CN117511621A - 一种水泥窑用煤矸石助燃剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水泥窑用煤矸石助燃剂，组成按质量百分数计如下：废液40‑60％，分散剂5‑10％，助磨剂5‑10％，增氧剂5‑10％，其余为水；所述废液为金属加工厂电镀过程中产生的电镀废水，含有5‑10wt％硝酸、硫酸、氢氟酸，含有10‑15wt％的金属离子Na⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Cu²⁺；所述分散剂为聚乙二醇、硬脂酸钙和微晶石蜡的混合物，聚乙二醇、硬脂酸钙和微晶石蜡的质量比为(10‑15)：(5‑10)：1；所述助磨剂为三异丙醇胺、醋酸钠、糖蜜的混合物，三异丙醇胺、醋酸钠、糖蜜的质量比为(2‑3)：(1‑1.5)：1；本发明通过利用危废液、分散剂等物质来提升煤矸石的燃烧效率、减少碳排放，而且对水泥的生产过程及其性能无不利影响，同时将危废液进行无害化处理和二次应用。

Description

一种水泥窑用煤矸石助燃剂及其制备方法

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种水泥窑用煤矸石助燃剂及其制备方法。

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。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。如果煤矸石弃置不用，占用大片土地。煤矸石中的硫化物逸出或浸出会污染大气、农田和水体。矸石山还会自燃发生火灾，或在雨季崩塌，淤塞河流造成灾害。中国积存煤矸石达10亿吨以上，每年还将排出煤矸石1亿吨。

在煤炭资源收缩、价格居高不下的环境下，越来越多的企业通过煤矸石来替代部分煤炭。水泥行业作为煤炭大户，每年消耗大量煤炭，利用煤矸石来替代部分煤炭进行水泥生产亦是常见。

使用煤炭时常用燃煤助燃剂来提高燃烧效率，但煤矸石相对于煤硬度大、含碳量较低，传统的燃煤助燃剂在煤矸石上表现不佳，整个过程产热效率低下、煤矸石利用率不高。

在利用煤矸石来替代部分煤炭进行水泥生产中，如何得到一种适用于煤矸石的助燃剂成为亟待解决的问题。

发明内容

考虑到现有助燃剂大多适用范围为煤，在煤矸石上表现不佳，还需需考虑其成分是否对水泥生产造成影响。本发明的在于提供一种基于废液的水泥窑用煤矸石助燃剂及其制备方法，通过利用危废液、分散剂等物质来提升煤矸石的燃烧效率、减少碳排放，而且对水泥的生产过程及其性能无不利影响，同时将危废液进行无害化处理和二次应用。

为达到上述目的，采用技术方案如下：

一种水泥窑用煤矸石助燃剂，其组成按质量百分数计如下：

废液40-60％，分散剂5-10％，助磨剂5-10％，增氧剂5-10％，其余为水。

按上述方案，所述废液为金属加工厂电镀过程中产生的电镀废水，含有5-10wt％硝酸、硫酸、氢氟酸，含有10-15wt％的金属离子Na⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Cu²⁺。

按上述方案，所述分散剂为聚乙二醇、硬脂酸钙和微晶石蜡的混合物，聚乙二醇、硬脂酸钙和微晶石蜡的质量比为(10-15)：(5-10)：1。

按上述方案，所述助磨剂为三异丙醇胺、醋酸钠、糖蜜的混合物，三异丙醇胺、醋酸钠、糖蜜的质量比为(2-3)：(1-1.5)：1。

按上述方案，所述增氧剂包括但不限于甘油、二乙二醇、乙二醇、叔丁醇等中一种或任意混合。

上述基于危废液的水泥窑用煤矸石助燃剂的制备方法，包括以下步骤：

将助磨剂、增氧剂与水混合，依次加入废液与分散剂充分均匀搅拌后静置，即得水泥窑用煤矸石助燃剂。

上述煤矸石助燃剂在水泥窑中的应用，包括以下步骤：

将上述煤矸石助燃剂在煤和煤矸石粉磨前通过软管喷洒到传送带上的煤矸石块和煤块上，用量为煤矸石掺量的0.05％-0.1％。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)煤矸石相对于煤更坚硬、各种杂质多、碳含量低，传统燃煤助燃剂不易分散到煤矸石内发挥效果，利用聚乙二醇、硬脂酸钙和微晶石蜡的协同作用，吸附于煤矸石固体颗粒的表面，使凝聚的固体颗粒表面易于湿润，减少完成助燃剂分散到煤矸石过程所需要的时间和能量。

(2)使用金属制品产生的废液作为主要成分，一方面废液含有较高参量的酸，相对于燃煤助燃剂更能改变煤矸石的结构，使其表面松软、整体更加疏松，利于金属离子等其他有效成分与煤矸石充分接触，同时疏松的结构也加大与空气的接触面积利于燃烧。另一方面，金属制品产生的废液本身作为危废，正常需另外的二次处理，本发明对其全部无害化二次利用，具有良好的经济和环保效益，实现真正的绿色环保。

具体实施方式

以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。

具体实施方式提供了一种水泥窑用煤矸石助燃剂，其组成按质量百分数计如下：

废液40-60％，分散剂5-10％，助磨剂5-10％，增氧剂5-10％，其余为水。

具体地，所述废液采用武汉某金属加工厂电镀过程中产生的电镀废水，含有5-10wt％硝酸、硫酸、氢氟酸，含有10-15wt％的金属离子Na⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Cu²⁺。

具体地，所述分散剂为聚乙二醇、硬脂酸钙和微晶石蜡的混合物，聚乙二醇、硬脂酸钙和微晶石蜡的质量比为(10-15)：(5-10)：1。

具体地，所述助磨剂为三异丙醇胺、醋酸钠、糖蜜的混合物，三异丙醇胺、醋酸钠、糖蜜的质量比为(2-3)：(1-1.5)：1。

具体地，所述增氧剂包括但不限于甘油、二乙二醇、乙二醇、叔丁醇等中一种或任意混合。

具体实施方式还提供了上述水泥窑用煤矸石助燃剂的制备方法，包括以下步骤：

将助磨剂、增氧剂与水混合，依次加入废液与分散剂充分均匀搅拌后静置，即得水泥窑用煤矸石助燃剂。

在工业生产中，将配置好的水泥窑用煤矸石助燃剂在煤和煤矸石粉磨前通过软管喷洒到传送带上的煤矸石块和煤块上，具体参量为煤矸石参量的0.05％-0.1％

实施例1

按质量百分比计：废液50％，分散剂10％，助磨剂8％，增氧剂5％，其余为水。所述分散剂为聚乙二醇、硬脂酸钙和微晶石蜡混合物，混合比例为10：10：1。所述助磨剂为三异丙醇胺、醋酸钠、糖蜜，混合比例为2：1.5：1。所述增氧剂为甘油、二乙二醇1：1混合物。

实施例2～3的助燃剂与实施例1相比，区别在于，助燃剂各组分具体配比不同，制备方法与检测方法与实施例1相同。具体组分配比见表1。

对比例1

与实施例1相比，对比例1的主要区别在于，替换废液，改用10％的NaCl溶液替代，制备方法和检测方法均与实施例1相同。各组分的具体配比见表1。

对比例2

与实施例1相比，对比例2的主要区别在于，将所用的分散剂去除，制备方法和检测方法均与实施例1相同。各组分的具体配比见表1。

对比例3

对比例3使用湖南某公司的燃煤助燃剂(其中参量NaCl为30％、Na₂SO₄为20％、三乙醇胺15％、其余为水)。

将各实施例及对比例所述助燃剂按煤矸石的0.1％比例参入煤矸石中，在固定粉磨时间后所得的煤矸石进行热重测试分析，具体数据如表2所示。

表1实施例与对比例各组分用量表

表2实施例与对比例热重数据对比表

由表1和表2可知，与基准组相比，实施例1的着火温度下降了31℃、燃尽温度下降28℃，燃烧烈度、燃烧特性指数均大幅度提高。

由表1和表2可知，实施例2和实施例3改变了各组分的掺量，相对于基准样各项热重数据也较为理想，提高废液掺量后，煤矸石的燃烧效果得到进一步提升，更高掺量的废液提供了更多的碱金属离子和酸性，提高燃烧效率，但如果掺量过高会使溶液不稳定，甚至对设备产生腐蚀。

由表1和表2可知，对比例1用10％的NaCl溶液替代来替代废液，NaCl是常用的燃煤助燃剂主要成分之一，相对于基准样，着火温度、燃尽温度等指标略有下降，但幅度远不如实施例1、2、3。对比例2中没有掺入分散剂，燃烧效果不如实施例，缺少了分散剂中聚乙二醇、硬脂酸钙和微晶石蜡的协同作用，其他成分不易分散到煤矸石内发挥效果。而对比例3选用燃煤助燃剂进行对比，煤矸石相对于煤硬度大、含碳量较低，燃煤助燃剂在煤矸石上效果相对于基准样有略微提升，远不如实施例的效果。

Claims (7)

1.一种水泥窑用煤矸石助燃剂，其特征在于组成按质量百分数计如下：

废液40-60％，分散剂5-10％，助磨剂5-10％，增氧剂5-10％，其余为水。

2.如权利要求所述水泥窑用煤矸石助燃剂，其特征在于所述废液为金属加工厂电镀过程中产生的电镀废水，含有5-10wt％硝酸、硫酸、氢氟酸，含有10-15wt％的金属离子Na⁺、Fe^{3 +}、Al³⁺、Cu²⁺。

3.如权利要求所述水泥窑用煤矸石助燃剂，其特征在于所述分散剂为聚乙二醇、硬脂酸钙和微晶石蜡的混合物，聚乙二醇、硬脂酸钙和微晶石蜡的质量比为(10-15)：(5-10)：1。

4.如权利要求所述水泥窑用煤矸石助燃剂，其特征在于所述助磨剂为三异丙醇胺、醋酸钠、糖蜜的混合物，三异丙醇胺、醋酸钠、糖蜜的质量比为(2-3)：(1-1.5)：1。

5.如权利要求所述水泥窑用煤矸石助燃剂，其特征在于所述增氧剂包括但不限于甘油、二乙二醇、乙二醇、叔丁醇等中一种或任意混合。

6.权利要去1所述水泥窑用煤矸石助燃剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

将助磨剂、增氧剂与水混合，依次加入废液与分散剂充分均匀搅拌后静置，即得水泥窑用煤矸石助燃剂。

7.权利要去1所述煤矸石助燃剂在水泥窑中的应用，其特征在于包括以下步骤：

将权利要去1所述煤矸石助燃剂在煤和煤矸石粉磨前喷洒到传送带上的煤矸石块和煤块上，用量为煤矸石掺量的0.05％-0.1％。