降低民用焦炭著火溫度的赤鐵礦復(fù)合添加劑及制法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種降低民用焦炭著火溫度的赤鐵礦復(fù)合添加劑及制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 煤炭燃燒是我國(guó)目前乃至今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間獲取能源的主要方式，大量煤炭的直接 燃燒排放的粉塵、二氧化硫、氮氧化物等對(duì)生態(tài)環(huán)境，尤其是大氣環(huán)境造成了嚴(yán)重的危害， 導(dǎo)致我國(guó)大氣環(huán)境污染嚴(yán)重，霧霾天氣頻發(fā)。基于燃煤污染現(xiàn)狀，國(guó)家先后出臺(tái)了一系列的 法律與法規(guī)，并采取了強(qiáng)有力的懲罰措施。盡管這些條例的實(shí)施對(duì)燃煤污染程度的加劇起 到一定的遏制作用，但距離要達(dá)到的環(huán)保目標(biāo)仍差之甚遠(yuǎn)。
[0003] 事實(shí)上，農(nóng)村家用燃煤對(duì)環(huán)境污染不容忽視。據(jù)初步測(cè)算，北方農(nóng)村每燃燒1噸高 揮發(fā)原煤，將會(huì)排放2.5噸以上的二氧化碳(碳排放系數(shù)0.67)、150千克以上的其它染污物 (碳氧化率0.85)。2014年民用散燒用煤量為1.6億噸，僅占全國(guó)用煤量的3.8%，以二氧化硫 排放為例，我國(guó)電廠年排放量為200萬(wàn)噸，民用散燒則高達(dá)320萬(wàn)噸，是電廠排放總量的1.6 倍。此外，民用散燒用煤的煙塵污染、氮氧化物污染、灰渣污染等一系列問(wèn)題對(duì)生態(tài)環(huán)境的 破壞更是不可估量。然而，受地域、經(jīng)濟(jì)、文化等因素的影響，解決起來(lái)十分困難。要想從根 本上解決農(nóng)村及小城鎮(zhèn)的燃煤污染問(wèn)題，為這些地區(qū)提供優(yōu)質(zhì)、低價(jià)、清潔的替代燃料是當(dāng) 務(wù)之急。
[0004] 民用焦炭是以燃料煤(動(dòng)力煤)為主，并輔以少量焦煤、固硫劑、增碳劑、助燃劑等， 利用現(xiàn)有焦化廠生產(chǎn)設(shè)備，通過(guò)高溫干餾而得的潔凈固體燃料。具有成塊好、強(qiáng)度適中、低 揮發(fā)、低排放硫及不易結(jié)渣等優(yōu)點(diǎn)，無(wú)需脫硫設(shè)施，尾氣即可滿(mǎn)足國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn);而且易點(diǎn) 火、續(xù)火能力強(qiáng)、升溫速度快、燃燒持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，是各種民用生活爐具理想的燃料。
[0005] 焦炭用作民用燃料，必須解決焦炭著火溫度高、點(diǎn)火困難的問(wèn)題。目前，冶金焦著 火溫度為600°C左右，而煙煤和無(wú)煙煤的著火溫度分別為350°C和500°C。因此，必須借助助 燃劑的引入，將著火溫度降至400°C左右，以滿(mǎn)足民用爐點(diǎn)火要求。
[0006] 關(guān)于燃煤助燃劑的專(zhuān)利已有很多，如CN90105106.3公開(kāi)了一種燃煤助燃劑，它含 有硼泥、石灰石、鋁礬土、白泥、錳渣、氧化鐵、植物碎肩以及碳酸鈉、硝酸鈉、氯化鈉三種鈉 鹽中的至少一種，該助燃劑可明顯改善燃燒狀況，提高爐火溫度;CN97105154.2公開(kāi)一種適 用于多種煤的燃煤助燃劑，由硼泥、電石灰、石灰石、鐵選尾礦渣、二氧化錳、生產(chǎn)重鉻酸鉀 的廢渣、生產(chǎn)重鉻酸鈉的廢渣、鋁礬土、氫氧化鈉、碳酸鈉、硝酸鈉、氧化鈉和植物碎肩按一 定比例組成，使用時(shí)將助燃劑與煤按一定比例混合均勻即可;CN201310417513.8公開(kāi)了一 種節(jié)能高效燃煤助燃劑及其制備方法，其配方由氧化鋅和二氧化錳組成，可提高煤的燃燒 活性和點(diǎn)火性能、火焰溫度。這些助燃劑均是針對(duì)燃煤開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，大都采用助氧燃燒的技 術(shù)原理，直接加入燃煤，促使煤炭充分燃燒，起到助燃、增能、節(jié)煤的作用。由于民用焦炭需 要經(jīng)過(guò)高溫干餾的特殊工藝，燃煤助燃劑中的大部分組份會(huì)因高溫分解而失效；因此，民用 焦炭無(wú)法使用現(xiàn)有技術(shù)的燃煤助燃劑。經(jīng)檢索，降低民用焦炭著火溫度的添加劑未見(jiàn)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種降溫效果好的降低民用焦炭著火溫度的赤鐵礦復(fù)合添 加劑及其制備方法和應(yīng)用。
[0008] 本發(fā)明與現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道的助燃劑存在顯著區(qū)別，主要表現(xiàn)在：（1)降低著火溫度的 機(jī)理不同。傳統(tǒng)燃煤助燃劑自身為易燃物，因其著火溫度低，靠自燃引燃煤炭，因此，加入助 燃劑后絕對(duì)禁止高溫處理，否則將失去助燃效果;本發(fā)明助燃源于復(fù)合氧化物的催化作用。 首先在高溫干餾還原條件下，依靠助劑的催化氣化作用在焦炭表面與內(nèi)部形成碳缺陷，成 為氧化燃燒的起燃點(diǎn)；另外，復(fù)合助劑在高溫還原氣氛下，會(huì)形成少量金屬微晶，遇氧氣極 易燃燒放熱形成局部高溫點(diǎn)，從而引燃焦炭。（2)加入階段不同。傳統(tǒng)燃煤助燃劑多在型煤 制備前加入，然后經(jīng)混合、粘結(jié)、冷壓成型;或與散煤混合后直接入爐燃燒。本專(zhuān)利助劑在干 餾配煤時(shí)加入，經(jīng)混合、搗固、高溫干餾成為民用潔凈焦炭。
[0009] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下：
[0010] 一種降低民用焦炭著火溫度的赤鐵礦復(fù)合添加劑，其重量份組成為赤鐵礦40~60 份、石灰石10~15份、生石灰10~20份、純堿20~40份。
[0011] 本發(fā)明制備方法，包括如下步驟：
[0012] ⑴將干燥后的赤鐵礦、石灰石、生石灰及純堿添加劑原料分別經(jīng)粗破、細(xì)破至粒度 < 3mm；
[0013] ⑵分別稱(chēng)取破碎好的添加劑原料，并將其混合，攪拌均勻；
[0014] ⑶攪拌均勻的混合料經(jīng)干式研磨，使原料粒度< 150目（0.1mm);然后在260~300 °C條件下煅燒1~2小時(shí)，冷卻至常溫，即為赤鐵礦復(fù)合添加劑。
[0015] 本發(fā)明赤鐵礦復(fù)合添加劑的應(yīng)用，包括如下步驟：
[0016] 按赤鐵礦復(fù)合添加劑:配合煤的重量比為0.2~1.0 :100，將赤鐵礦復(fù)合添加劑添 加到配合煤中，在干餾爐中隔絕空氣加熱至900~1100°C，持續(xù)加熱16~24h，將紅熱爐料出 爐后經(jīng)熄焦工序，再經(jīng)篩分，即得到含有赤鐵礦復(fù)合添加劑的民用焦炭。
[0017] 所述配合煤的質(zhì)量指標(biāo)為:FCd 2 50 %，Vadf 2 25 %，Ad < 25%，Std< 1 · 5 %。
[0018] 如上所述的篩分是將降至常溫的爐料篩分為25-80mm粒度。
[0019] 本發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)相比，其直接帶來(lái)的和必然產(chǎn)生的優(yōu)點(diǎn)與積極效果如下：
[0020] 在本發(fā)明方法中，所采用的赤鐵礦復(fù)合添加劑，原料來(lái)源廣泛而豐富，價(jià)格低廉， 直接添加至配合煤中，通過(guò)高溫干餾制得含有赤鐵礦復(fù)合添加劑的民用焦炭，其著火溫度 可從550~630°C降低至385~420°C，下降溫度幅度達(dá)165~210°C，效果顯著。
[0021] 在本發(fā)明方法中，生產(chǎn)的民用焦炭，與直接燃燒煤炭相比，硫氧化物與氮氧化物減 排70%以上，煙塵減排96%以上，對(duì)解決城市周邊農(nóng)村生活用煤，改善農(nóng)村與城市環(huán)境質(zhì) 量，降低霧霾天氣具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作出進(jìn)一步地說(shuō)明。
[0023] 實(shí)施例1
[0024]⑴將干燥后的赤鐵礦、石灰石、生石灰及純堿添加劑原料分別經(jīng)粗破、細(xì)破至粒度 < 3mm；
[0025] ⑵依次分別稱(chēng)取破碎好的赤鐵礦60kg，石灰石10kg、生石灰10kg、純堿20kg，并將 其混在一起，攪拌均勻；
[0026]⑶攪拌均勻的混合料經(jīng)干式研磨，使原料粒度< 150目（0.1 mm);然后在260°C條件 下煅燒2小時(shí)，冷卻至常溫，即為赤鐵礦復(fù)合添加劑；
[0027]⑷入爐煤料由20wt %的長(zhǎng)焰煤、15wt %的貧煤、30wt %的1/3焦煤、20wt %的肥煤 和15wt %的主焦煤配合而成配合煤；其配合煤的質(zhì)量指標(biāo)為：Vadf 30.0%，Adl3.5%， FCd60.6%，St,d0.67%;粘結(jié)指數(shù)G = 74,細(xì)度（<3mm) = 73.6%;
[0028] (5)按按赤鐵礦復(fù)合添加劑:配合煤的重量比為0.2:100,將制好的赤鐵礦復(fù)合添加 劑添加到配合煤中，在干餾爐中隔絕空氣加熱至I l〇〇°C，持續(xù)加熱16h，然后將紅熱爐料出 爐后經(jīng)熄焦工序降至常溫，再經(jīng)篩分，得到粒度為25-80_的含有赤鐵礦復(fù)合添加劑的民用 焦炭。在北京創(chuàng)字爐具有限公司生產(chǎn)的NS18-2型150m 2民用反射爐中對(duì)所得民用焦進(jìn)行燃 燒試驗(yàn)，測(cè)試其污染排放物，與直接燃煤相比，硫氧化物減排72%，氮氧化物減排70%，煙塵 減排96 %。
[0029] 對(duì)比例:配合煤中不添加任何添加劑，在干餾爐中隔絕空氣加熱至1100°C，持續(xù)加 熱16h，然后將紅熱爐料出爐后經(jīng)熄焦工序降至常溫，再經(jīng)篩分，所得粒度為25-80mm的焦炭 作為對(duì)照用焦。
[0030] 在JDRD-5A型燃點(diǎn)測(cè)定儀中分別對(duì)所得民用焦及對(duì)照用焦進(jìn)行燃點(diǎn)測(cè)試實(shí)驗(yàn)，實(shí) 驗(yàn)結(jié)果如表1所示。
[0031 ]表1添加復(fù)合添加劑與未添加復(fù)合添加劑焦炭的燃點(diǎn)對(duì)比
[0033] 實(shí)施例2
[0034] ⑴將干燥后的赤鐵礦、石灰石、生石灰及純堿等添加劑原料分別經(jīng)粗破、細(xì)破至粒 度 < 3mm;
[0035] ⑵依次分別稱(chēng)取破碎好的赤鐵礦55kg，石灰石12kg、生石灰13kg、純堿25kg，并將 其混在一起，攪拌均勻；
[0036]⑶攪拌均勻的混合料經(jīng)干式研磨，使原料粒度< 150目（0.1 mm);然后在270°C條件 下煅燒1.8小時(shí)，冷卻至常溫后包裝，即為赤鐵礦復(fù)合添加劑；
[0037]⑷入爐煤由30wt %的弱粘煤、40wt %的長(zhǎng)焰煤、20wt %的氣肥煤和IOwt %的不粘 煤配合而成配合煤;其質(zhì)量指標(biāo)(wt%):Vadf35.0%，Adl3.5%，F(xiàn)Cd56.2%，S t,d0.84%4i^# 指數(shù)G = 40,細(xì)度（< 3mm) =86.5% ;
[0038] (5)按按赤鐵礦復(fù)合添加劑:配合煤的重量比為0.4:100，將制好的赤鐵礦復(fù)合添加 劑