氮氧化物（NO_x）是一种重要的空气污染物,近年来NO_x排放标准的进一步提高,使许多燃煤企业面临巨大的减排压力。NH₃-SCR技术是目前用于控制NO_x排放最有效的方法,作为SCR系统核心组分的钒钛系催化剂生产成本高,且V₂O₅还会危害人体健康,限制了其在较多领域的应用。因此开发绿色、廉价且具有自主知识产权的SCR脱硝催化剂意义重大。本文针对炼钢固废“烧结灰”在铁基SCR脱硝催化剂的制备及应用方面进行了大量实验研究。首先,利用烧结灰制备了以Fe₂O₃为活性组分的脱硝催化剂,并通过XRF、XRD、TG、BET和脱硝性能测试等表征手段,探究了烧结灰的物化性质及其预处理、改性工艺对烧结灰催化剂性能的影响。结果发现,烧结灰中含有45wt%以上的Fe₂O₃,是一种用作脱硝催化剂的可行材料,但是高含量的碱及碱土金属元素（K、Na、Ca）使得烧结灰原料基本没有脱硝活性。HNO₃处理不仅能去除KCl和碳酸盐杂质,疏通催化剂的孔道结构,减轻碱中毒现象,还能激发Fe₂O₃的活性,有效提升其脱硝率。烧结灰催化剂经过MnO_x改性后其低温活性显著提高,当MnO_x掺量为10 wt%时,催化剂整体脱硝活性最好,在240℃时脱硝率最高达到75%。其次,通过水洗-酸化-除杂三步工艺成功将烧结灰中的Fe₂O₃转化为Fe（OH）SO₄,然后将Fe（OH）SO₄负载于不同载体上得到以Fe₂（SO₄）₃为活性组分的脱硝催化剂,通过SEM、XPS和原位红外等测试分析了硫酸铁催化剂的性能提升及反应机理。结果显示,在酸化条件为110℃-10 h时,Fe₂O₃的转化率可达99.8%,实现了较高的烧结灰利用率。TiO₂载体能够与活性组分产生更强的电子作用,为催化剂提供更大的比表面积和更多表面活性氧,使0.4Fe₂（SO₄）₃/TiO₂催化剂表现出优异的催化性能,在280-400℃之间脱硝率超过80%,340℃时脱硝率最高达到95%。脱硝反应在催化剂表面遵循L-H机理,即NH₃主要与Bronsted酸位结合形成NH₄⁺,而NO则以硝酸盐、亚硝酸盐和亚硝酰类物质的形式吸附于催化剂表面,然后两者互相反应生成N₂和H₂O。最后,以性能最好的0.4Fe₂（SO₄）₃/TiO₂催化剂为基体,通过挤出成型工艺制备了整体式蜂窝状催化剂,研究了蜂窝状催化剂的最佳成型工艺和工业适用条件。结果发现,采用分段焙烧能够控制坯体中气体的释放速率,提高催化剂的抗压强度。增加硅溶胶含量可以显著提升催化剂的抗压强度,但也会降低其低温活性,硅溶胶加入量为40 wt%时,催化剂焙烧强度可达5.51 MPa,并且脱硝率在300-400℃均超过80%,达到并超过国家标准要求。催化剂的最佳运行工况为:空速3000 h^-1,氨氮比1.1,氧气浓度3 vol%,在320℃下催化剂表现出较好的热稳定性,12 h之内脱硝率维持在90%。SO₂对催化剂的活性影响较小,并且这种影响是可逆的。本文研究制备出的铁基蜂窝状脱硝催化剂具有强度高、稳定性好、脱硝效率高、环境友好以及成本低等优点,是一种新型的SCR脱硝催化剂,具有一定的实际应用价值。