CN101805651A - 煤矸石生物质固体成型燃料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种煤矸石生物质固体燃料，按重量百分比该固体成型燃料由以下组分组成：燃烧热值高于2000大卡的煤矸石：40-85％；农业有机废弃物：10-50％；助燃剂：1-5％；粘合剂：1-5％，该煤矸石生物质固体燃料制备方法为：将燃烧热值高于2000大卡以上的煤矸石粉碎后，通过添加一定比例的农业有机废弃物、助燃剂、粘合剂，采用成型机械，直接生产成燃烧值稳定的生物质固体成形燃料，本发明合理利用大量的农业有机废弃物，通过与煤矸石按一定比例制成固体成型燃料，燃烧热值稳定，该生物质固体成型燃料可用作锅炉、灶具以及其它燃烧装置的燃料，有着良好的社会效益环保效益与经济效益。

Description

煤矸石生物质固体成型燃料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种固体燃料，特别涉及一种与煤矸石无害化及资源化利用有关的煤矸石生物质固体成型燃料及其制备方法。
背景技术
煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低，比煤坚硬的黑灰色岩石，是碳质、泥质页岩的混合物，具有较低的发热值。一般含碳20％-30％，其主要成分是Al2O3、SiO2，另外还含有数量不等的Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、P2O5、SO3和微量稀有元素(镓、钒、钛、钴)。
从煤炭开采来看，中国每年生产1亿煤炭，排放矸石1400万吨左右；从煤炭洗选加工来看，每洗选1亿吨炼焦煤，排放矸石量2000万吨，每洗1亿动力煤，排放矸石量1500万吨。2005年，国内各类煤矿生产煤炭1045亿吨，洗煤385亿吨，排放矸石量19-20亿吨。因而，全国国有煤矿现有矸石山1500余座，堆积量30亿吨以上(占中国工业固体废物排放总量的40％以上)。
煤矸石的大量排放，不仅压占土地，影响生态环境，矸石淋溶水将污染周围土壤和地下水，而且煤矸石中含有一定的可燃物，在适宜的条件下会发生自然，排放二氧化碳、氮氧化物和烟尘等有害气体污染大气环境，影响矿区居民的身体健康。如辽宁本溪矿区曾发生过因矸石自燃造成人员中毒死亡的事故。
保护环境是中国的基本国策，随着国家环保执法力度的不断加大，人们对环境质量要求的提高，解决煤矸石污染环境问题显得越来越突出。
目前我国各地的煤矸石主要被用于生产：矸石水泥、混凝土的轻质骨料、耐火砖等建筑材料，制作结晶氯化铝、水玻璃等化工产品以及提取贵重稀有金属，也有的被用作废料，这些利用方式，虽然也利用了煤矸石的主要成分，达到了变废为宝的目的，却浪费了煤矸石中的有效热成分。
相比之下，将煤矸石用于发电才是充分考虑了热成分的利用，目前我国已用沸腾炉燃烧洗中煤和洗矸的混合物(发热量每公斤约2000大卡)发电。炉渣可生产炉渣砖和炉渣水泥。日本有10多座这种电厂；所用中煤和矸石的混合物，一般每公斤发热量为3500大卡；火力不足时，用重油助燃。德意志联邦共和国和荷兰把煤矿和选煤厂建在一起，以利用中煤、煤泥和煤矸石发电。
“十一五”期间，中国煤炭工业将大力发展循环经济，按照减量化、再利用、再循环的原则，重点治理和利用煤矸石、矿井水和粉煤灰。2010年，煤矸石综合利用量3.9亿吨以上，利用率达到70％以上。其中，煤矸石等低热值燃料电厂利用2亿吨；煤矸石砖利用0.9亿吨；煤矸石复垦造田筑路和井下充填消纳1亿吨以上。产生矿井水50亿立方米，利用36亿立方米，利用率达到70％。
我们通过对四川威远、华蓥、领水、旺苍等地堆积的煤矸石进行取样分析的结构表明，最高弹筒发热量达到18.36MJ/kg，折合燃烧热值为4291大卡/公斤，实际上是较好的煤炭，说明在过去的开采岁月里，浪费是十分严重的，最低值为2.36MJ/kg，5个样品平均，弹筒发热量为10.62MJ/kg，折合燃烧值为2539大卡/公斤。
通过取样分析，我们还得到西昌紫茎泽兰的弹筒发热量为12.29MJ/kg，折合燃烧热值2939大卡/公斤，金堂食用菌菌渣为2755大卡/kg，邻水食用菌菌渣为3747大卡/公斤。
发明内容
针对上述不足，本发明的目的在于提供一种煤矸石生物质固体成型燃料及其制备方法，能充分发挥各地煤矸石的热值资源，将燃烧热值高于2000大卡以上的煤矸石粉碎后，通过添加一定比例的农业有机废弃物、助燃剂、粘合剂，采用成型机械，直接生产成燃烧值稳定的生物质固体成形燃料，可作锅炉、灶具以及其他燃烧装置的燃料。
为了达到上述目的：本发明采用了以下技术方案：一种煤矸石生物质固体成型燃料，按重量百分比该固体成型燃料由以下组分组成：
燃烧热值高于2000大卡的煤矸石：40-85％
农业有机废弃物：10-50％
助燃剂：1-5％
粘合剂：1-5％
所述的农业有机废弃物包括紫茎泽兰、水葫芦、杂草茎秆、农作物秸秆、花生壳、谷糠、麦麸、木屑、食用菌菌渣中的一种或多种；
所述的助燃剂选自食盐、石灰、碳酸钙、重油、硝酸钠、高锰酸钾、碳酸钠、氧化钾、亚硝酸钠、次氯酸钠、碳酸镁中的一种或多种；
所述的粘合剂选自粘土和聚乙烯醇；
制备上述煤矸石生物质固体成型燃料的方法，该方法包括以下步骤：
(1).原料粉碎：将燃烧热值高于2000大卡以上的煤矸石粉碎；
(2).按比例配料：向步骤(1)所得煤矸石粉料中添加农业有机废弃物、助燃剂、粘合剂和草木灰，然后充分混合均匀；
(3).机械成型：将步骤(2)所得混合物通过成型机械制成包括粒状、柱状、球状、块状或棒状固体料；
(4).自然干燥；
(5).筛选；
(6).计量包装。
本发明的有益效果在于：合理利用大量的农业有机废弃物，通过与煤矸石按一定比例制成固体成型燃料，燃烧热值稳定，该生物质固体成型燃料可用作锅炉、灶具以及其它燃烧装置的燃料，有着良好的社会效益环保效益与经济效益。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的说明：
实施例1
将400kg(重量百分比为：40％)烧热值高于2000大卡的煤矸石粉碎后，与500kg(重量百分比为：50％)的选自紫茎泽兰、水葫芦、杂草茎秆、农作物秸秆、花生壳、谷糠、麦麸、木屑、食用菌菌渣中的一种或多种农业有机废弃物，以及与50kg(重量百分比为：5％)的选自食盐、石灰、碳酸钙、重油、硝酸钠、高锰酸钾、碳酸钠、氧化钾、亚硝酸钠、次氯酸钠、碳酸镁中的一种或多种助燃剂，与50kg(重量百分比为：5％)的选自粘土和聚乙烯醇的粘合剂混合均匀得到混合物，然后再将混合物通过成型机械制成包括粒状、柱状、球状、块状或棒状固体料，最后在自然干燥、筛选、计量包装。
实施例2
将600kg(重量百分比为：60％)烧热值高于2000大卡的煤矸石粉碎后，与350kg(重量百分比为：35％)的选自紫茎泽兰、水葫芦、杂草茎秆、农作物秸秆、花生壳、谷糠、麦麸、木屑、食用菌菌渣中的一种或多种农业有机废弃物，以及与25kg(重量百分比为：2.5％)的选自食盐、石灰、碳酸钙、重油、硝酸钠、高锰酸钾、碳酸钠、氧化钾、亚硝酸钠、次氯酸钠、碳酸镁中的一种或多种助燃剂，与25kg(重量百分比为：2.5％)的选自粘土和聚乙烯醇的粘合剂混合均匀得到混合物，然后再将混合物通过成型机械制成包括粒状、柱状、球状、块状或棒状固体料，最后在自然干燥、筛选、计量包装。
实施例3
将850kg(重量百分比为：85％)烧热值高于2000大卡的煤矸石粉碎后，与100kg(重量百分比为：10％)的选自紫茎泽兰、水葫芦、杂草茎秆、农作物秸秆、花生壳、谷糠、麦麸、木屑、食用菌菌渣中的一种或多种农业有机废弃物，以及与40kg(重量百分比为：4％)的选自食盐、石灰、碳酸钙、重油、硝酸钠、高锰酸钾、碳酸钠、氧化钾、亚硝酸钠、次氯酸钠、碳酸镁中的一种或多种助燃剂，与10kg(重量百分比为：1％)的选自粘土和聚乙烯醇的粘合剂混合均匀得到混合物，然后再将混合物通过成型机械制成包括粒状、柱状、球状、块状或棒状固体料，最后在自然干燥、筛选、计量包装。

Claims (5)

1.一种煤矸石生物质固体燃料，其特征在于：该生物质固体燃料由以下组分组成：
燃烧热值高于2000大卡的煤矸石：40-85％
农业有机废弃物：10-50％
助燃剂：1-5％
粘合剂：1-5％。
2.如权利要求1所述的煤矸石生物质固体成型燃料，其特征在于：所述的农业有机废弃物包括紫茎泽兰、水葫芦、杂草茎秆、农作物秸秆、花生壳、谷糠、麦麸、木屑、食用菌菌渣中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的煤矸石生物质固体成型燃料，其特征在于：所述的助燃剂选自食盐、石灰、碳酸钙、重油、硝酸钠、高锰酸钾、碳酸钠、氧化钾、亚硝酸钠、次氯酸钠、碳酸镁中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的煤矸石生物质固体成型燃料，其特征在于：所述的粘合剂选自粘土和聚乙烯醇。
5.制备如权利要求1所述的煤矸石生物质固体成型燃料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1).原料粉碎：将燃烧热值高于2000大卡以上的煤矸石粉碎；
(2).按比例配料：向步骤(1)所得煤矸石粉料中添加农业有机废弃物、助燃剂和粘合剂，然后充分混合均匀；
(3).机械成型：将步骤(2)所得混合物通过成型机械制成包括粒状、柱状、球状、块状或生物质固体燃料；
(4).自然干燥或烘干；
(5).筛选；
(6).计量包装。
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