CN105542891B

CN105542891B - 一种硅燃料及其制备方法

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Publication number: CN105542891B
Application number: CN201510993320.6A
Authority: CN
Inventors: 高秀山
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-12-24
Filing date: 2015-12-24
Publication date: 2018-09-18
Anticipated expiration: 2035-12-24
Also published as: CN105542891A

Abstract

本发明提供了一种硅燃料，包括煤料与硅料，所述硅料的含量不超过所述硅燃料的50wt％；所述煤料选自烟煤、无烟煤和煨炭中的一种或多种；所述硅料选自石英砂、石英石、硅石和硅灰中的一种或多种。本申请的硅燃料在燃烧时，煤料与硅料发生剧烈的化学反应，硅料中的硅在燃烧时释放出大量能量；煤料与二氧化硅中的硅反应生成碳化硅，煤料中的硫与硅反应生成硫化硅，硅料中的二氧化硅还会与空气中的氮气反应生成氮化硅，它们以炉渣的形式留在地面，最后还原成无害的沙子，因此硅燃料能够释放能量、释放热量，且减少二氧化碳、二氧化硫的排放，是一种节能环保的新型燃料。

Description

一种硅燃料及其制备方法

技术领域

本发明涉及煤炭技术领域，尤其涉及一种硅燃料及其制备方法。

背景技术

近200年来，煤炭作为人类最主要的能源，被广泛应用到生产、生活中，成为了人类最重要的能源，也被称为“工业的粮食”。但是煤炭在促进人类工业的发展时，也给人类带来了空前的灾难，例如煤尘爆炸和环境污染。

直接燃烧1吨煤炭，就会产生4.12吨的二氧化碳和大量的二氧化硫。据有关资料显示，全世界每年由燃煤向大气中排放300多亿吨的二氧化碳和大量的烟尘。因此，直接烧煤会产生大量的二氧化碳，形成温室效应，造成全球气温以惊人的速度上升，导致全球气候变暖，进而引发生态灾难。直接燃煤的危害远不止于此，其危害还包括以下几个方面：

1)单纯的烧煤，每年消耗掉大量的煤炭资源，使地球上的煤炭资源迅速走向枯竭；

2)直接燃煤时，煤的燃烧反应速率小，煤的利用率非常低，造成了煤炭的巨大浪费，加剧了煤炭资源的枯竭；

3)直接燃煤会产生二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫等多种有害气体，污染空气，损害人体健康；同时是造成酸雨的主要原因；

4)直接烧煤时，煤燃烧不充分，还会产生大量的灰渣，不仅造成了对煤炭的浪费，而且还污染了环境；

5)外国专家计算出气候变暖会给人类造成5.9万亿美元的损失，会有数十亿人缺水，数以亿计的人会被滋生的病菌夺去生命。

为了节约煤炭，减少二氧化碳的排放，人类进行着不懈的努力。自上世纪发明煤粉工业锅炉至今，煤粉工业锅炉技术已经在世界范围内进行着广泛的推广和使用。煤粉工业锅炉是以"煤粉燃烧技术"为核心的新型燃煤工业锅炉，在发达国家使用极为普及。现在我们国家也正在大力普及这种锅炉。煤粉工业锅炉品种多，类型丰富，被我国的大中小型企业所青睐。因此，被广泛运用于工业生产的各个领域，尤其是火力发电，工业生产用蒸汽以及建筑物供暖方面。

今天的煤粉工业锅炉使用的煤粉的细度普遍已经达到了0.074毫米，即200目。

虽然煤粉工业锅炉烧的是煤粉，比普通的工业锅炉具有明显的节能效果，但是，煤粉工业锅炉还是烧掉了大量的纯煤，每天都排放着巨量的二氧化碳、二氧化硫等有害气体，污染着人类的家园。

为了遏制全球变暖和环境的不断恶化，科学家都把目光投向取之不尽用之不竭的二氧化硅。

除了氧气之外，硅是地球表层最常见的元素。地壳的四分之三是二氧化硅，硅是一种可再生的能源，硅作为产生能量的物质，就其数量上来看，不知比石油和煤多多少亿倍。

《沙子-未来的能源》一文中介绍了人类对硅类化学物质的最新发现。

科学家们经过研究发现，燃烧1磅的硅所释放的热量与燃烧1磅的碳所释放的热量相当。

德国科学家的最新研究表明，硅能在500℃进行充分的燃烧，而不是传统意义上所认为的相当程度的高温才能燃烧。

因此，为了解决直接燃煤产生的上述问题，急需开发出一种新型的燃料以替代纯煤的燃烧，尤其可以在煤粉工业锅炉里燃烧，且不产生环境污染。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种能够燃烧，并且也能够供煤粉工业锅炉燃烧、释放热量且环保性较好的硅煤混合燃料。

有鉴于此，本申请提供了一种硅燃料，包括煤料与硅料，所述硅料的含量不超过所述硅燃料的50wt％；

所述煤料选自烟煤、无烟煤和煨炭中的一种或多种；

所述硅料选自石英砂、石英石、硅石和硅灰中的一种或多种；所述硅料中的二氧化硅的含量为90wt％以上。

优选的，所述硅料中二氧化硅的含量为96wt％～99.9wt％。

优选的，所述煤料的细度为0～6mm，供煤粉工业锅炉燃烧时，所述煤料的细度为0～0.074毫米；所述硅料的细度为0～0.2mm，供煤粉工业锅炉燃烧时，所述硅料的细度为0～0.074毫米。

优选的，所述煤料的细度为0.037mm～0.15mm，所述硅料的细度为0.037mm～0.125mm。

优选的，所述煤料为烟煤，所述硅料为石英砂，所述烟煤与石英砂的质量比为1:1～20:1，优选为2:1～10:1；所述煤料为烟煤，所述硅料为石英石，所述烟煤与石英石的质量比为1:1～20:1，优选为1:1～10:1；所述煤料为烟煤，所述硅料为硅石，所述烟煤与硅石的质量比为1:1～20:1，优选为2:1～10:1所述煤料为烟煤，所述硅料为硅灰，所述烟煤与硅灰的质量比为2:1～20:1，优选为2:1～10:1。

优选的，所述煤料为无烟煤，所述无烟煤与石英砂和石英石中的一种或两种的质量比为1:1～20:1，优选为1:1～12:1；所述煤料为无烟煤，所述硅料为硅石，所述无烟煤与硅石粉的质量比为1:1～20:1，优选为1:1～10:1；所述煤料为无烟煤，所述硅料为硅灰，所述无烟煤与硅灰的质量比为1:1～20:1，优选为2:1～10:1。

优选的，所述煤料为煨炭，所述硅料选自石英砂和石英石中的一种或两种，所述煨炭与石英砂和石英石中的一种或两种的质量比为2:1～20:1，优选为2:1～10:1；所述煤料为煨炭，所述硅料为硅石，所述煨炭与硅石的质量比为2:1～20:1，优选为2:1～10:1；所述煤料为煨炭，所述硅料为硅灰，所述煨炭与硅灰的质量比为2:1～20:1，优选为2:1～10:1。

本申请还提供了一种上述方案所述的硅燃料的制备方法，包括：

将所述煤料、所述硅料粉碎后掺水拌湿，或与水混合晾干后得到硅燃料。

优选的，所述硅燃料的形状为蜂窝煤、煤球、煤坯或煤块。

本申请提供了一种硅煤混合燃料，包括煤料与硅料，所述硅料的含量不超过所述硅燃料的50wt％；所述煤料选自烟煤、无烟煤、煨炭中的一种或多种；所述硅料选自石英砂、石英石、硅石和硅灰中的一种或多种，所述硅料中的二氧化硅含量为90wt％以上。本申请所述硅燃料在空气中燃烧时发生大量的氧化还原反应；硅料中被还原出来的硅在燃烧时，释放出大量的热量，但不会产生任何温室气体，并且硅在燃烧的同时还会与煤料中的碳、氢、硫、氮、氟等物质反应后生成氢化硅、硫化硅、氮化硅、氟化硅等物质，还会与空气反应生成氮化硅等物质，上述众多的化学反应生成的物质成为“炉灰”而留在了大地上，最终还会还原成无害的沙子从而最大限度减少排向大气中的二氧化碳、一氧化碳以及氮化物、硫化物的排放。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明实施例公开了一种硅燃料，包括煤料与硅料，所述硅料的含量不超过所述硅燃料的50wt％；

所述煤料选自烟煤、无烟煤和煨炭中的一种或多种；

本申请所述硅煤混合燃料能够燃烧，主要是基于硅料中的二氧化硅在一定条件下能够燃烧，且能够释放热量实现的。

本申请提供了一种硅煤混合燃料，其包括煤料(A)与硅料(B)，其中煤料(A)的选择以及煤料(A)的细度具体为：

(A)(1)烟煤：采用大型粉碎机械或者是磨制设备，将烟煤加工成0～6毫米的煤粉。如果采用洗煤设备，先将烟煤加工成各种型号的精煤，再把精煤加工成上述细度的煤粉，则效果更好。供煤粉工业锅炉使用时，煤粉的细度优选为0.074毫米(200目)左右。如果煤粉工业锅炉对煤粉的细度有特别要求的，可以高于或者低于200目。煤粉的细度如果达不到此标准的，也可以执行煤粉细度R90标准或者煤粉细度R200标准。总之，通常情况下，煤粉的细度越细硅煤混合燃料燃烧的效果越好，燃料发热量就越高。

(A)(2)无烟煤：采用大型粉碎机械或者是磨制设备，将无烟煤加工成0～6毫米的煤粉。供煤粉工业锅炉使用时，煤粉的细度优选为0.074毫米(200目)左右。如果煤粉工业锅炉对煤粉的细度有特别要求的，可以高于或者低于200目。煤粉的细度如果达不到此标准的，也可以执行煤粉细度R90标准或者煤粉细度R200标准。总之，通常情况下，煤粉的细度越细硅煤混合燃料燃烧的效果越好，燃料发热量就越高。

(A)(3)煨炭：采用大型粉碎机械或者是磨制设备，将煨炭加工成0～6毫米的煤粉。供煤粉工业锅炉使用时，煤粉的细度优选为0.074毫米(200目)左右。如果煤粉工业锅炉对煤粉的细度有特别要求的，可以高于或者低于200目。煤粉的细度如果达不到此标准的，也可以执行煤粉细度R90标准或者煤粉细度R200标准。总之，通常情况下，煤粉的细度越细硅煤混合燃料燃烧的效果越好，燃料发热量就越高。

硅料(B)的选择以及硅料(B)的细度具体为：

(B)(1)石英砂和/或石英石：所选硅石英砂或石英石中的二氧化硅含量为90wt％以上，更优选为96wt％～99.9wt％。二氧化硅的含量越高，燃料的发热量就越高。采用大型粉碎机械或者磨制设备将石英砂、石英石加工成0～0.2mm的石英砂粉。供煤粉工业锅炉使用时，石英粉的细度优选小于等于0.074毫米，即大于等于200目，达不到此细度的，也可降至0.149毫米左右即100目左右。总之，石英砂粉粉的细度越细，硅煤混合燃料燃烧的效果越好，燃料发热量就越高。

(B)(2)硅石：所选硅石中的二氧化硅含量为90wt％以上，优选接近99wt％。采用大型粉碎机械或者磨制设备将硅石加工成0mm～0.2mm的硅粉。硅粉的细度可以是80目、100目、200目或300目；也可以是400目、500目、600目、1000目甚至是12500目。供煤粉工业锅炉使用时硅石的细度优选小于等于0.074毫米(即200目左右)，达不到此细度的，也可降至0.149毫米左右即100目左右。总之，硅粉的细度越细，硅煤混合燃料燃烧的效果越好，燃料发热量就越高。

(B)(3)硅灰：在冶炼硅铁合金和工业硅时产生的SiO₂和Si气体与空气中的氧气迅速氧化并冷凝而形成的一种超细硅质粉体材料。硅灰的细度极细，完全可以供煤粉工业锅炉燃烧使用。

总之，硅粉的细度越细，硅煤混合燃料燃烧的效果越好，燃料发热量就越高。

应用(A)(1)与(B)(1)时，A(1)与B(1)的质量比为1:1～20:1，优选为1:1～12:1，更优选为2:1～10:1；一般可以选择煤料与石英粉的质量比为4:1～8:1。如果煤的发热量很高，可选择3:1至1:1。

应用(A)(1)与(B)(2)时，A(1)与B(2)的质量比为1:1～20:1，优选为1:1～10:1；一般可以选择煤料与硅石粉的质量比为3:1～8:1，如果煤的发热量很高，可选择2:1～1:1。煤的比例越大，硅煤混合燃料的发热量越接近原煤的发热量。

应用(A)(1)与(B)(3)时，所述煤料与硅灰的质量比为2:1～20:1，优选为2:1～12:1，更优选为2:1～10:1；一般可以选择煤料与硅灰的质量比为4:1～8:1，如果煤的发热量很高，可选择3:1～1:1。煤料的比例越大，硅煤混合燃料的发热量越接近原煤的发热量。

应用(A)(2)与(B)(1)时，所述无烟煤与石英砂和石英石中的一种或两种的质量比为1:1～20:1，优选为1:1～1:12，更优选为1:1～8:1；一般可以选择煤料与石英粉的质量比为2:1～6:1，如果煤的发热量很高，可选择2:1～1:2。若使硅燃料的发热量接近原煤的发热量，那么可以增加煤料的比例。

应用(A)(2)与(B)(2)时，所述无烟煤与硅石的质量比为1:1～20:1，优选为1:1～12:1，更优选为1:1～10:1；一般可以选择煤料与硅石粉的质量比为2:1～6:1，如果煤的发热量很高，也可选择1:1～1:2。若使硅燃料的发热量接近原煤的发热量，那么可以增加煤料的比例。

应用(A)(2)与(B)(3)时，所述无烟煤与硅灰的质量比为1:1～20:1，优选为2:1～10:1；一般可以选择煤料与硅灰粉的质量比为3:1～6:1，如果煤的发热量很高，也可选择2:1～1:2。若使硅燃料的发热量接近原煤的发热量，那么可以增加煤料的比例。若使硅燃料的发热量接近原煤的发热量，那么可以增加煤料的比例。

应用(A)(3)与(B)(1)时，所述煨碳与石英粉的质量比为2:1～20:1，优选为2:1～12:1，更优选为2:1～10:1；一般可以选择煤料与石英粉的质量比为3:1～8:1，更优选为3:1～6:1；如果煤的发热量很高，也可选择3:1～1:1。若使硅燃料的发热量接近原煤的发热量，那么可以增加煤料的比例。

应用(A)(3)与(B)(2)时，所述煨碳与硅石粉的质量比为2:1～20:1，优选2:1～12:1，更优选为2:1～10:1；一般可以选择煤料与硅石粉的质量比为4:1～8:1，更优选为4:1～6:1，如果煤的发热量很高，也可选择3:1～1:1。若使硅燃料的发热量接近原煤的发热量，那么可以增加煤料的比例。

应用(A)(3)与(B)(3)时，所述煨炭与硅灰的质量比优选为2:1～20:1，优选2:1～12:1，更优选为2:1～10:1；一般可以选择煤料与硅石粉的质量比为3:1～8:1，更优选为3:1～6:1，如果煤的发热量很高，也可选择3:1～1:1。若使硅燃料的发热量接近原煤的发热量，那么可以增加煤料的比例。

本申请还提供了所述硅燃料的制备方法，包括：

将所述煤料、所述硅料粉碎后掺水拌合，或与水混合，晾干后得到硅燃料。

在制备硅燃料的过程中，采用大型粉碎设备或大型磨制设备，如球磨机、雷蒙磨、T型磨等等，将石英砂、石英石、硅石和硅灰中的一种或多种混合后加工成细度为80～12500目的硅粉。硅粉的细度越细，燃料燃烧的效果越好，燃料释放的热量越多。

一般情况下硅粉的细度应该是大于等于200目，即细度应该是0～0.074毫米，达不到此标准的，硅粉细度可以适当降低至100目，或者80目。硅粉还可以是直接使用市场上已经加工好的石英砂、石英石粉、硅灰粉、微硅粉或者硅微粉。

在硅燃料中，硅粉的最大比例一般不能超过50wt％，但是若煤粉采用无烟煤或发热量特别高的优质烟煤，硅粉的比例可例外为50wt％～70wt％。

硅粉的含量越大，硅煤混合燃料释放的热量越少。可根据硅粉的质量和煤的质量来确定硅粉和煤粉的比例。硅粉中二氧化硅的含量越高混合燃料释放的热量越高，燃烧效果越好；煤中的含碳量越高，混合燃料燃烧释放的热量越高，燃烧的效果越好。

将破碎后的煤粉和沙粉按照一定比例混合后，加水和成泥堆积晒干或铲成块儿晒干即可使用。

在某些工业领域，也可以把上述比例的煤粉和沙粉直接混合进行“喷烧”，而无需加水、和泥成型。

为了更好的民用或工业上使用，可以用蜂窝煤机、煤球机把上述比例的沙粉和煤粉加工成蜂窝煤或煤球。

为了大规模在工业上或民用上使用，可用建筑上的普通砖机、免烧砖机或切块机将上述比例的煤粉和硅粉加工成各种型号的“煤砖”。

本申请提供的硅燃料在燃烧时，煤与二氧化硅发生剧烈的化学反应，二氧化硅中的硅在燃烧时会释放出大量能量，并且硅在燃烧时本身不会产生二氧化碳，煤会与二氧化硅中的硅反应生成碳化硅(炉渣)而保存下来，煤还会与空气中的氮气反应生成氮化硅，留在地面，最后还会还原成无害的沙子，同时煤中的硫还会与二氧化硅反应生成硫化硅，因此硅燃料能够大大减少二氧化碳和二氧化硫的排放。

上述硅燃料可以广泛应用于工业领域，煤料与硅料混合后可以用于各种类型的煤粉工业锅炉，也可以广泛应用于民用取暖，尤其硅粉与煤粉混合加水拌湿，或者和成泥晒干，或者用蜂窝煤机、制砖机加工成蜂窝煤、煤砖等煤制品。

这种以烧煤为主以烧硅为辅的硅燃料，能够使煤进行最充分的燃烧，减少了直接烧煤燃烧不充分而造成的严重浪费。硅料和煤料混合后，在空气中燃烧时进行着大量的氧化还原反应。硅料中被还原出来的硅在燃烧时，会放出大量的热量，但是绝对不会产生任何温室气体。更有极其进步意义的是硅在燃烧的同时还会与煤中的碳、氢、硫、氮、氟等物质反应生成氢化硅、硫化硅、氮化硅、氟化硅等物质，还会与空气反应生成氮化硅等物质，这些众多的化学反应生成的物质成为“炉灰”而留在了大地上，最终还会还原成无害的沙子。煤中掺入硅料后，这些硅料中的硅在燃烧时，会主动捕捉到大量的碳，并把它们轻而易举的永久地固定在地球上(二氧化硅会与煤反应生成碳化硅)，从而最大限度减少排向大气中的二氧化碳、一氧化碳以及氮化物、硫化物的排放。

煤粉锅炉要在工作时，炉膛里的温度都非常的高，最高可达1600～1700度。所以硅煤混合燃料在煤粉锅炉里燃烧时，二氧化硅和碳、氧气、空气等诸多物质能够进行更为充分的反应，释放出更大的能力和热量。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的硅煤混合燃料及其制备方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

以下实施例中，烟煤来自内蒙乌海市海南区巴音陶亥镇煤矿，无烟煤来自宁夏石嘴山惠农区煤矿，煨碳来自内蒙鄂尔多斯市煤矿，石英砂来自内蒙乌海市海南区巴音陶亥镇，硅石来自宁夏石嘴山市；硅石中的二氧化硅的含量为98wt％左右，石英砂中二氧化硅的含量约为96wt％；烟煤中C元素的含量为74wt％～92wt％，无烟煤中C元素的含量为90wt％～98wt％，纯煤中主要的有碳、氢、氧、氮和硫五种主要元素。

实施例1

采用制砂机加工出1吨纯度为98wt％，细度为200目的石英砂粉；

使用球磨机将5吨烟煤进行粉碎，加工出细度为200目的煤粉；

将上述煤粉和石英砂粉按5:1的比例均匀掺和，得到硅煤混合燃料，该燃料可以供煤粉工业锅炉使用。

实施例2

采用制砂机加工出1吨纯度为98wt％，细度为200目的硅石粉；

采用球磨机将5吨烟煤进行粉碎，加工出细度为200目的煤粉；

将上述煤粉和硅石粉按5:1的比例均匀掺和，得到硅煤混合燃料，该燃料可以供煤粉工业锅炉使用。

实施例3

采用球磨机将1吨纯度为98wt％的石英砂加工成细度为200目的石英砂粉；

采用球磨机将4吨烟煤加工成细度为200目的煤粉；

将上述煤粉和石英砂粉按4:1的比例均匀掺和，得到硅煤混合燃料，该燃料可以供煤粉工业锅炉使用。

实施例4

采用球磨机将1吨纯度为98wt％的硅石加工成细度为200目的硅石粉；

采用球磨机将4吨烟煤加工成细度为200目的煤粉；

将上述煤粉和硅粉按4:1的比例均匀掺和，得到硅煤混合燃料，该燃料可以供煤粉工业锅炉使用。

实施例5

使用球磨机将5吨无烟煤进行粉碎，加工出细度为200目的煤粉；

实施例6

采用制砂机加工出1吨纯度为98wt％，细度为200目的硅石粉；

采用球磨机将5吨无烟煤进行粉碎，加工出细度为200目的煤粉；

实施例7

采用球磨机将4吨无烟煤加工成细度为200目的煤粉；

实施例8

采用球磨机将4吨无烟煤加工成细度为200目的煤粉；

实施例9

使用球磨机将3吨无烟煤进行粉碎，加工出细度为200目的煤粉；

将上述煤粉和石英砂粉按3:1的比例均匀掺和，得到硅煤混合燃料，该燃料可以供煤粉工业锅炉使用。

实施例10

采用制砂机加工出1吨纯度为98wt％，细度为200目的硅石粉；

采用球磨机将3吨无烟煤进行粉碎，加工出细度为200目的煤粉；

将上述煤粉和硅石粉按3:1的比例均匀掺和，得到硅煤混合燃料，该燃料可以供煤粉工业锅炉使用。

实施例11

使用球磨机将5吨煨碳进行粉碎，加工出细度为200目的煤粉；

实施例12

采用制砂机加工出1吨纯度为98wt％，细度为200目的硅石粉；

采用球磨机将5吨煨碳进行粉碎，加工出细度为200目的煤粉；

实施例13

采用球磨机将4吨煨碳加工成细度为200目的煤粉；

实施例14

采用球磨机将4吨煨碳加工成细度为200目的煤粉；

实施例15

使用球磨机将3吨煨碳进行粉碎，加工出细度为200目的煤粉；

实施例16

采用制砂机加工出1吨纯度为98wt％，细度为200目的硅石粉；

采用球磨机将3吨煨碳进行粉碎，加工出细度为200目的煤粉；

实施例17

使用球磨机将6吨无烟煤进行粉碎，加工出细度为200目的煤粉；

将上述煤粉和石英砂粉按6:1的比例均匀掺和，得到硅煤混合燃料，该燃料可以供煤粉工业锅炉使用。

实施例18

采用制砂机加工出1吨纯度为98wt％，细度为200目的硅石粉；

采用球磨机将6吨无烟煤进行粉碎，加工出细度为200目的煤粉；

将上述煤粉和硅石粉按6:1的比例均匀掺和，得到硅煤混合燃料，该燃料可以供煤粉工业锅炉使用。

实施例19

采用球磨机将6吨烟煤加工成细度为200目的煤粉；

实施例20

采用球磨机将6吨烟煤加工成细度为200目的煤粉；

将上述煤粉和硅粉按6:1的比例均匀掺和，得到硅煤混合燃料，该燃料可以供煤粉工业锅炉使用。

实施例21

使用球磨机将6吨煨碳进行粉碎，加工出细度为200目的煤粉；

实施例22

采用制砂机加工出1吨纯度为98wt％，细度为200目的硅石粉；

采用球磨机将6吨煨碳进行粉碎，加工出细度为200目的煤粉；

实施例23

使用球磨机将2吨烟煤进行粉碎，加工出细度为200目的煤粉；

将上述煤粉和石英砂粉按2:1的比例均匀掺和，得到硅煤混合燃料，该燃料可以供煤粉工业锅炉使用。

实施例24

采用制砂机加工出1吨纯度为98wt％，细度为200目的硅石粉；

采用球磨机将2吨烟煤进行粉碎，加工出细度为200目的煤粉；

将上述煤粉和硅石粉按2:1的比例均匀掺和，得到硅煤混合燃料，该燃料可以供煤粉工业锅炉使用。

实施例25

将5kg细度为200目烟煤粉与5kg细度为200目的石英沙粉混合，加水均匀搅拌和成泥，用铁锹铲成块，晒干后得到硅燃料块。将制备的沙燃料在火炉上用柴引燃，煤沙燃料块能像煤一样燃烧，且火光通红，火苗短，没有黑色浓烟，燃烧时间长；可以实现烧水煮饭。

实施例26

将5kg细度为200目烟煤粉与5kg细度为200目的硅石粉混合，加水均匀搅拌和成泥用铁锹铲成块，晒干后得到沙燃料块。将制备的沙燃料块在火炉上用柴引燃，煤沙燃料块能像煤一样燃烧，火光通红，火苗短，没有黑色浓烟，燃烧时间长；可以实现烧水煮饭。

实施例27

将6kg细度为200目烟煤粉与3kg细度为200目的硅石粉混合，加水均匀搅拌和成泥，用铁锹铲成块，晒干后得到沙燃料块。将制备的沙燃料块在火炉上用柴引燃，煤沙燃料块能像煤一样燃烧，火光通红，火苗短，没有黑色浓烟，燃烧时间长，可以实现烧水煮饭。

实施例28

将9kg细度为200目烟煤粉与3kg细度为200目的石英砂粉混合，加水均匀搅拌和成泥，用铁锹铲成块，晒干后得到沙燃料块。将制备的沙燃料块在火炉上用柴引燃，煤沙燃料块能像煤一样燃烧，火光通红，火苗短，没有黑色浓烟，燃烧时间长，可以实现烧水煮饭。

实施例29

将9kg细度为200目烟煤粉与3kg细度为200目的硅石粉混合，加水均匀搅拌和成泥，用铁锹铲成块，晒干后得到沙燃料块。将制备的沙燃料块在火炉上用柴引燃，煤沙燃料块能像煤一样燃烧，火光通红，火苗短，没有黑色浓烟，燃烧时间长，可以实现烧水煮饭。

传统概念中，硅料是不能燃烧的，但是申请人进行了上百次的实验。把烟煤、无烟煤、煨碳加工成100目～200目的细粉，再把石英砂加工成100目～200目的细粉。然后将煤粉和砂粉按不同的比例混合，加水拌湿成型，或和成泥，晒干成型，放入炉中进行烧水、煮饭实验，都获得了巨大的成功。硅燃料在燃烧时火焰更加炽烈，更加充分，都没有大量的浓烟产生，燃烧的时间更加持久，可达一倍以上。

其中，做了这样一个常规的实验：其采用2kg纯煤烧开了4.5kg水，而采用2kg的煤粉与2kg的石英砂粉，加水混合，晒干制成硅燃料，却烧开了9kg的水，且没有滚滚的黑烟，燃料耐烧，时间比纯煤长一倍以上。

申请人所做的大量的试验已经证明了硅燃料确实具有新颖性、实用性和极大的创造性。

申请人还在实验室做了大量的化学实验，这些化验数据也能从另一个侧面证明硅燃料在燃烧时放出了大量的热量，化验结果如下表所示：

表1 宁夏石嘴山大桥煤质化验中心化验结果数据表(石英砂的细度约为70目，燃料的质量：1克)

组别/质量比	低位发热量	高位发热量
			纯煤	5428	5883
煤：石英砂＝3:1	4092	4424
			煤：石英砂＝2:1	3838	4161
煤：石英砂＝1:1	2918	3171

表2 宁夏石嘴山大桥煤质化验中心的化验结果数据表(石英砂的细度约为120目，燃料的质量：1克)

为了更进一步验证石英砂的确参与燃烧，并且释放了大量的热量。将煤沙比例为1:1的燃料在大桥煤质化验中心附近的惠农区信誉煤质化验室进行再次化验，结果如表3所示。

表3 宁夏石嘴山惠农区信誉煤质化验室的化验结果数据表(石英砂的细度为120目，燃料的质量：1克)

煤：石英砂＝1:1

3260

3479

表4 内蒙鄂尔多斯市老白鑫春煤焦化验中心分析结果数据表(石英砂的细度约为120目，燃料的质量：1克)

组别	低位发热量	高位发热量
			纯煤	5997	6449
煤：石英砂＝1:1	3495	3307
			煤：石英砂＝3:1	4977	4784
煤：石英砂＝6:1	5666	5471

表5 宁夏石嘴山市大桥煤质检测中心煤质质量化验单分析结果数据表

组别	低位发热量	高位发热量
			纯煤	6430	6770
煤：硅石＝1:2(0.3g：0.6g)	2122	2314
			煤：硅石＝1:1(0.5g：0.5g)	3844	3924
煤：硅石＝2:1(0.6g:0.3g)	4267	4471

表6 宁夏石嘴山市大桥煤质检测中心煤质质量化验单分析结果数据表

由上述表可知，石英砂在与煤形成的燃料中，释放出了热量，且细度小的石英砂释放的热量要远远多于粗石英砂放出的热量；硅料越细，硅煤混合燃料的发热量越高，且细度小的石英砂在与煤一起燃烧后几乎全部都生成了黑色的碳化硅颗粒，且是黑色的粉末，而得不到未被完全燃烧的细小的石英砂颗粒，这说明硅粉特别细时，其能充分燃烧。并且根据宁夏石嘴山大桥煤质化验中心出具的化验单中的数据可以测算出石英砂所释放出的热量。由上表计算石英砂释放的热量，计算过程如下所示：

纯煤的低位发热量是5428卡，煤料与硅料的质量比为3:1的硅燃料的低位发热量是5032卡。

在1克的硅燃料中，有3/4克的纯煤，有1/4克的石英砂，即有0.75克的纯煤，0.25克的石英砂。0.75克纯煤的发热量＝1克纯煤的发热量×0.75＝5428卡×0.75＝4071卡。

1克硅燃料中，1/4的石英砂的发热量＝1克硅燃料的发热量-0.75克纯煤的发热量＝5032卡-4071卡＝961卡。这也说明在1克煤沙比例为3比1的硅燃料中，石英砂释放出了961卡的热量。

所以，在煤沙比例为3比1的硅燃料中，每掺入1克的石英砂的发热量＝961×4＝3844卡。

其实这3844卡的热量只是1克石英砂中所含有的0.47克硅(28÷(28+16×2)克＝7/15＝0.47克)硅的发热量。这样可以计算出煤沙比例为3比1的硅燃料中1克硅的发热量大约为：3844卡×15/7＝8235卡的热量。

用同样的方法可以计算出煤、石英砂比例为1：1时，1克硅煤混合燃料里的0.5克的石英砂的发热量是596卡，也就是说在煤沙比例为1比1的煤沙混合燃料里，每掺入1克的石英砂，就会多释放1192卡的热量。

用同样的方法还可以计算出煤、沙比例为2：1时，1克煤沙混合燃料里的0.33克的石英砂的发热量是872卡，也就是说在煤沙比例为2比1的煤沙混合燃料里，每掺入1克的石英砂，就会多释放2616卡的热量。

根据宁夏石嘴山信誉煤质化验室出具的化验单中的数据可以测算出0.5克的石英砂所释放出的热量是546克，这个结果与大桥煤质化验中心化验出0.5克的石英砂的发热量596卡是相当接近。在这种两个普通实验，能测出如此接近的数据，也足可以证明石英砂的确参与了燃烧，并且释放了大量的热量。

根据内蒙古鄂尔多斯市老白鑫春煤焦化验中心出具的分析结果报告单，计算出硅燃料中石英砂释放的热量。

纯煤的低位发热量是5997卡，煤沙比例为1:1的硅燃料的低位发热量是3307卡，煤沙比例为3:1的硅燃料的低位发热量是4784卡，煤沙比例为6:1的煤硅燃料的低位发热量是5471卡，

在1克煤沙比例为1比1的混合燃料中，有0.5克的纯煤，有0.5克的石英砂。0.5克纯煤的发热量＝1克纯煤的发热量×0.5＝5997卡×0.5＝2998.5卡。

1克1比1的硅燃料中，1/2的石英砂的发热量＝1克煤沙混合燃料的发热量-0.5克纯煤的发热量＝3307卡-2998.5卡＝308.5卡。这也说明在1克煤沙比例为1比1的硅燃料中，每掺入1克的石英砂就会多释放出了2×308.5卡＝617卡的热量。

在1克煤沙比例为3比1的硅燃料中，有3/4克的纯煤，有1/4克的石英砂，即有0.75克的纯煤，有0.25克的石英砂。0.75克纯煤的发热量＝1克纯煤的发热量×0.75＝5997卡×0.75＝4496.8卡。

1克煤沙比例为3:1的硅燃料中，1/4的石英砂的发热量＝1克硅燃料的发热量-0.75克纯煤的发热量＝4784卡-4496.8卡＝289.2卡。这也说明在1克煤沙比例为3比1的硅燃料中，每掺入1克的石英砂就会多释放出了4×289.2卡＝1156.8卡的热量。

根据宁夏石嘴山市大桥煤质检测中心煤质质量化验报告单中的数据发现：当硅石粉的比例大于煤料的比例时，硅石粉不仅没有放出热量，而且还吸走了部分热量；当硅石粉的比例小于或等于煤料的时候，硅燃料中的硅石粉的确会释放出大量的热量。

纯煤的低位发热量是6430卡，煤硅比例为1:1的硅燃料的低位发热量是3844卡，煤硅比例为2:1的硅燃料的低位发热量是4267卡，煤硅比例为3:1的硅燃料的低位发热量是4716卡，煤硅比例为4:1的硅燃料的低位发热量是5050卡，

在1克煤硅比例为1比1的硅燃料中，有0.5克的纯煤，有0.5克的硅石粉。0.5克纯煤的发热量＝1克纯煤的发热量×0.5＝6430卡×0.5＝3215卡。

1克1比1的硅燃料中，1/2的硅石粉的发热量＝1克硅燃料的发热量-0.5克纯煤的发热量＝3844卡-3215卡＝629卡。这也说明在1克煤硅比例为1比1的硅燃料中，每掺入1克的硅粉就会多释放出了2×629卡＝1258卡的热量。

在0.9克煤硅比例为2比1的硅燃料中，有0.6克的纯煤，有0.3克的硅石粉。0.6克纯煤的发热量＝1克纯煤的发热量×0.6＝6430卡×0.6＝3858卡。

在0.9克煤硅比例为2:1的硅燃料中，0.3克的硅石的发热量＝0.9克硅燃料的发热量-0.6克纯煤的发热量＝4267卡-3858卡＝409卡。这也说明在1克煤硅比例为2比1的硅燃料中，每掺入1克的硅石粉就会多释放出了1363卡的热量。

这些大量的实验数据，可以得出这样的规律：

当硅粉的质量大于煤粉的质量时，混合燃料在燃烧过程中，煤粉的热量就会发生减少，减少的热量是被二氧化硅中的硅在被还原时吸收走了，此时二氧化硅中硅的发热量是负值，说明硅煤这种比例配成的混合燃料是不可取的。

当硅粉的质量小于或者等于煤粉的质量时，硅的发热量是正值，这也能够说明二氧化硅在燃烧时，硅还放出了大量的额外的热量。在煤粉的比例大于硅粉的比例时，这种比例配成的混合燃料是非常可行的。

1吨二氧化硅中含有近半吨的硅，据此可知在煤料中每添加1吨的石英砂粉或者是1吨硅石粉，就可以增加相当于半吨纯碳的发热量。如果把半吨的纯碳换算成普通的煤的话，半吨纯碳的发热量将近1吨普通煤的发热量。据此可以推算，混合燃料里每参入1吨石英粉或硅石粉，将相当于多增加了将近1吨的普通煤。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种硅燃料，其特征在于，包括煤料与硅料；

所述煤料选自烟煤、无烟煤和煨碳中的一种或多种，所述硅料选自石英砂、石英石、硅石和硅灰中的一种或多种；所述硅料中的二氧化硅的含量为90wt％以上；

所述煤料为烟煤和煨碳中的一种或两种时，所述硅料的含量为50w％；

所述煤料为无烟煤或其他优质烟煤时，所述硅料含量为50～70wt％；

所述煤料、硅料的细度都为0～0.15mm。

2.根据权利要求1所述的硅燃料，其特征在于：无烟煤与石英砂、石英石、硅石、硅灰中的任意一种的质量比为1:1或1:2。

3.一种权利要求1～2任一项所述的硅燃料的制备方法，包括：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述硅燃料的形状为蜂窝煤、煤球、煤坯或煤块。