提高民用焦炭火焰長度的高嶺土復合添加劑及制法和應用
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種提高民用焦炭火焰長度的高嶺±復合添加劑及制備方法和應用。
【背景技術】
[0002] 煤炭作為我國的主導能源，其主要的利用方式為燃燒。大量煤炭直接燃燒導致氣 候變化、碳循環、環境污染和健康危害等諸多問題。與工業和發電用煤相比，民用散燒煤盡 管消費量較低，但由于缺乏有效的煙氣除塵、脫硫等裝置，煙氣屬直排，成為我國大氣污染 的主要排放源之一。因此W清潔、環保的燃料替代民用散燒原煤是改善大氣環境的關鍵。
[0003] 民用焦炭是W燃料煤(動力煤)為主，并輔W少量焦煤、固硫劑、增碳劑、助燃劑等， 利用現有焦化廠生產設備，通過高溫干饋而得的潔凈固體燃料。具有成塊好、強度適中、低 揮發、低硫排放及不易結渣等優點，無需脫硫設施，尾氣即可滿足國家排放標準;而且易點 火、續火能力強、升溫速度快、燃燒持續時間長，是各種民用生活爐具理想的燃料。
[0004] 傳統冶金焦主要用于高爐煉鐵和有色金屬冶煉，要求具有高強度和低反應活性。 配合煤在高溫干饋過程中，其揮發分等不斷溢出，導致焦炭活性不斷下降；同時，由于過程 是一個不斷閉孔的高度石墨化過程，導致焦炭孔隙率急劇下降，致使其反應活性降低。而作 為燃料則要求其反應活性較高W利于燃燒。因此欲使焦炭作為一種合適的民用燃料，必需 提高民用焦炭的反應活性。此外，現有爐具大都燃燒揮發性較高的原煤，其火焰長度較長， 鍋爐熱效率高;然而傳統焦炭燃燒過程基本沒有火焰，如果將其作為燃料，僅靠福射熱，現 有鍋爐的熱效率相對較低。因此民用焦炭作為一種燃料，必需借助添加劑的引入，提高其反 應活性，增加其火焰高度，方可滿足作為一種合格民用燃料的要求。
[0005] 提高煤催化氣化活性方面的專利，如CN201410548041.4公開了一種提高煤催化氣 化活性和催化劑回收的方法，先將高灰煤酸洗脫灰，然后通過浸潰的方法在煤中添加2- lOwt%的碳酸鐘催化劑，可顯著提高煤的反應活性;CN201310439546.2公開了一種煤催化 氣化催化劑及其制備方法和用途，W廉價的面離子金屬鹽為催化劑的前驅體，采用pH值調 節劑，通過離子交換技術將有效金屬組份擔載于煤基上，可有效提高煤炭轉化率。運些催化 氣化劑均是針對煤炭開發的產品，直接擔載至煤中，且其反應產物為合成氣，不經過高溫干 饋；由于民用焦炭需要經過高溫干饋的特殊工藝，其燃燒過程中必須增加反應活性W及火 焰長度。經檢索，提高民用焦炭火焰長度的添加劑未見報道。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的是提供一種反應活性好的提高民用焦炭火焰長度的高嶺±復合添 加劑及其制備方法和應用。
[0007] 煤炭在民用爐具燃燒時，特別是民用取暖熱水鍋爐，需要有一定的火焰長度，因為 傳統民用爐具多按高揮發煙煤燃料設計。煙煤著火溫度低與火焰較長均與其高揮發分有 關，煙煤升溫過程中，揮發分逸出，未達到燃點即逸出的揮發分即為黑煙，達到燃點后逸出 的揮發分燃燒形成火焰。煙煤在較低溫度下逸出的揮發分即為煙氣，嚴重污染大氣環境。
[0008] 冶金焦揮發分很低，僅為1 %左右，結構致密，反應性差，著火溫度較高且燃燒無明 顯火焰，即火焰長度與煙煤相比短得多，無法在傳統民用爐具正常使用。
[0009] 本發明民用潔凈焦炭添加助劑后，民用潔凈焦炭與冶金焦相比，具有更發達的微 孔結構與較大比表面（比表面由<lm2/g增至200m^g，氣孔率由40 %提至55 % )，反應性也由 冶金焦的20%提至55% W上。民用潔凈焦炭作為燃料使用時，改變了火焰形成機理，燃燒與 氣化同時發生，將原來由揮發分產生火焰變為氣化產生C0形成火焰，火焰拉長，可適用于各 種民用爐具。
[0010]為了實現上述目的，本發明所采取的技術方案如下：
[0011] -種提高民用焦炭火焰長度的高嶺±復合添加劑，其重量份組成為高嶺±40~60 份、石灰石20~30份、赤泥10~20份、二氧化儘5~10份。
[0012] 本發明制備方法，包括如下步驟：
[0013] (1)將干燥后的高嶺±、石灰石、赤泥及二氧化儘添加劑原料分別經粗破、細破至粒 度 < 3mm;
[0014] 間分別稱取破碎好的添加劑原料，并將其混合，攬拌均勻；
[001引間攬拌均勻的混合料經干式研磨，使原料粒度。50目（0.1mm);然后在260~300 °C條件下般燒1~2小時，冷卻至常溫，即為高嶺±復合添加劑。
[0016] 本發明高嶺±復合添加劑的應用，包括如下步驟：
[0017] 按高嶺±復合添加劑:配合煤重量比為0.2~1.0 :100，將高嶺±復合添加劑添加 到配合煤中，在干饋爐中隔絕空氣加熱至900~1100°C，持續加熱16~24h，然后將紅熱爐料 出爐后經焰焦工序降至常溫，再經篩分，即得到含有高嶺±復合添加劑的民用焦炭。
[001引如上所述配合煤的質量指標為:FCd ^0 %，Vadf >化％，Ad。5%，Std< 1.5 %。
[0019] 如上所述篩分是將降至常溫的爐料篩分為25-80mm粒度。
[0020] 本發明現有技術相比，其直接帶來的和必然產生的優點與積極效果如下：
[0021] 在本發明方法中，所采用的高嶺±復合添加劑，原料來源廣泛而豐富，價格低廉， 直接添加至配合煤中，通過高溫干饋制得含有高嶺±復合添加劑的民用焦炭，其火焰長度 可從100~200mm增加至450~670mm，提高幅度達350~470mm，效果顯著。
[0022] 在本發明方法中生產的民用焦炭與直接燃燒焦炭相比，在不改變現有爐具的前提 下，顯著提高民用焦炭燃燒火焰長度及反應活性;可提高民用焦炭的燃燒效率，使民用焦炭 充分燃燒，從而減少了廢棄物的排放量，有利于環境保護。
【具體實施方式】
[0023] 下面對本發明的【具體實施方式】作出進一步地說明。
[0024] 實施例1
[0025] (1)將干燥后的高嶺±、石灰石、赤泥及二氧化儘添加劑原料分別經粗破、細破至粒 度 < 3mm;
[00%]間依次分別稱取破碎好的高嶺±60kg，石灰石20kg、赤泥10kg、二氧化儘化g，并將 其混在一起，攬拌均勻；
[0027]間攬拌均勻的混合料經干式研磨，使原料粒度< 150目（0.1mm);然后在260°C條件 下般燒2小時，冷卻至常溫，即為高嶺±復合添加劑；
[002引（4)入爐煤料由20wt %的長焰煤、15wt %的貧煤、30wt %的焦煤、20wt %的肥煤 和15wt%的主焦煤配合而成配合煤；其配合煤的質量指標為：Vadf 30.0%，Adl3.5%， FCd60.6%，St,d0.67%;粘結指數G = 74，細度（<3mm) = 73.6%;
[0029] 間按高嶺±復合添加劑:配合煤重量比為0.2:100，將制好的高嶺±復合添加劑添 加到配合煤中，在干饋爐中隔絕空氣加熱至1100°C，持續加熱16h，然后將紅熱爐料出爐后 經焰焦工序降至常溫，再經篩分，即得到粒度為25-80mm的含有高嶺±復合添加劑的民用焦 炭。
[0030] 對比例:配合煤中不添加任何添加劑，在干饋爐中隔絕空氣加熱至1100°C，持續加 熱16h，然后將紅熱爐料出爐后經焰焦工序降至常溫，再經篩分，所得粒度為25-80mm的焦炭 作為對照用焦。
[0031] 在北京創字爐具有限公司生產的NS18-2型150m2民用反射爐中分別對所得民用焦 及對照用焦進行燃燒試驗，用0-500mm鋼板尺測試火焰高度，測試結果如表1所示。
[0032] 表1添加復合添加劑與未添加復合添加劑焦炭的火焰長度對比
[0033]
[0034] 實施例2
[0035] (1)將干燥后的高嶺±、石灰石、赤泥及二氧化儘添加劑原料分別經粗破、細破至粒 度 < 3mm;
[0036] 間依次分別稱取破碎好的高嶺±55kg，石灰石22.5kg、赤泥12.5kg、二氧化儘 6.3kg，并將其混在一起，攬拌均勻；
[0037] 間攬拌均勻的混合料經干式研磨，使原料粒度。50目（0.1mm);然后在270°C條件 下般燒1.8小時，冷卻至常溫后包裝，即為高嶺±復合添加劑；
[003引（4)入爐煤由30wt %的弱粘煤、40wt %的長焰煤、20wt %的氣肥煤和lOwt %的不粘 煤配合而成配合煤;其質量指標(wt% ):Vadf 35.0%，Adl3.5%，FCd56.2%，St,dO.84%，粘結 指數G = 40,細度（<3mm)=86.5%;
[0039] 間按高嶺±復合添加劑:配合煤重量比為0.4:100，將制好的高嶺±復合添加劑添 加到配合煤中，在干饋爐中隔絕空