專利名稱:燃燒添加劑的制作方法
本發明涉及一種以煤矸石為基本原料的燃燒添加劑，將它按一定比例添加到煙煤或無煙煤中，可獲得發熱量高，對大氣污染少的優質固體燃料。
我國的煙炭資源極為豐富，但原煤的含矸量也較高，約為20～30%，這意味著每生產四噸煤炭，就要同時產生一噸左右的煤矸石。有資料介紹，目前我國已積存煤矸石14億噸。煤矸石露天堆放不僅要占用大片土地，而且會排出硫化物污染環境，有時甚至會發生自燃并釀成火災。因此，如何變害為利，充分利用這一能源資源，早已成為公眾矚目的重大課題。
煤矸石的灰分含量高達70～90%，而發熱量僅為2000卡上下，個別產地的甚至低于1000卡，因此燃用價值低。為了能將煤矸石作為能源，人們進行了各種各樣的試驗研究。目前只知的一種方法，是將煤矸石粉碎后，摻到大量發熱量高，含灰量少的優質煤中(通常的比例為煤矸石∶優質煤＝1∶8～10)，這樣得到的燃料，存在著難以點燃，發熱量下降而且不耐燒的缺點，并不受人歡迎;也有人從革新燃燒裝置入手，力求通過改善外在燃燒條件來達到正常燒用煤矸石的目的，這種辦法雖然已有成功的實例(例如使用沸騰爐燃用發熱量900大卡的煤矸石發電)，但這種方法一次性投資大，難以普遍推廣;至于用物理方法對煤矸石顆粒進行洗除灰分、硫分的處理，雖說見諸各種專利文獻，但也與革新燃燒裝置的方法存在著相似的弊病。
一九八三年九月廿九日公開的日本專利申請昭58-164696提出了一種由劣質煤及煤矸石制造優質煤的方法，其要點是向3600份劣質煤及煤矸石中混入一份下述配比的添加劑
硅酸 SiO220%氧化鐵 Fe2O320%硝酸鈉 NaNO325%硅藻土 SiO 10%氧化鎂 MgO 25%隨后將混合物在50℃下加熱40～50分鐘，結果獲得了發熱量在6000卡上下并且耐燒的優質燃料。雖說該項發明所用添加劑的量不多，但從公開的資料看，至少存在著兩個問題一是混合物的加熱處理既耗能又費時，二是所得燃料依舊難以點燃，依舊不便于推廣應用。
本發明則提供了一條能簡便而有效地利用煤矸石作為能源的途徑，其要點是將煤矸石破碎至一定粒度后，向其中添加若干石灰，再加入少量鉀鹽(KNO3、K2CO3、K2C2O4等)和/或鋇鹽(硝酸鋇、BaCO3、BaC2O4等)，以及含氧化鐵、氧化錳、氧化鎂、氧化鈦等金屬氧化物的礦渣或礦石，結果便可獲得一種煤用燃燒添加劑;將添加劑按一定比例與煙煤或無煙煤混勻，即可獲得發熱量高且不易污染大氣的優質固體燃料。
本發明者曾參與了一種以工業無機廢渣為基本原料的煤用燃燒添加劑的開發研究，并就此于一九八六年八月四日向中國專利局遞交了發明專利申請。該添加劑的一種典型配方如下工業無機廢渣 100公斤石灰石 10～30公斤硅酸鹽 10～15公斤煙囪灰 10～15公斤食鹽 5～15公斤所述工業無機廢渣指各種工業鍋爐爐渣，冶煉廠廢渣、機械行業的金屬屑、渣等。這些廢渣中含有若干種金屬氧化物如Fe2O3、MnO2Cr2O3等，它們不僅能促進燃燒，同時還可能有受激發射出紅外線的功能;廢渣中還含有碳、鐵、鋁、鋅等可燃成分，鋁屑與Fe2O3還能構成眾所周知的鋁熱劑。添加劑中的石灰石受熱后分解出的CaO有明顯的促進燃燒，降低SO2污染的作用;而硅酸鹽在固體燃料的燃燒過程中可生成多孔性骨架，這有益于富氧區的形成，使燃燒進行得更完全。可以說，上述煤用燃燒添加劑的開發成功，是我們完成本發明的基礎。
本發明者的基本設想是，既然煤矸石中都含有可燃成分碳，同時還含有一定量的鐵、鋁氧化物及大量二氧化硅，那么，再向其中添加適量氧化劑等化學藥品，就有可能制得以煤矸石為基本原料的煤用燃燒添加劑。
本發明是這樣實現的取含碳量不低于10%的煤矸石100公斤，向其中加入鐵銹渣2～5公斤和石灰石15～40公斤，破碎至粒徑1～3毫米后，再摻入加熱后可分解出氧化鉀的鉀鹽(KNO3、K2CO3、K2C2O4等)0.5～3公斤和/或加熱后可分解出氧化鋇的鋇鹽(硝酸鋇、碳酸鋇、草酸鋇等)0.5～2公斤，混勻后即得燃燒添加劑;將所得添加劑與150～350公斤的粒狀煙煤或無煙煤混合后即得優質固體燃料。添加劑與煙煤混合，可得適用于各型鍋爐的工業燃料;與無煙煤混合，則可得適于壓制各種成型煤制品(蜂窩煤、煤磚、煤球等)的民用煤。
8.4～22.4公斤的石灰與上述配方中的石灰石等效，也可用15～40公斤的菱苦土、滑石或白云石代替上述石灰石。配方中的鐵銹渣，可以用鈦鐵礦渣或其他含鐵、錳、鉻、鈦等黑色或有色金屬的礦物或礦渣代替，也可以用含鈰、釷等稀土元素的稀土礦渣代替，其用量為每百公斤矸石添加4～10公斤。在所有這些鐵銹渣的替代物中，以鈦鐵礦渣，錳礦渣和稀土礦渣的效果為最佳。
若所用原煤的煤質優良(煙煤發熱量在7000卡以上，無煙煤發熱量在6000卡以上)，則上述原煤用量的下限可減至120公斤以下通過實施例對發明進行更詳細的說明。
實施例1取含碳量10%以上的煤矸石60公斤，石灰石10公斤，礬土5公斤，破碎至粒徑1毫米后，加入硝酸鉀1公斤，混入粒狀無煙煤160公斤，和勻兌水后壓制成直徑105毫米，厚65毫米的十二孔蜂窩煤。
取同樣的無煙煤粉60公斤，摻過篩黃土12公斤，兌水后也壓制成直徑105毫米、厚65毫米的十二孔蜂窩煤。
將兩種蜂窩煤在同樣的蜂窩煤爐上進行燃燒試驗，觀察結果如下1.著火難易兩種成型煤均未經烘干。加有添加劑的蜂窩煤放入加有著火底煤的爐中后15分鐘即點燃，而未加添加劑的20分鐘后才被點燃。
2.焰色和焰長加有添加劑的蜂窩煤焰色亮黃，焰長約150毫米;未加添加劑的蜂窩煤焰色為淺蘭，焰長約100毫米。
3.火力比較取20公分水壺裝滿冷水后，置爐火上加溫。加有添加劑的蜂窩煤燒開一壺水僅需13分鐘。而未加添加劑的則費時16分鐘。
試驗時氣溫25℃。
4.耐燒程度在敞開爐門的情況下，一塊加有添加劑且干重為0.8公斤的蜂窩煤，保持有火苗的時間為1.5小時以上，而同樣重量的對照煤僅為1～1.2小時。
實施例2取矸石10公斤、鈦鐵礦渣0.5公斤，破碎至約1毫米粒徑后，再加入石灰2.2公斤、碳酸鉀0.3公斤和硝酸鋇0.2公斤，和勻;將所得添加劑與18公斤無煙煤粉混勻，兌水后壓制成直徑105毫米，厚65毫米的十二孔蜂窩煤。再取實施例1中的普通蜂窩煤作參照物，進行燃燒對比試驗。
試驗結果表明，除耐燒程度與普通蜂窩煤相當外，其余項目皆與實施例1中的情況相似。
實施例3取煤矸石100公斤、鐵銹渣5公斤，破碎至1～3毫米粒徑后，再添加石灰18公斤和硝酸鉀2公斤、碳酸鉀2公斤;將所得混合物摻入河南平頂山煙煤200公斤，和勻后在1(直徑)×3.8(高)米立式飲水鍋爐(手投式)中試燒。與河南平頂山煙煤對比結果如下1.點燃難易加有本添加劑的煤，投爐后10秒鐘左右即著火，且煙塵大為減少;平頂山煙煤投爐后10秒鐘左右冒出濃重黑煙，15秒后才開始點燃。
2.焰色和焰長加有本添加劑的煤，焰色為亮黃白色;平頂山煙煤燃燒后焰色亮黃色。焰長均為350毫米左右。
3煙氣分析SO2氮氧化物樣品 (mg/標M3) (mg/標米3)加有添加劑的煤 165.4 33.68河南平頂山煙煤 258 58.614.發熱量用氧彈法直接測量兩種煤的發熱量，結果河南平頂山煤的發熱量為5686卡/克，而加有添加劑的煤樣為5950卡/克，后者較前者增加4.82%。
實施例4取煤矸石40公斤，加白云石10公斤及鐵銹渣2公斤，破碎至1毫米粒徑后再加入0.5公斤硝酸鉀與0.5公斤硝酸鋇，混勻后加到100公斤粒狀無煙煤中，和勻兌水壓制成直徑105毫米，高65毫米的十二孔蜂窩煤。試燒結果，耐燒時間長達1.9小時，而其余結果與實施例1相似。
實施例5取煤矸石70公斤和鐵銹渣3公斤，破碎至1毫米粒度后，與石灰15公斤，草酸鉀2公斤及硝酸鋇0.4公斤混勻，摻入112公斤粒狀無煙煤中，和勻兌水后壓制成直徑105毫米，厚65毫米的十二孔蜂窩煤。試燒結果與實施例1相同。
實施例6取煤矸石100公斤，石灰石40公斤、鈦鐵礦渣10公斤，破碎至粒徑1～3毫米后，再添加草酸鉀3公斤和硝酸鋇0.5公斤，和勻后與250公斤河南平頂山煙煤混合，在手投式1×3.8米(直徑×高)立式飲水鍋爐中試燒，結果與實施例3相近。
實施例7取煤矸石10公斤、錳礦渣1公斤、白云石2公斤和稀土(含鈰釷)礦0.4公斤，破碎至1毫米粒徑后，摻到17.5公斤的顆粒狀無煙煤中，混勻后兌以溶有硝酸鉀1.5公斤的水，壓制成直徑105毫米、厚65毫米的蜂窩煤，試燒結果同實施例1。
綜上所述，采用本發明添加劑，確能收到有效利用煤矸石，改良燃煤品質及顯著減輕大氣污染的效果。
權利要求
1.一種含有石灰石或石灰的煤用燃燒添加劑，其特征在于它是以煤矸石為基本原料，同時還含有鐵銹渣或鈦鐵礦渣或其他含鐵、鈦錳、鉻的礦物或礦物廢渣中的任何一種礦、渣，以及加熱后能分解出金屬氧化物的鉀鹽和/或鋇鹽，且各組分的用量如下煤矸石100公斤，(石灰石15～40公斤或石灰8.4～22.4公斤，鐵銹渣2～5公斤或鈦鐵礦渣或其他含鐵、鈦、錳、鉻的礦、渣4～10公斤，加熱后能分解出金屬氧化物的鉀鹽0.5～3)公斤和/或鋇鹽0.5～3公斤。
2.按權利要求
1所述的燃燒添加劑，其特征在于配方中的鐵銹渣或鈦鐵礦渣或其他含鐵、鈦、錳、鉻的礦、渣可以是含鈰、釷的稀土礦，其用量為每百公斤矸石添加4～10公斤稀土。
3.按權利要求
1所述的燃燒添加劑，其特征在于配料中的石灰或石灰石可以是菱苦土或滑石或白云石，菱苦土或滑石或白云石的用量與石灰石的用量相等。
4.按權利要求
1或2或3所述的燃燒添加劑，其特征在于當它與粒狀煙煤或無煙煤按0.4～0.8份重添加劑配1份重煤時，即可獲得發熱量高且對環境污染少的固體燃料。
專利摘要
本發明涉及一種含有石灰或石灰石的煤用燃燒添加劑，它以煤矸石為基本組分，同時還含有鐵銹渣或其他含鐵、鈦、錳、鉻的礦物或礦渣；或是含鈰、釷的稀土礦，以及加熱后能分解出金屬氧化物的鉀鹽和/或鋇鹽。將該添加劑按一定比例與煙煤或無煙煤混合，即可獲得發熱量高、對空氣污染小的優質固體燃料。采用本發明的添加劑，可以簡便而有效地利用煤礦的廢棄物煤矸石。
文檔編號C10L9/10GK87100631SQ87100631
公開日1988年8月17日 申請日期1987年2月5日
發明者張繼桓, 李忠祿 申請人:張繼桓, 李忠祿導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan