁脱硫剂

摘要

本发明提供了一种磁性氧化铁Fe

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁性氧化铁Fe_21.333O₃₂及磁性氧化铁脱硫剂Fe_21.333O₃₂的制备方法，属于材料领域。

背景技术

工业生产的很多场合都会产生硫化物。诸如，在以煤或者石油制取化工原料的生产过程中，以及普通工业生产排放的废水或者废气中。上述硫化物的产生主要是由于原料中存在较多的含硫物质，这部分含硫物质在上述生产过程中会发生反应而释放出来，造成对环境的污染；此外，硫化物的存在还将直接导致后续工业生产中催化剂活性物质的中毒失活。

脱硫剂的有效使用可以解决上述技术问题。现有技术中的脱硫剂种类繁多，主要包括铁系脱硫剂、锰氧化物脱硫剂、固体碱或液体碱脱硫剂、活性炭脱硫剂或分子筛负载活性金属脱硫剂。其中，铁系脱硫剂是较为传统的脱硫剂之一，该类型脱硫剂主要是以铁氧化物作为脱硫剂的活性组分，其中Fe_21.333O₃₂脱硫剂具有良好的脱硫性能。

中国专利文献CN101585557A公开了一种磁性氧化铁制备方法，包括（1）将固体可溶性亚铁盐与固体氢氧化物，按铁与氢氧根的摩尔比为1:2~1:3进行混合；（2）将步骤（1）所得混合物料通过混捏完成反应，在所述混捏过程中，控制物料温度不超过70℃；（3）将步骤（2）所得反应产物在空气中晾干；（4）对步骤（3）所得物料水洗并过滤；（5）将步骤（4）所得固体自然干燥或烘干；（6）将步骤（5）得到的产物于150~500℃焙烧即可。

上述技术中，通过对固体可溶性亚铁盐与固体氢氧化物混捏，并控制混捏过程的温度为70℃，混捏后的物料经晾干后，再水洗并过滤，再经自然干燥或烘干制备得到无定形羟基氧化铁，然后再对制备得到的无定形羟基氧化铁在150~500℃下焙烧即可制备得到具有较高硫容的磁性氧化铁Fe_21.333O₃₂脱硫剂。但是，上述技术中必须先将混捏物料制备得到无定形羟基氧化铁后，再对无定形羟基氧化铁在一定温度下加热才可以制备得到磁性氧化铁，存在制备步骤复杂，制备条件控制繁琐的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中制备脱硫剂Fe_21.333O₃₂存在制备步骤复杂、制备条件控制繁琐的缺点，进而提供一种制备步骤和制备条件简单、易于控制的磁性氧化铁脱硫剂Fe_21.333O₃₂的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了磁性氧化铁Fe_21.333O₃₂的制备方法，包括将氧化铁黑在250~500℃条件下进行焙烧即得到所述Fe_21.333O₃₂。

对经焙烧得到的产品进行压片处理；对经压片处理后的产品进行研磨即可。

所述焙烧的温度为300~400℃。

所述焙烧时间为2~5h。

研磨至粒径为40~160目。

所述粒径为40~60目。

本发明还提供一种磁性氧化铁脱硫剂Fe_21.333O₃₂，其是将氧化铁黑在250~500℃条件下进行焙烧得到的。

对经焙烧得到的产品进行压片处理，再对经压片处理后的产品进行研磨即可。

所述焙烧的温度为300~400℃。

所述焙烧时间为2~5h。

研磨至粒径为40~160目。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

（1）本发明所述磁性氧化铁Fe_21.333O₃₂的制备方法，将氧化铁黑直接在250~500℃条件下焙烧，通过控制焙烧温度为250~500℃，可以控制氧化铁黑在氧化过程中的晶格变化，使其转变为具有Fe_21.333O₃₂的立方晶系的晶格结构的物质，经焙烧后得到的脱硫剂Fe_21.333O₃₂的脱硫性能比焙烧前氧化铁黑的脱硫性能要高出30%~50%。本发明所述 磁性氧化铁Fe_21.333O₃₂的制备方法，通过一步焙烧法即可得到，具有制备工艺简单、条件易控，适于工业应用的优点，且通过该制备方法制备得到的脱硫剂的脱硫性能大大提高。

（2）本发明所述磁性氧化铁Fe_21.333O₃₂的制备方法，进一步地对焙烧完成后的物质进行压片处理，然后再对压片处理后的物质进行研磨处理，压片是为了使焙烧完成后粒径较小的磁性氧化铁Fe_21.333O₃₂粘结在一起，然后再对粘结在一起的磁性氧化铁Fe_21.333O₃₂进行研磨，这样可以得到符合工业应用的任意粒径的 磁性氧化铁Fe_21.333O₃₂。

（3）本发明所述磁性氧化铁脱硫剂Fe_21.333O₃₂，是将氧化铁黑在250~500℃条件下进行焙烧得到的。本发明所述磁性氧化铁脱硫剂Fe_21.333O₃₂可用于中温脱硫，还可用于在还原性气氛下的中温脱硫，经测试表明其穿透硫容可达60%以上，在还原性气氛下，其穿透硫容可达50%以上。

（4）本发明所述磁性氧化铁脱硫剂Fe_21.333O₃₂，进一步地，控制所述焙烧温度为300~400℃时，更有利于氧化铁黑向磁性氧化铁Fe_21.333O₃₂的立方晶系的晶格的转变，可以提高磁性氧化铁Fe_21.333O₃₂的含量，得到磁性氧化铁Fe_21.333O₃₂含量高于90wt%以上的脱硫剂；当对焙烧后得到的含有磁性氧化铁Fe_21.333O₃₂的脱硫剂进行研磨至粒径为40~60目，所述含有磁性氧化铁Fe_21.333O₃₂的脱硫剂的脱硫效果最佳。

附图说明

图1是本发明实施例8制得的磁性氧化铁Fe_21.333O₃₂的XRD谱图。

具体实施方式

以下结合实施例，对本发明作进一步具体描述，但不局限于此。实施例中所用原料如非特指，均是市售化工原料。

实施例1

取500g的氧化铁黑Fe₃O₄放入马弗炉中焙烧，其中，焙烧温度为250℃，焙烧5.5h，制备得到本发明所述磁性氧化铁Fe_21.333O₃₂，并使用磁铁测试产品的磁性。

实施例2

取500g的氧化铁黑Fe₃O₄放入马弗炉中焙烧，其中，焙烧温度为300℃，焙烧5h，制备得到本发明所述磁性氧化铁Fe_21.333O₃₂，并使用磁铁测试产品的磁性。

实施例3

取500g的氧化铁黑Fe₃O₄放入马弗炉中焙烧，其中，焙烧温度为350℃，焙烧4h，制备得到本发明所述磁性氧化铁Fe_21.333O₃₂，并使用磁铁测试产品的磁性。

实施例4

取500g的氧化铁黑Fe₃O₄放入马弗炉中焙烧，其中，焙烧温度为400℃，焙烧3h，制备得到本发明所述磁性氧化铁Fe_21.333O₃₂，并使用磁铁测试产品的磁性。

实施例5

取500g的氧化铁黑Fe₃O₄放入马弗炉中焙烧，其中，焙烧温度为500℃，焙烧2h，制备得到本发明所述磁性氧化铁Fe_21.333O₃₂，并使用磁铁测试产品的磁性。

实施例6

取500g的氧化铁黑Fe₃O₄放入马弗炉中焙烧，其中，焙烧温度为250℃，焙烧5h之后，使用压片机对其进行压片处理，之后对其进行研磨，筛取40～60目样品，制备得到本发明所述磁性氧化铁Fe_21.333O₃₂，并使用磁铁测试产品的磁性。

实施例7

取500g的氧化铁黑Fe₃O₄放入马弗炉中焙烧，其中，焙烧温度为300℃，焙烧4.5h之后，使用压片机对其进行压片处理，之后对其进行研磨，筛取60～80目样品，制备得到本发明所述磁性氧化铁Fe_21.333O₃₂，并使用磁铁测试产品的磁性。

实施例8

取500g的氧化铁黑Fe₃O₄放入马弗炉中焙烧，其中，焙烧温度为350℃，焙烧4h，使用压片机对其进行压片处理，之后对其进行研磨，筛取约80～100目样品，制备得到本发明所述磁性氧化铁Fe_21.333O₃₂，并使用磁铁测试产品的磁性。

实施例9

取500g的氧化铁黑Fe₃O₄放入马弗炉中焙烧，其中，焙烧温度为400℃，焙烧3.5h，并使用压片机对其进行压片处理，之后对其进行研磨，筛取约100～120目样品，制备得到本发明所述磁性氧化铁Fe_21.333O₃₂，并使用磁铁测试产品的磁性。

实施例10

取500g的的氧化铁黑Fe₃O₄放入马弗炉中焙烧，其中，焙烧温度为450℃，焙烧3h，并使用压片机对其进行压片处理，之后对其进行研磨，筛取约120～140目样品，制备得到本发明所述磁性氧化铁Fe_21.333O₃₂，并使用磁铁测试产品的磁性。

实施例11

取500g的氧化铁黑Fe₃O₄放入马弗炉中焙烧，其中，焙烧温度为500℃，焙烧2h，使用压片机对其进行压片处理，之后对其进行研磨，筛取约140～160目样品，制备得到本发明所述磁性氧化铁Fe_21.333O₃₂，并使用磁铁测试产品的磁性。

实施例12

本实施例所述磁性氧化铁脱硫剂Fe_21.333O₃₂，是由500g的氧化铁黑Fe₃O₄在马弗炉中，在250℃条件下焙烧5.5h得到的磁性氧化铁含量为81.7wt%的脱硫剂。

对该样品进行穿透硫容评价，其穿透硫容可达到52.7%，并且在还原性气氛下其穿透硫容可达到41.6%。

实施例13

本实施例所述磁性氧化铁脱硫剂Fe_21.333O₃₂，是由500g的氧化铁黑Fe₃O₄在马弗炉中，在300℃条件下焙烧5h得到的磁性氧化铁含量为90.4wt%的脱硫剂。

对该样品进行穿透硫容评价，其穿透硫容可达到58.4%，并且在还原性气氛下其穿透硫容可达到45.4%。

实施例14

本实施例所述磁性氧化铁脱硫剂Fe_21.333O₃₂，是由500g的氧化铁黑Fe₃O₄在马弗炉中，在350℃条件下焙烧4h得到的磁性氧化铁含量为91.7wt%的脱硫剂。

对该样品进行穿透硫容评价，其穿透硫容可达到61.3%，并且在还原性气氛下其穿透硫容可达到48.9%。

实施例15

本实施例所述磁性氧化铁脱硫剂Fe_21.333O₃₂，是由500g的氧化铁黑Fe₃O₄在马弗炉中，在400℃条件下焙烧3h得到的磁性氧化铁含量为93.2wt%的脱硫剂。

对该样品进行穿透硫容评价，其穿透硫容可达到62.3%，并且在还原性气氛下其穿透硫容可达到47.0%。

实施例16

本实施例所述磁性氧化铁脱硫剂Fe_21.333O₃₂，是由500g的氧化铁黑Fe₃O₄在马弗炉中，在500℃条件下焙烧2h得到的磁性氧化铁含量为84.7wt%的脱硫剂。

对该样品进行穿透硫容评价，其穿透硫容可达到56.3%，并且在还原性气氛下其穿透硫容可达到42.8%。

实施例17

本实施例所述 磁性氧化铁脱硫剂Fe_21.333O₃₂，是由500g的氧化铁黑Fe₃O₄在马弗炉中，在250℃条件下焙烧5h，然后使用压片机对其进行压片处理，之后对压片处理后的物质进行研磨，筛取40～60目样品，即为磁性氧化铁含量为82.6wt%的脱硫剂。

对该样品进行穿透硫容评价，其穿透硫容可达到53.9%，并且在还原性气氛下其穿透硫容可达到43.2%。

实施例18

本实施例所述磁性氧化铁脱硫剂Fe_21.333O₃₂，是由500g的氧化铁黑Fe₃O₄在马弗炉中，在300℃条件下焙烧4.5h，然后使用压片机对其进行压片处理，之后对压片处理后的物质进行研磨，筛取60～80目样品，即为磁性氧化铁含量为90.1wt%的脱硫剂。

对该样品进行穿透硫容评价，其穿透硫容可达到58.2%，并且在还原性气氛下其穿透硫容可达到46.1%。

实施例19

本实施例所述磁性氧化铁脱硫剂Fe_21.333O₃₂，是由500g的氧化铁黑Fe₃O₄在马弗炉中，在350℃条件下焙烧4h，然后使用压片机对其进行压片处理，之后对压片处理后的物质进行研磨，筛取80～100目样品，即为磁性氧化铁含量为92.4wt%的脱硫剂。

对该样品进行穿透硫容评价，其穿透硫容可达到62.9%，并且在还原性气氛下其穿透硫容可达到49.4%。

实施例20

本实施例所述磁性氧化铁脱硫剂Fe_21.333O₃₂，是由500g的氧化铁黑Fe₃O₄在马弗炉中，在400℃条件下焙烧3.5h，然后使用压片机对其进行压片处理，之后对压片处理后的物质进行研磨，筛取100～120目样品，即为磁性氧化铁含量为94.1wt%的脱硫剂。

对该样品进行穿透硫容评价，其穿透硫容可达到63.8%，并且在还原性气氛下其穿透硫容可达到46.9%。

实施例21

本实施例所述 磁性氧化铁脱硫剂Fe_21.333O₃₂，是由500g的氧化铁黑Fe₃O₄在马弗炉中，在450℃条件下焙烧3h，然后使用压片机对其进行压片处理，之后对压片处理后的物质进行研磨，筛取120～140目样品，即为磁性氧化铁含量为82.4wt%的脱硫剂。

对该样品进行穿透硫容评价，其穿透硫容可达到57.1%，并且在还原性气氛下其穿透硫容可达到43.6%。

实施例22

本实施例所述磁性氧化铁脱硫剂Fe_21.333O₃₂，是由500g的氧化铁黑Fe₃O₄在马弗炉中，在500℃条件下焙烧2h，然后使用压片机对其进行压片处理，之后对压片处理后的物质进行研磨，筛取140～160目样品，即为磁性氧化铁含量为76.9wt%的脱硫剂。

对该样品进行穿透硫容评价，其穿透硫容可达到47.9%，并且在还原性气氛下其穿透硫容可达到40.1%。

性能评价例

以上各试样，中温脱硫性能试验条件均为，脱硫剂颗粒40～60目，样品装填量4.5ml，反应床层高：径比=4：1，温度350 ℃，常压，反应气体约为40000ppm的H₂S标准气，空速：≤2000 h^-1。

根据通入的气体体积计算穿透硫容，计算公式为：

X=                                                %      ……………………………………（1）

式中：X    ——  穿透硫容，%；

      V    ——  湿式流量计记录标准气体的体积L，其中H₂S已被脱除；

      C    ——  H₂S标准气含量，%；

      G    ——  脱硫剂样品质量，g；

      22.4  ——  理想气体摩尔质量，L/mol；

      32    ——  硫的摩尔质量。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造权利要求的保护范围之中。