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——稀土催化研究或为我“蓝天保卫战”建奇功 “我们研发的低温稀土铈基催化剂，在新疆天富南热电有限公司的125MW发电机组的侧线装置上实现了3000小时以上的稳定运行，脱硝效率达55％以上，填补了我国在超低温（100℃）脱硝领域的空白。” 近日，南京大学教授董林告诉科技日报记者，这项国家863稀土重大专项课题，去年顺利通过科技部验收后，今年已在燃气锅炉、燃煤发电机组、水泥窑炉、化工装置4个行业开展示范应用，一旦取得成功将解决氮氧化物超低温催化消除的世界级难题，或为我国正在推进的“超洁净”排放建立奇功。 长期被轻视的轻稀土资源 在化学元素周期表中，稀土指的是镧系元素和钪、钇共17种金属元素的总称。 稀土“大家族”有轻稀土和中重稀土之分。镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕为轻稀土元素，亦称铈组稀土元素；钪、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥和钇为中重稀土元素，亦称钇组稀土元素。 虽然同为稀土，但是轻稀土和中重稀土的电子层结构和物理化学性质皆不同。 在应用上，中重稀土资源稀缺，可用于航天、军事、国防及新材料合成等高科技领域，价格昂贵，可替代性小。 而轻稀土则被业内人士戏称为“假稀土”，虽然存量大，但高附加值利用问题一直未能得到很好解决。“比如镧用在石化产业石油催化裂化的分子筛催化剂中，铈用在汽车尾气净化中，但是它们就像‘工业味精’，用量偏小，作用有限。”董林介绍说，但是稀土矿有个特点，往往是一开采，很多种稀土元素都伴生在一起。过去，许多企业分离出价值较高的中重稀土，轻稀土大多被闲置或当成废物丢弃了。 董林告诉记者，1992年他在南京大学攻读博士期间，开始研究轻稀土催化材料，当时相关研究不多，想要查找到相关的文献资料都比较困难。 “用好稀土资源，提升其附加值，变稀土大国为稀土强国，是我们这一代人的责任，也是我们科学家的责任。”董林认为，稀土研究的核心技术与稀土矿产资源同样重要，轻稀土不可轻视。 固定源烟气处理有待优化 2014年7月，被称为“史上最严”的《火电厂大气污染物排放标准》开始实施，标准要求火电厂氮氧化物的排放浓度必须小于100毫克/立方米。要达到这一标准，燃煤电厂必须加设脱硝装置。也正是从那一刻起，火电厂的环保治理节奏由“脱硫”正式迈入“脱硝”时代。 转眼间，火电厂集中上马脱硝装置已经4年多，超低排放大马力推进，减排收效不俗。 然而，新问题又来了。 据董林介绍，煤炭在锅炉中燃烧后排出来的烟气，大约在300℃—400℃。通行的处理做法是，首先使用催化剂并喷氨水，进行脱硝；第二步，使用布袋除尘；最后，通过喷淋碱性液体去除硫氧化物。 “目前市场上大量使用的钒钛系催化剂，由日本及欧美国家研制并广泛使用。它有一个致命的问题，即当烟气温度在300℃以下时，催化性能下降，活性降低。”董林说，此外，国家已经将钒物种列入危险固体废弃物清单，废弃后的钒钛催化剂需要具有资质的企业来进行专业处置。 因此，我国在超低温条件（100℃—150℃）下的脱硝技术，仍面临诸多挑战。想要满足《火电厂大气污染物排放标准》，仅仅依靠钒钛系催化剂，已经无能为力。 业内人士预测称，火电厂用于脱硝治理的钒钛系催化剂将在今年迎来集中更换期。考虑到其适用性不佳、后期处置成本较高的因素，研发新型催化剂成为我国环保领域的新课题。 |
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