CN1032970C - 加气高效易燃炭及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种易点火燃烧的加气高效易燃炭，本发明的易燃炭由引火层和燃烧层组成，其中引火层由煤粉、木炭粉、二氧化锰、赤磷和粘结剂组成，燃烧层由煤粉和粘结剂组成，其中所用的粘结剂为用阴离子表面活性剂改性的硅酸钠水溶液。本发明的易燃炭具有易点燃、上火快、燃烧时间及旺火时间长，燃烧充分，无烟无毒等优点，可制成点火炭，火锅炭，烧烤炭等各种适用于家庭、餐饮业和野炊的产品。本发明还公开了易燃炭的制备方法。

Description

本发明涉及一种加气高效易燃炭及其制备方法。更具体地说，本发明涉及一种由引火层和燃烧层组成的加气高效易燃炭及其制备方法。

其中引火层由煤粉、木炭粉、二氧化锰、赤磷和粘结剂组成，燃烧层由煤粉和粘结剂组成，其中引火层和燃烧层中所使用的粘结剂均为用阴离子表面活性剂改性的硅酸盐水溶液。

在现有技术中，存在着各种各样的制备型煤的方法，其中，大多数的制备方法均需采用一种或多种粘结剂，常用的粘结剂包括黄泥、石灰、造纸废液、沥青、煤焦油、水泥和水玻璃等，例如，中国专利公开说明书CN1074701A和美国专利4169711均公开了以硅酸盐水溶液作为粘结剂制备型煤的方法，但它们对所采用的原煤要求较高，一般采用精煤，如无烟煤和烟煤，此外，在型煤中添加表面活性剂在现有技术中也有过报导，例如参见EP195638和US4217109，在这两篇文献中，表面活性剂分别用作乳化剂和分散剂。

国内外现有的易燃炭大多采用煤粉、硫磺、松香、石蜡、木炭粉、炭化锯末及无机或有机粘结剂和硝酸盐氧化剂组成，这些物质在燃烧过程中发烟量大，有害物质多，对人体及环境产生不利的影响，并且硝酸盐氧化剂在燃烧时有爆炸危险，安全性较差。此外，这些原料价格昂贵，因此，均难以推广使用。

本发明的目的在于提供一种造价低，安全、易点燃的加气高效易燃炭及其制备方法。

本发明的加气高效易燃炭由燃烧层和引火层组成，其中燃烧层的配比为(按燃烧层总重量计)

原煤             80-90％

粘结剂           10-20％

引火层的配比为(按引火总层重量计)：

精煤粉           20-50％

木炭粉           20-50％

赤磷              5-30％

二氧化锰          5-10％

及占上述组分总重量10-20％的粘结剂；

上述粘结剂均为用阴离子表面活性剂改性的硅酸盐水溶液。

在本发明的加气高效易燃炭，引火层占总易燃炭重量的15-40％。

用于本发明的原料是4000-6000大卡的含硫量较低灰分低的无烟煤粉，优选的是，含硫量为≤0.5％。

用于本发明高效易燃炭的固体燃料粉末是40目以下的细颗粒。众所周知，在型煤制备过程中，将燃料粉碎过细，掺加现有的粘结剂，经成型后，会造成型煤紧实而不易燃烧，因此，在现有技术中，通常将燃料粉碎至2mm的颗粒占80％，由于颗粒较大导致燃烧不充分。而本发明的加气高效量燃炭由于采用阴离子表面活性剂改性的硅酸钠水溶液作粘结剂，在制备过程中，经高速粉碎、撞击所述粘结剂产生大量微小的气泡，该气泡附在燃料颗粒上，在加压成型时，气泡被挤在煤粉之间，即得到本发明所述的加气高效易燃炭。同时，在燃烧过程中，由于在易燃炭中存在充足的空气，燃烧就会更加充分。

用于本发明易燃炭的粘结剂的配方如下：

按粘结剂总重量计：

硅酸盐                  10-30％

稀硫酸(浓度10-20％)       0-5％

磷酸盐                  0.5-5％

氯化钠                  0.5-3％

阴离子表面活性剂        0.1-5％

水                        余量

人们知道，硅酸盐可用作型煤粘结剂，但硅酸盐的无机氧化物不是助燃氧化物，而是起阻燃作用，在型煤中加入过量硅酸盐会影响型煤燃烧，而加入量太小又难以起到所需的粘合作用。因此，本发明人经过研究和实践探索后发现，在硅酸盐水溶液中加入一定量的阴离子表面活性剂，可增加硅酸盐的活化性，增加了胶团，从而提高了粘性。

尽管不想受任何理论的约束，但本发明人认为，在硅酸盐水溶液中加入一定量的阴离子表面活性剂后，其在溶液中缔合成“胶团”，从而具有较高的表面活性及润湿、发泡、增溶等作用而其中润温和发泡作用是尤其重要的。胶团的存在使介质具有催化剂，提高了活性。由于在水溶液中存在一定量的阴离子表面活性剂，使介质的表面张力降低，在型煤制备过程中经高速粉碎、撞击，产生大量微小气泡，这种微小气泡一般是真泡沫，即泡沫的膜是闭合的，不存在联结充气的通道。微小泡沫存在于煤粉颗粒中，起到隔离煤粉，防止压实的作用，在易燃炭燃烧过程中，气泡中的空气供碳给表面燃烧，使固体碳加速化学反应，从而提高了燃烧温度，使燃烧充分，降低了余渣量。

在本发明的粘结剂中，所用的硅酸盐选自硅酸钠，硅酸钾和硅酸钠钾，其中优选模数度3.1-3.5的硅酸钠，所用的硫酸为稀硫酸，优选浓度为10-20％的稀硫酸；所用的磷酸盐包括磷酸钠、焦磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠等，所用的阴离子表面活性剂选用烷基苯磺酸盐、烷基或烯基磺酸盐，仲烷基硫酸盐和磷酸酯(盐)，尤其是烷基苯磺酸盐。

用于点燃层的煤粉通常为发热量在4000-6000大卡的含硫量较低的无烟煤，煤的粒度优选为40-60目，用于点燃层的木炭粉的粒度优选为40-60目，用于点燃层的二氧化锰和赤磷的粒度优选为100-200目，用于点燃层的粘结剂与用于燃烧层的粘结剂相同。

本发明还公开了加气高效易燃炭的制备方法，其包括：

a)按上述配方配制粘结剂；

b)按比例混合粘结剂和原煤，用粉碎机粉碎至小于40目。得到燃烧层混合料

c)将精煤和木炭加粘结剂用粉碎机粉碎40-60目；

d)将二氧化锰和赤磷放入球磨机中磨成100-200目，并凉干；

e)按比例将上述c)和d)得到的粉末放入搅拌机中搅拌得到引火层混合料。

f)把上述b)和e)得到的混合料先后装入成型机模具中，一次模压成型；和

g)将成型后的易燃炭在80-90℃下干燥即制得本发明的加气高效易燃炭。

在本发明优选的加气高效易燃炭中，燃烧层包括：

原煤                83-88％

粘结剂              12-17％；

引火层包括：

精煤粉              30-40％

木炭粉              30-40％

赤磷                10-25％

二氧化锰             5-10％

和占上述组分总重量12-17％的粘结剂；其中粘结剂包括：

硅酸钠              12-20％

稀硫酸(浓度10-20％) 0.8-5％

磷酸盐              0.8-3％

氯化钠            0.6-1.6％

阴离子表面活性剂  1.0-2.0％

水                  余量

点火层占易燃炭总重量的18-30％。

本发明的加气高效易燃炭与民用引火炭相比较，重量轻、细颗粒均匀，用一根火柴即可点燃，一般15-30秒引燃，上火快，燃烧时间为2.0-3.0小时，旺火时间为1-1.5小时。本发明的加气高效易燃炭燃烧充分，余渣少，燃烧效率高。本发明的易燃炭可上点燃或下点燃使用，无烟无毒，安全可靠，并且成本较低，可广泛用于民用、餐饮业和工业中，通过调整配比可制成民用引火炭、火锅炭、烧烤炭等各种产品。

如下实例仅用于进一步说明本发明，并不意味着对本发明的限制，所有百分数均为重量百分比。

实例1

用如下物料，按如下比例配制易燃炭粘结剂：

硅酸盐                 14％

稀硫酸(浓度10-20％)     2％

六偏磷酸钠            1.2％

氯化钠                1.2％

烷基苯磺酸钠          1.6％

水                     80％

实例2

按如下比例配制民用引火炭，其中

燃烧层：

无烟煤：               87％

实例1的粘结剂          13％

引火层：

无烟煤：               40％

木炭                   30％

MnO2                   10％

赤磷                   20％

和上述组分总重量15％的实例1的粘结剂；引火层占引火炭总重量的25％。

实例3

按下列比例制备火锅炭，烧烤炭；

引火层：

无烟煤： S≤0.5％    30％

木炭粉：             40％

MnO2                 10％

赤磷                 20％

和占上述组分总重量的15％的实例1得到的粘结剂：

燃烧层：

无烟煤S≤0.5％       88％

实例1获得的粘结剂    12％

引火层占总火锅炭重量的25％。

Claims (9)

1.一种加气高效易燃炭，其由燃烧层和引火层组成，其中：燃烧层含有按燃烧层重量计

原煤                80-90％

粘结剂              10-20％

引火层含有，按引火层重量计：

精煤粉              20-50％

木炭粉              20-50％

赤磷                 5-30％

二氧化锰             5-10％

和占上述组分总重量10-20％的粘结剂；

引火层占易燃炭总重量约15-40％；

其中所用粘结剂含有按粘结剂总重量计

硅酸盐              10-30％

稀硫酸                0-5％

磷酸盐              0.5-5％

氯化钠              0.5-3％

阴离子表面活性剂     0.1-5％

水                  余量

其中所述粘结剂中所述阴离子表面活性剂选自烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐、烯基磺酸盐、仲烷基硫酸盐和磷酸酯(盐)阴离子表面活性剂。

2.权利要求1的加气高效易燃炭，其中燃烧层中原煤是粒度小于40目的原煤粉末。

3.权利要求1的加气高效易燃炭，其中引火层中精煤粉和木炭粉是粒度40-60目的粉末。

4.权利要求1的加气高效易燃炭，其中引火层中二氧化锰和赤磷是粒度100-200目的粉末。

5.权利要求1的加气高效易燃炭，其中所述粘结剂中所述硅酸盐为硅酸钠，其模数度为3.1-3.5。

6.权利要求1的加气高效易燃炭，其中所述粘结剂中所述硫酸是10-20％的稀硫酸。

7.权利要求1的加气高效易燃炭，其中所述粘结剂中所述硅酸盐为六偏磷酸钠、焦磷酸钠、三聚磷酸钠。

8.权利要求1的加气高效易燃炭，其中所述阴离子表面活性剂为烷基苯磺酸钠。

9.权利要求1的加气高效易燃炭，其中燃烧层和引火层组成，其中燃烧层含有：

原煤                83-88％

粘结剂              12-17％；

点火层含有：

精煤粉              30-40％

木炭粉              30-40％

赤磷                10-25％

二氧化锰             5-10％

和占上述组分总重量12-27％的粘结剂；其中所述粘结剂含有：

硅酸钠              12-20％

稀硫酸.浓度10-20％  0.8-5％

磷酸盐              0.8-3％

氯化钠            0.6-1.6％

阴离子表面活性剂  1.0-2.0％

水                  余量

其中，所述引火层占易燃炭总重量的20-30％，

其中所述粘结剂中所述阴离子表面活性剂选自烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐、烯基磺酸盐、仲烷基硫酸盐和磷酸酯(盐)阴离子表面活性剂。