本发明属于载氧体制备，涉及一种多元体系复合载氧体、制备方法和应用。
背景技术：
1、化学链燃烧是将传统的燃料与空气直接接触的反应借助载氧体作用分解为两个气固反应，借助载氧体作用将氧传递到燃料中，与常规燃烧相比，此种新型燃烧技术可提高co2浓度从而利于co2富集回收，并且通过能量品味的梯级利用提高了能量利用效率，还能有效控制nox的生成减少污染。
2、化学链燃烧过程中，载氧体不仅能够实现对热量的提供，并由燃料反应器来完成对其的接收，还能够完成对氧的输出，实现对燃料的转换处理，从而有效的控制co2的排放。
3、目前载氧体的主要分类形式主要金属以及非金属，金属载氧体主要以铁基、铜基、钴基、锰基以及镍基为主；对于非金属载氧体来说，钙基(caso4/cas)、钡基(baso4/bas)以及锶基(srso4/srs)等载氧体是其主要组成部分；其中钙基载氧体具有最为广泛的应用，不同于金属氧化物，其具有较大的载氧能力以及良好的环保性等优点，其中，caso4所具有的氧传递性极为出色，并能够达到0.471的理论载氧率，并且不会引起环境的重金属污染问题，所以，硫酸钙被广泛应用于化学链燃烧领域之中。
4、经检索，目前国内外基于试验研究和商业化的caso4载氧体材料都是以化学试剂或一次矿产资源为原材料制备的，基于冶金固废-脱硫灰制备ca基载氧体以及复合载氧体的技术尚未见报道。
5、冶金工业固体废弃物脱硫灰的主要成分为硫酸钙、碳酸钙、氢氧化钙以及亚硫酸钙，包含fe、s i、al以及mg等微量元素，由于这些成分在脱硫灰中比例不固定，因此很难实现对其的统一化处理，脱硫灰中亚硫酸钙在利用过程中性质极不稳定，所以大多以堆放和抛弃处理为主，不但利用效率较低，而且易造成环境污染；当前固废材料化利用成为节能减排的新主流，可实现冶金固废的高附加值利用，故此本发明结合冶金固废脱硫灰中的ca是制备ca基载氧体所需的主要元素，通过改性脱硫灰控制ca的存在形式，从而转化为以caso4存在的主要成分的载氧体，并去除多数有害成分、提高脱硫灰孔隙度、比表面积来提高其载氧能力，由此，脱硫灰具备制备ca基载氧体的基本要素，本发明不仅实现了冶金固废的高附加值循环利用，而且开拓了节能减排领域的新途径，降低了企业成本。
技术实现思路
1、本发明目的一种多元体系复合载氧体、制备方法和应用，通过硫酸酸解去除部分碱金属元素并增加孔隙度从而扩大比表面积，使脱硫灰中caso3、caco3、ca(oh)2转化为以caso4形式存在，提升caso4的成分浓度，以期扩大钙基载氧体原料的单一局限性，并为脱硫灰高附加值利用提供新途径。另一方面通过制备的多元体系复合载氧体，符合当前节能环保、循环经济的发展要求。
2、为了解决上述技术问题，发明人经过实践和总结得出本发明的技术方案，本发明公开了为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：
3、一种多元体系复合载氧体的制备方法，所述多元体系复合载氧体的制备原料按重量百分比：
4、高炉瓦斯泥 3％～6％
5、脱硫灰 10％～15％
6、氧化剂 0.2％～0.6％
7、水 80％～86％
8、其中，高炉瓦斯泥中的fe含量大于35％、al2o3含量大于5％、zn含量大于2％；脱硫灰为半干法脱硫灰；
9、先通过酸解高温富集caso4，洗涤，得到中性活性ca基载氧体前驱体；后通过混合制备多元体系复合载氧体。本发明的脱硫灰是冶金固废后处理的材料，可以实现废旧材料的回收及利用。
10、在更进一步的技术方案中，所述氧化剂为工业级，所述水为蒸馏水。
11、在更进一步的技术方案中，所述氧化剂为高锰酸钾或双氧水。
12、在更进一步的技术方案中，所述多元体系复合载氧体的制备原料按重量百分比：
13、
14、其中，高炉瓦斯泥中的fe含量大于35％、al2o3含量大于5％、zn含量大于2％。
15、在更进一步的技术方案中，所述多元体系复合载氧体的制备原料按重量百分比：
16、
17、所述高炉瓦斯泥的fe含量为42.2％，al2o3含量为6.9％，zn含量为3.6％。
18、在更进一步的技术方案中，包括以下步骤：
19、a、制备caso4载氧体前驱体；
20、步骤1、原材料准备
21、将脱硫灰研磨，过100～500目筛；后置于烘箱干燥6～36h，去除去离子水，称取干燥后的脱硫灰10g溶解于烧杯，补加水至100ml；
22、配制2～7mo l/l浓度的硫酸，往烧杯中滴加硫酸，调节ph为1～9；
23、步骤2、前驱体制备
24、置于磁力搅拌机上，调节转速为200r/min～450r/min，加热使溶液温度为50～100℃，反应1～3h；
25、抽滤所得溶液并用去离子水洗涤至中性，烘干6～12h；
26、得到caso4载氧体前驱体；此处的caso4载氧体前驱体指的去除内部的亚硫酸钙、碳酸钙、氢氧化钙等成分，提升caso4的含量，得到的不是纯净物caso4。
27、b、制备多元体系复合载氧体；
28、步骤3、复合溶液制备
29、将caso4载氧体前驱体与高炉瓦斯泥进行混合与粉磨，经18～24h烘干后，获得250～350目的混合微粉；
30、将混合微粉与水进行混合后，利用浓度为3～5mo l/l硫酸调节混合微粉溶液的ph为1，获得酸性混合微粉溶液；
31、步骤4、利用温度为100～150℃、转速为300～500r/min的磁力搅拌机对酸性混合微粉溶液与氧化剂进行搅拌1～2h后，烘干后获得多元体系复合载氧体前躯体；
32、步骤5、利用温度为400～600℃的管式炉煅烧多元体系复合载氧体前躯体2.5～3.5h，获得多元体系复合载氧体。
33、在更进一步的技术方案中，所述氧化剂为高锰酸钾时，多元体系复合载氧体为fe2o3-a l2o3-caso4-zno载氧体。
34、在更进一步的技术方案中，所述氧化剂为双氧水时，多元体系复合载氧体为fe2o3-a l2o3-caso4-zno载氧体。
35、在更进一步的技术方案中，在步骤1-5的升温过程中，采用热重质谱联用仪进行载氧体失重和气体释放测试，从而得出其晶格氧释放特性；
36、测试过程中，采用氩气作为保护气，采用氮气为反应气氛，气体流速为30ml/min，升温时间为2h，由42℃升温至850℃；并适于测量o2、n2、co2、co、so2、h2o气体浓度变化。
37、一方面，利用硫酸溶液对脱硫灰中含有的caco3、ca(oh)2进行化学反应改性，实现载氧体中caso4高纯度的目的。
38、另一方面，脱硫灰中含有微量的caso3，经过焙烧转化为caso4，从而提高钙基载氧体的载氧能力。
39、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
40、高炉瓦斯泥含有较高的总fe含量与一定的含量的al2o3，在制备ca基载氧载体过程中形成fe2o3/al2o3氧载体，可以提高传氧能力和还原反应速率，并且在首次燃烧周期内保持良好的反应性。
41、其次，高炉瓦斯泥含有一定量的zn，zn属于过渡金属氧化物，具有催化功能，在制备ca基载氧载体过程中结合形成zn氧载体，催化燃烧过程，使得载氧体在燃烧过程中反应性能得以提高。
42、fe2o3/a l2o3氧载体与zn氧载体发挥协同作用，可以提高ca基载氧载体的燃烧转化率。
43、在加热过程中双氧水提供焙烧过程中需要的o2，促使脱硫灰中亚硫酸钙更充分的向硫酸钙转变。高炉瓦斯泥含有zn、高锰酸钾含有mn，zn与mn属于过渡金属氧化物，在制备ca基载氧载体过程中形成zn/mn氧载体，可以缓解载氧体的烧结程度，分散活性组分，使得载氧体在长时间循环使用过程中反应性能得以维持。
44、fe2o3/a l2o3氧载体与zn/mn氧载体发挥协同作用，可以提高ca基载氧载体的循环燃烧特性。
45、在加热过程中高锰酸钾，mn在载氧过程中发挥催化作用和载氧作用，因此高锰酸钾不仅提供焙烧过程中需要的o2，促使脱硫灰中亚硫酸钙向硫酸钙转变；而且还参与载氧体的燃烧。
46、本发明解决了现有技术利用一次资源材料进行改性存在成本高的问题而且本发明方法制备载氧体方法简单，投入成本低廉，可有效提高其市场竞争力。
47、本发明利用冶金固废脱硫灰制备ca基载氧体，不仅开拓了冶金固废利用的新途径，而且实现了冶金固废的高附加值的应用，扩大冶金含铁固废的利用途径。达到“以废治污”的目的，符合相关节能环保、循环经济的政策要求。
1.一种多元体系复合载氧体的制备方法，其特征在于，所述的多元体系复合载氧体的制备原料按重量百分比：
2.根据权利要求1所述的一种多元体系复合载氧体的制备方法，其特征在于，所述氧化剂为工业级，所述水为蒸馏水。
3.根据权利要求1所述的一种多元体系复合载氧体的制备方法，其特征在于，所述氧化剂为高锰酸钾或双氧水。
4.根据权利要求3所述的一种多元体系复合载氧体的制备方法，其特征在于，所述多元体系复合载氧体的制备原料按重量百分比：
5.根据权利要求3所述的一种多元体系复合载氧体的制备方法，其特征在于，所述多元体系复合载氧体的制备原料按重量百分比：
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种多元体系复合载氧体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种多元体系复合载氧体的制备方法，其特征在于，在步骤1-5的升温过程中，采用热重质谱联用仪进行载氧体失重和气体释放测试，从而得出其晶格氧释放特性；
8.一种多元体系复合载氧体，其特征在于；采用权利要求7的多元体系复合载氧体的制备方法制备；
9.权利要求8所述多元体系复合载氧体的应用，其特征在于，在制备输送分子氧材料中的应用。
10.权利要求8所述多元体系复合载氧体的应用，其特征在于，多元体系复合载氧体在燃烧时向燃料供氧助燃；多元体系复合载氧体在脱氧后吸收环境中的氧。
