机械活化硫铁矿催化剂的表征及催化性能评价

煤直接液化工业催化剂面临原料成本高、水耗高和产生含盐废水等问题,有必要使用机械活化后的天然矿物作为煤直接液化催化剂,但需解决矿物催化剂粒径较大、过滤干燥后易板结及影响分散性和催化性能等问题。以某硫铁矿物为原料,以具有良好供氢性能的四氢萘为研磨介质,通过控制机械活化时间,得到一系列平均粒径小于5μm的矿物催化剂,催化剂无需过滤干燥,可直接加入煤直接液化反应体系中使用。利用扫描电镜、粒径分析、X射线衍射光谱和X射线光电能谱等手段对催化剂进行表征,矿物原料经机械活化后未发生明显聚集,活化2 h后催化剂平均粒径快速减小至2.82μm,延长活化时间后粒径减小速度放缓。机械活化过程对矿物中活性相FeS 2晶型无明显影响,但活化后催化剂表面Fe 2+和S 2-2量均明显增加,有利于催化活性的提高。催化剂在四氢萘中的沉降速度受粒径影响小,小粒径催化剂分散性基本相同。在相同的反应条件下,平均粒径为2.46μm的硫铁矿催化剂具有最佳的煤直接液化反应性能,转化率和油产率分别达到83.30%和43.53%。