CN111394146A - 一种含有固硫助燃添加剂的蜂窝煤及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及燃煤中二氧化硫污染排放控制和助燃节能技术领域，具体为一种含有固硫助燃添加剂的蜂窝煤及其制备方法；由以下质量百分比的原料制备而成：72%的煤泥与原煤混合物，15%的黏土，10.9‑11.7%的电石渣，0.2%的Na2CO3，1.1%的纯度为40%的KMnO4，0‑8‰的造孔剂，所述造孔剂为有机钠盐；本发明选用开采煤矿后剩余电石渣做为主要碱源，洗煤后残留煤泥做为主要辅助粘结剂之外，加入工业级高锰酸钾及Na2CO3做为助燃剂，本发明在降低原料的使用成本和使用量的基础上，在蜂窝煤制备的过程中添加一种造孔剂来达到提高固硫效果的目的；添加剂的加入使得蜂窝煤在燃烧的过程中，有机基团会发生分解，分解为无毒无害的二氧化碳和水排放到空气中，使得蜂窝煤具有多孔结构。

Description

一种含有固硫助燃添加剂的蜂窝煤及其制备方法
技术领域
本发明涉及燃煤中二氧化硫污染排放控制和助燃节能技术领域，具体涉及一种含有固硫助燃添加剂的蜂窝煤及其制备方法。
背景技术
蜂窝煤做为北方农村主要取暖能源已有相当长的时间。蜂窝煤在燃烧过程中释放的硫氧化物，是造成北方地区冬季雾霾污的罪魁祸首之一。虽然山西地区已经全面实行了煤改气举措来控制大气污染问题，但在冬季气的供应量不足仍然需要大量蜂窝煤来缓解能源压力，其中燃烧过程中排放SO2问题仍然需要关注并加以解决。
蜂窝煤固硫相关技术已经有许多专利，但由于工艺及配方复杂等原因并不能够很好的在山西地区使用。CN1223294A中提到能够制备固硫、防水蜂窝煤，但其中加入过多添加剂，不利于工厂实行。CN1312355A在型煤中加入了膨胀吸附剂能够明显改善型煤固硫效果，但优质膨胀剂(蛭石矿)不在山西省内，同时该矿石用量高(最高达到17％)不利于我国生态保护。
发明内容
本发明为解决现有的蜂窝煤固硫工艺及配方复杂，且原料的使用成本和使用量均较高的技术问题，提供一种含有固硫助燃添加剂的蜂窝煤。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
一种含有固硫助燃添加剂的蜂窝煤，其特征在于，由以下质量百分比的原料制备而成：72％的煤泥与原煤混合物，15％的黏土，10.9-11.7％的电石渣，0.2％的Na2CO3，1.1％的纯度为40％的KMnO4，0-8‰的造孔剂，所述造孔剂为有机钠盐。
进一步的，所述煤泥与原煤的重量比为3-7:7-3。
进一步的，所述造孔剂为羧甲基纤维素钠盐或羧甲基淀粉钠盐或二者的混合物。
同时本发明还提供一种含有固硫助燃添加剂的蜂窝煤的制备方法。
当原料中不包括造孔剂时，一种制备如上述的含有固硫助燃添加剂的蜂窝煤的方法，包括以下步骤：取重量份配比的电石渣、Na2CO3以及KMnO4加入水制备成浆料1；取重量份配比的煤泥、原煤、黏土以加水经过搅拌器混合均匀形成浆料2；最后将浆料1和2搅拌均匀后，用冲压式蜂窝煤机压制成型；室外晾干即可。
浆料1中电石渣、Na2CO3以及KMnO4的质量总和与水的质量比为10:1～10:2；浆料2中煤泥、原煤、黏土的质量总和与水的质量比为20:1～10:1。
当原料中包括造孔剂时，一种制备上述的含有固硫助燃添加剂的蜂窝煤的方法，包括以下步骤：需要首先将水与造孔剂混合，带粘度达到4000-6000cps后，再加入电石渣、Na2CO3以及KMnO4形成浆料1；再将重量份配比的煤泥、原煤、黏土中加入水经过搅拌器混合均匀形成浆料2；最后将浆料1和2搅拌均匀后，用冲压式蜂窝煤机压制成型；室外晾干即可。
进一步的，浆料1中造孔剂、电石渣、Na2CO3以及KMnO4的质量总和与水的质量比为10:2～10:3；浆料2中煤泥、原煤、黏土的质量总和与水的质量比为20:1～10:1。
与现有技术相比本发明具有以下有益效果：
本发明结合山西省当地特色，选用开采煤矿后剩余电石渣做为主要碱源，洗煤后残留煤泥做为主要辅助粘结剂之外，加入工业级高锰酸钾及Na2CO3做为助燃剂，并通过添加造孔剂进一步提高固硫效率。
本发明在降低原料的使用成本和使用量的基础上，在蜂窝煤制备的过程中添加一种造孔剂来达到提高固硫效果的目的。本发明中的创新点在于添加了一种能够使得蜂窝煤在燃烧过程中产生多空结构的造孔剂，该造孔剂的有效成分为有机钠盐。在蜂窝煤加工制备成型过程中，将该添加剂加入，一方面可以具有一定的粘结作用；另一方面，钠盐引入的碱金属离子对固硫具有一定作用；最重要的是在燃烧的过程中，有机基团会发生分解，分解为无毒无害的二氧化碳和水排放到空气中，使得蜂窝煤具有多孔结构。这种结构的优点可以体现在三个方面：首先，这种疏松多孔的结构使得燃煤内部提供了更多空气流通的通道，能够使得燃煤燃烧更加充分，避免了蜂窝煤在燃烧过程中燃烧不充分导致的煤渣粘结问题；其次，多孔结构使得燃煤本身的比表面积增加，使得燃煤中的硫分与固硫剂之间的反应活性位增加，提高了反应接触面积，有效的改善了固硫效果；同时，这种多孔结构表面形成的硫酸钙具有较大的吸附能量，对硫酸钙的分解起到了一定的抑制作用。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
以下实施例每块蜂窝煤均为2kg，具体的配料如下(kg)：为考察电石渣等成分对固硫效率的影响，分别制备了参比样1、2及3。需要指出的是，参比样为只加入成型的黏土，煤泥与原煤的加入量与其他样品保持一致。
Figure BDA0002422631570000031
制备方法为：按照以上配比，取适量水，分别制备浆料1和浆料2，其中浆料1为水、电石渣、Na2CO3以及高锰酸钾；浆料2为水、煤泥、原煤以及黏土。将浆料1和2混合均匀，用冲压式蜂窝煤机压制成型。晾干即可。实施例1-2浆料1中电石渣、Na2CO3以及KMnO4的质量总和与水的质量比为10:1，实施例3浆料1中电石渣、Na2CO3以及KMnO4的质量总和与水的质量比为10:2；实施例1-2浆料2中煤泥、原煤、黏土的质量总和与水的质量比为20:1，实施例3浆料2中煤泥、原煤、黏土的质量总和与水的质量比为10:1。
值得注意的是，对于加入造孔剂的样品，水与造孔剂需要首先混合，带粘度达到所需值后，再加入Na2CO3、高锰酸钾以及电石渣形成浆料1；煤泥、原煤、黏土以及水按照比例经过搅拌器混合均匀形成浆料2；最后将浆料1和2搅拌均匀后，用冲压式蜂窝煤机压制成型。室外晾干即可。而对于参比样而言，只需要制备浆料2即可。实施例1浆料1中造孔剂、电石渣、Na2CO3以及KMnO4的质量总和与水的质量比为10:2，实施例2-3浆料1中造孔剂、电石渣、Na2CO3以及KMnO4的质量总和与水的质量比为10:3；实施例1浆料2中煤泥、原煤、黏土的质量总和与水的质量比为20:1，实施例2-3浆料2中煤泥、原煤、黏土的质量总和与水的质量比为10:1。
燃烧测试方法：上述9个样品制得的干燥蜂窝煤取15g样品放入管式炉中在850℃条件下进行燃烧实验，燃烧过程中保持空气流通，使煤样燃烧充分，之后取出灰分。
燃烧前后的煤样以及灰分所包含的硫含量采用定硫仪进行测定。将样品研磨至0.2mm以下，称取50mg放入该仪器中。设备炉温设置为1200℃，所产生的SO2气氛由设备自动采集并进行积分，记录硫总量。
固硫率按如下公式进行：
固硫率(％)＝S’/S*100％
其中S’为灰分中硫含量；S为煤样中硫含量。
实施例1(煤泥与原煤的重量比3:7)：
Figure BDA0002422631570000041
案例2(煤泥与原煤的重量比5:5)：
Figure BDA0002422631570000042
案例3(煤泥与原煤的重量比7:3)
Figure BDA0002422631570000043
由以上实施例，可以看出加入造孔剂后，蜂窝煤固硫率比未加入造孔剂样品提高了10～18％。说明该方法切实可行。

Claims (7)

1.一种含有固硫助燃添加剂的蜂窝煤，其特征在于，由以下质量百分比的原料制备而成：72%的煤泥与原煤混合物，15%的黏土，10.9-11.7%的电石渣，0.2%的Na2CO3，1.1%的纯度为40%的 KMnO4，0-8‰的造孔剂，所述造孔剂为有机钠盐。
2.根据权利要求1所述的一种含有固硫助燃添加剂的蜂窝煤，其特征在于，所述煤泥与原煤的重量比为3-7:7-3。
3.根据权利要求1所述的一种含有固硫助燃添加剂的蜂窝煤，其特征在于，所述造孔剂为羧甲基纤维素钠盐或羧甲基淀粉钠盐或二者的混合物。
4.一种制备如权利要求1所述的含有固硫助燃添加剂的蜂窝煤的方法，其特征在于，包括以下步骤：当原料中不包括造孔剂时，取重量份配比的电石渣、Na2CO3以及KMnO4加入水制备成浆料1；取重量份配比的煤泥、原煤、黏土以加水经过搅拌器混合均匀形成浆料2；最后将浆料1和2搅拌均匀后，用冲压式蜂窝煤机压制成型；室外晾干即可。
5.根据权利要求4所述的一种制备含有固硫助燃添加剂的蜂窝煤的方法，其特征在于，浆料1中电石渣、Na2CO3以及KMnO4的质量总和与水的质量比为10:1~10:2；浆料2中煤泥、原煤、黏土的质量总和与水的质量比为20:1~10:1。
6.一种制备如权利要求1所述的含有固硫助燃添加剂的蜂窝煤的方法，其特征在于，包括以下步骤：当原料中包括造孔剂时，需要首先将水与造孔剂混合，带粘度达到4000-6000cps后，再加入电石渣、Na2CO3以及KMnO4形成浆料1；再将重量份配比的煤泥、原煤、黏土中加入水经过搅拌器混合均匀形成浆料2；最后将浆料1和2搅拌均匀后，用冲压式蜂窝煤机压制成型；室外晾干即可。
7.根据权利要求6所述的一种制备含有固硫助燃添加剂的蜂窝煤的方法，其特征在于，浆料1中造孔剂、电石渣、Na2CO3以及KMnO4的质量总和与水的质量比为10:2~10:3；浆料2中煤泥、原煤、黏土的质量总和与水的质量比为20:1~10:1。
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