CN109554208B - 一种高效节煤剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效节煤剂，由处理后的高含氟稀土冶炼废水、纳米金属化合物乳液、分散剂、稳定剂和水组成，其配比为：处理后的高含氟稀土冶炼废水60～85%、纳米金属氧化物乳液5～15%、分散剂0.5～2.0%、稳定剂0.2～1.0%，余量为水，总质量为100份。组合物中处理后高含氟稀土冶炼废水的中的稀土元素，可促进煤粉充分燃烧、消除还原气氛，改善结皮现象；金属化合物可起到催化燃烧作用，降低水泥熟料形成反应活化能；分散剂、稳定剂，可确保纳米金属化合物均匀分散于水相体系中，匹配稀土元素共同作用。该节煤剂在较低掺量情况下，降低吨熟料实物煤耗，提高窑况的稳定性。

Description

一种高效节煤剂
技术领域
本发明涉及燃煤添加剂、节能减排技术领域，尤其涉及一种高效节煤剂，适用于水泥窑、发电厂煤粉使用企业。
背景技术
煤炭价格持续上涨增加了企业的成本负担，迫切需要采用某种技术手段节约用煤，降低成本。环保部门对企业烟尘排放监管力度不断加强，企业被迫采用脱硫装置改善二氧化硫的大气排放。目前国内各种节煤剂名目繁多，但大多数是固体的，内含大量强氧化剂，如添加不当就会成为不安全的隐患，难以实际应用。
专利CN 104974813 A公开一种燃煤助燃节能添加剂，主要由硝化稀土、氯化钠、硝酸镁、高锰酸钾、硝酸铵组成，各组分的重量百分比为:硝化稀土5～15%、氯化钠5～20% 、硝酸镁10～20%、高锰酸钾5～10%、硝酸铵5～10%，其余量为水组成，将上述物质的量按配方配制、搅拌溶解、混匀后，按1: 3000～ 1: 5000的比例喷雾加入燃煤中混合均匀使用即可。
专利CN 107164013 A公开一种新型干法水泥生料用粉体纳米催化固硫剂及其制备方法，包括纳米氧化镧、纳米氧化钍、纳米氧化鐠、纳米氧化钛、纳米氧化镍、纳米氧化镁、纳米氧化钙、纳米碳酸钙、羟基钙、高锰酸钾、铋酸钾、粉煤灰、炭黑、余量为分散载体。
专利CN 106118797 A公开一种基于化工副产物的煤基醇醚燃料助剂及其应用，它的原料配方包括以下重量份数的组分：第一烷基醇单烷基醚50～100份、第二烷基醇单烷基醚50～100份、周位酸60～120份、劳伦酸60～120份、纳米金属氧化物5～10份、乳化剂1～5份、多元醇500～1000份。通过采用特定的配方，可以改善煤粉的颗粒形态，有利于在燃烧器喷煤过程中煤粉流动的通畅性，保证了煤粉的稳定燃烧。
上述专利节煤剂若为固体粉状，尤其为纳米颗粒为粉状时，存在分散均匀性的问题；而液体类节煤剂存在催化组分溶解度有限，且产品稳定性的问题。
发明内容
本发明是针对上述的研究现状，旨在提出一种新的气体扩散层的制备方法，具有经济快捷、生产效率高的优点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高效节煤剂，按重量百分比包含：处理后的高含氟稀土冶炼废水60～85%；纳米金属化合物乳液5～15%；分散剂0.5～2.0%；稳定剂0.2～1.0%；余量为水。
进一步，所述处理后的高含氟稀土冶炼废水，还需要按照如下方法去除废水中的氟离子、氯离子、硫酸根离子：
1）将50份氢氧化钙投入1000份废水中，搅拌，静置；
2）将静置后废水去除沉淀，检测氟离子含量，确保氟离子含量小于100mg/L；若超过该指标，加入10份硝酸钙，搅拌，静置后去除沉淀；
3）将步骤2）静置处理的废水加入10份硝酸亚汞和10份硝酸钡，搅拌，静置后去除沉淀；检测氯离子、硫酸根离子含量，确保其含量均小于100mg/L；若超过该指标，重复加入10份硝酸亚汞或/和10份硝酸钡，搅拌，静置后去除沉淀。所述处理后的高含氟稀土冶炼废水，氟离子含量优选为50～100mg/L、氯离子含量优选为0～50mg/L、硫酸根离子含量优选为0～50mg/L。
所述的一种高效节煤剂，其纳米金属化合物乳液指的是水性硬脂酸镁乳液、水性硬脂酸钡、水性硬脂酸镉乳液、纳米氧化锌乳液、纳米二氧化钛乳液中的一种或几种组合。
进一步，所述的纳米金属化合物乳液优选为质量比1:1的水性硬脂酸盐乳液和纳米金属氧化物乳液的组物。
进一步，所述的水性硬脂酸盐乳液优选为质量比1:1的水性硬脂酸镁乳液和水性硬脂酸钡的组合物。
所述的一种高效节煤剂，其分散剂为带芳香核的磺酸甲醛缩合物，即萘系和酚系两大类。所述的分散剂具体为分散剂s和璜化木质素中的一种或两种的组合。优选为耐高温型分散剂，即分散剂s、璜化木质素中的一种或两种组合。
所述的一种高效节煤剂，其稳定剂为有机多糖类天然聚合物，优选瓜尔胶、黄原胶、半乳糖醛胶、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素的一种或几种组合。
区别于上述专利，本专利摒弃传统金属硫酸盐、金属硝酸盐和稀土废渣的思路，从掺加剂能均匀分散至煤粉中的工艺需求，采用液体掺入方式。液体组分中采用去除氟离子、氯离子、硫酸根离子的稀土冶炼废水，对窑内碱氯硫对窑皮熔融性的影响；金属化合物以悬浮分散的形式，多元匹配组合构建煤粉催化燃烧体系；分散剂和稳定剂具备悬浮稳定作用，此外在煤粉燃烧过程中有膨松剂作用。
本专利的有益效果如下：
1，杜绝采用硫酸盐、氯盐，防止碱氯硫现象；且节煤剂组分原料中，尽可能不采用硝酸盐，除考虑固硫效应，还应考虑脱氮效应，减少尾气排放和降低企业脱硫脱氮成本。
2，采用耐高温型分散剂，复合乳液W～O～W体系，在高温下产生微爆，使催化剂得到最大程度的分散，产生的反应活化中心成数量级的增长，极大地加快了反应的速度，提高了燃烧的效率。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
处理后的高含氟稀土冶炼废水，需要去除废水中的氟离子、氯离子、硫酸根离子，具体制备方法如下：
1） 将50份氢氧化钙投入1000份废水中，搅拌，静置；
2） 将静置后废水去除沉淀，检测氟离子含量，确保氟离子含量为126mg/L，再加入10份硝酸钙，搅拌，静置后去除沉淀，检测氟离子含量为64mg/L；
3） 将步骤2）静置处理的废水加入10份硝酸亚汞和10份硝酸钡，搅拌，静置后去除沉淀；检测氯离子含量为8mg/L、硫酸根离子含量为17 mg/L。
实施例1
一种高含氟稀土冶炼废水用高效节煤剂，其原料配方包括以下重量份的组分，总组分为100份：
处理后的高含氟稀土冶炼废水：60%；
纳米金属化合物乳液：15%；
分散剂：0.5%；
稳定剂：0.20%；
余量为水。
其中：纳米金属化合物乳液为1:1:1:1的水性硬脂酸镁乳液、水性硬脂酸钡、纳米氧化锌乳液和纳米二氧化钛的组合物。分散剂为分散剂s。稳定剂为瓜尔胶。
实施例2
一种高含氟稀土冶炼废水用高效节煤剂，其原料配方包括以下重量份的组分，总组分为100份：
处理后的高含氟稀土冶炼废水：67%；
纳米金属化合物乳液：10%；
分散剂：1.0%；
稳定剂：0.28%；
余量为水。
其中：纳米金属化合物乳液为1:1:1:1的水性硬脂酸镁乳液、水性硬脂酸钡、纳米氧化锌乳液和纳米二氧化钛的组合物。分散剂为璜化木质素。稳定剂为黄原胶。
实施例3
一种高含氟稀土冶炼废水用高效节煤剂，其原料配方包括以下重量份的组分，总组分为100份：
处理后的高含氟稀土冶炼废水：75%；
纳米金属化合物乳液：5%；
分散剂：1.5 %；
稳定剂：0.5%；
余量为水。
其中：纳米金属化合物乳液为1:1:1:1的水性硬脂酸镁乳液、水性硬脂酸钡、纳米氧化锌乳液和纳米二氧化钛的组合物。分散剂为质量1:1的分散剂s和璜化木质素。稳定剂为半乳糖醛胶。
实施例4
一种高含氟稀土冶炼废水用高效节煤剂，其原料配方包括以下重量份的组分，总组分为100份：
处理后的高含氟稀土冶炼废水：80%；
纳米金属化合物乳液：5%；
分散剂：2.0 %；
稳定剂：0.8%；
余量为水。
其中：纳米金属化合物乳液为水性硬脂酸镁乳液。分散剂为璜化木质素。稳定剂为半乳糖醛胶。
实施例5
一种高含氟稀土冶炼废水用高效节煤剂，其原料配方包括以下重量份的组分，总组分为100份：
处理后的高含氟稀土冶炼废水：85%；
纳米金属化合物乳液：7%；
分散剂：1.8 %；
稳定剂：1.0%；
余量为水。
其中：纳米金属化合物乳液为水性硬脂酸镉乳液。分散剂为分散剂s。稳定剂为羧甲基纤维素。
实施例6
一种高含氟稀土冶炼废水用高效节煤剂，其原料配方包括以下重量份的组分，总组分为100份：
处理后的高含氟稀土冶炼废水：82%；
纳米金属化合物乳液：11%；
分散剂：1.4 %；
稳定剂：0.6%；
余量为水。
其中：纳米金属化合物乳液为水性硬脂酸镉乳液。分散剂为分散剂s。稳定剂为羟乙基纤维素。
将上述实例中的节煤剂以万分之5的比例掺入水泥窑用煤磨中，对炉渣的含碳量、含硫量、有害气体残留量进行检测；检测结果见下表。
Figure DEST_PATH_IMAGE002AA
本专利产品降低煤燃烧的表观活化性，降低煤的着火点和加快焦炭的燃烧速率，加速煤热解过程中各种结合键的断裂，提高煤挥发分的析出速度，从而提高煤炭的利用率，节约了能源。此外，在固硫降尘方面有很明显改善作用，增大煤渣或熟料中固硫量，可以使锅炉黑烟变白，降低大气环境负荷何企业脱硫成本。

Claims (3)

1.一种高效节煤剂，其特征在于：按重量百分比包含
处理后的高含氟稀土冶炼废水 60～85%；
纳米金属化合物乳液 5～15%；
分散剂 0.5～2.0%；
稳定剂 0.2～1.0%；
余量为水；
所述处理后的高含氟稀土冶炼废水，氟离子含量为50～100mg/L、氯离子含量为0～50mg/L、硫酸根离子含量为0～50mg/L，按照如下方法去除氟离子、氯离子、硫酸根离子：
1）将50份氢氧化钙投入1000份废水中，搅拌，静置；
2）将静置后废水去除沉淀，检测氟离子含量，确保氟离子含量小于100mg/L；若超过该指标，加入10份硝酸钙，搅拌，静置后去除沉淀；
3）将步骤2）静置处理的废水加入10份硝酸亚汞和10份硝酸钡，搅拌，静置后去除沉淀；检测氯离子、硫酸根离子含量，确保其含量均小于100mg/L；若超过该指标，重复加入10份硝酸亚汞或/和10份硝酸钡，搅拌，静置后去除沉淀；
所述的纳米金属化合物乳液是水性硬脂酸镁乳液、水性硬脂酸钡、水性硬脂酸镉乳液、纳米氧化锌乳液中的一种或几种组合；
所述的分散剂为分散剂s和璜化木质素中的一种或两种组合；所述的稳定剂为瓜尔胶、黄原胶、半乳糖醛胶、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素的一种或几种组合。
2.根据权利要求1所述的一种高效节煤剂，其特征在于，所述的纳米金属化合物乳液为1:1组合的水性硬脂酸盐乳液和纳米金属氧化物乳液。
3.根据权利要求2所述的一种高效节煤剂，其特征在于，所述的水性硬脂酸盐乳液是质量比为1:1的水性硬脂酸镁乳液和水性硬脂酸钡的组合物。
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