降低民用焦炭着火温度的钾长石复合添加剂及制法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种降低民用焦炭着火温度的钾长石复合添加剂及制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 煤炭燃烧是我国目前乃至今后相当长时间获取能源的主要方式，大量煤炭的直接 燃烧排放的粉尘、二氧化硫、氮氧化物等对生态环境，尤其是大气环境造成了严重的危害， 导致我国大气环境污染严重，雾霾天气频发。基于燃煤污染现状，国家先后出台了一系列的 法律与法规，并采取了强有力的惩罚措施。尽管这些条例的实施对燃煤污染程度的加剧起 到一定的遏制作用，但距离要达到的环保目标仍差之甚远。
[0003] 事实上，农村家用燃煤对环境污染不容忽视。据初步测算，北方农村每燃烧1吨高 挥发原煤，将会排放2.5吨以上的二氧化碳(碳排放系数0.67)、150千克以上的其它染污物 (碳氧化率0.85)。2014年民用散烧用煤量为1.6亿吨，仅占全国用煤量的3.8%，以二氧化硫 排放为例，我国电厂年排放量为200万吨，民用散烧则高达320万吨，是电厂排放总量的1.6 倍。此外，民用散烧用煤的烟尘污染、氮氧化物污染、灰渣污染等一系列问题对生态环境的 破坏更是不可估量。然而，受地域、经济、文化等因素的影响，解决起来十分困难。要想从根 本上解决农村及小城镇的燃煤污染问题，为这些地区提供优质、低价、清洁的替代燃料是当 务之急。
[0004] 民用焦炭是以燃料煤(动力煤)为主，并辅以少量焦煤、固硫剂、增碳剂、助燃剂等， 利用现有焦化厂生产设备，通过高温干馏而得的洁净固体燃料。具有成块好、强度适中、低 挥发、低排放硫及不易结渣等优点，无需脱硫设施，尾气即可满足国家排放标准;而且易点 火、续火能力强、升温速度快、燃烧持续时间长，是各种民用生活炉具理想的燃料。
[0005] 焦炭用作民用燃料，必须解决焦炭着火温度高、点火困难的问题。目前，冶金焦着 火温度为600°C左右，而烟煤和无烟煤的着火温度分别为350°C和500°C。因此，必须借助助 燃剂的引入，将着火温度降至400°C左右，以满足民用炉点火要求。
[0006] 关于燃煤助燃剂的专利已有很多，如CN90105106.3公开了一种燃煤助燃剂，它含 有硼泥、石灰石、铝矾土、白泥、锰渣、氧化铁、植物碎肩以及碳酸钠、硝酸钠、氯化钠三种钠 盐中的至少一种，该助燃剂可明显改善燃烧状况，提高炉火温度;CN97105154.2公开一种适 用于多种煤的燃煤助燃剂，由硼泥、电石灰、石灰石、铁选尾矿渣、二氧化锰、生产重铬酸钾 的废渣、生产重铬酸钠的废渣、铝矾土、氢氧化钠、碳酸钠、硝酸钠、氧化钠和植物碎肩按一 定比例组成，使用时将助燃剂与煤按一定比例混合均匀即可;CN201310417513.8公开了一 种节能高效燃煤助燃剂及其制备方法，其配方由氧化锌和二氧化锰组成，可提高煤的燃烧 活性和点火性能、火焰温度。这些助燃剂均是针对燃煤开发的产品，大都采用助氧燃烧的技 术原理，直接加入燃煤，促使煤炭充分燃烧，起到助燃、增能、节煤的作用。由于民用焦炭需 要经过高温干馏的特殊工艺，燃煤助燃剂中的大部分组份会因高温分解而失效；因此，民用 焦炭无法使用现有技术的燃煤助燃剂。经检索，降低民用焦炭着火温度的添加剂未见报道。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一种降温效果好的降低民用焦炭着火温度的钾长石复合添 加剂及其制备方法和应用。
[0008] 本发明与现有文献报道的助燃剂存在显著区别，主要表现在：1)降低着火温度的 机理不同。传统燃煤助燃剂自身为易燃物，因其着火温度低，靠自燃引燃煤炭，因此，加入助 燃剂后绝对禁止高温处理，否则将失去助燃效果;本发明助燃源于复合氧化物的催化作用。 首先在高温干馏还原条件下，依靠助剂的催化气化作用在焦炭表面与内部形成碳缺陷，成 为氧化燃烧的起燃点；另外，复合助剂在高温还原气氛下，会形成少量金属微晶，遇氧气极 易燃烧放热形成局部高温点，从而引燃焦炭。2)加入阶段不同。传统燃煤助燃剂多在型煤制 备前加入，然后经混合、粘结、冷压成型;或与散煤混合后直接入炉燃烧。本专利助剂在干馏 配煤时加入，经混合、捣固、高温干馏成为民用洁净焦炭。
[0009] 为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案如下：
[0010] 一种降低民用焦炭着火温度的钾长石复合添加剂，其重量份组成为钾长石40~60 份、石灰石10~15份、纯碱10~20份、二氧化锰0.5~1份。
[0011] 本发明制备方法，包括如下步骤：
[0012] ⑴将干燥后的钾长石、石灰石、纯碱及二氧化锰添加剂原料分别经粗破、细破至粒 度 < 3mm;
[0013] ⑵分别称取破碎好的添加剂原料，并将其混合，搅拌均匀；
[0014] ⑶搅拌均匀的混合料经干式研磨，使原料粒度< 150目（0.1mm);然后在260~300 °C条件下煅烧1~2小时，冷却至常温，即为钾长石复合添加剂。
[0015] 本发明钾长石复合添加剂的应用，包括如下步骤：
[0016] 按钾长石复合添加剂:配合煤重量比为0.2~1.0 :100，将钾长石复合添加剂添加 到配合煤中，在干馏炉中隔绝空气加热至900~1100°C，持续加热16~24h，然后将红热炉料 出炉后经熄焦工序降至常温，再经筛分，即得到含有钾长石复合添加剂的民用焦炭。
[0017] 如上所述配合煤的质量指标为:FCd 2 50 %，vadf 2 25 %，Ad < 25%，Std< 1.5 %。
[0018] 如上所述的筛分是将降至常温的炉料筛分为25-80mm粒度。
[0019] 本发明现有技术相比，其直接带来的和必然产生的优点与积极效果如下：
[0020] 在本发明方法中，所采用的钾长石复合添加剂，原料来源广泛而丰富，价格低廉， 直接添加至配合煤中，通过高温干馏制得含有钾长石复合添加剂的民用焦炭，其着火温度 可从550~630°C降低至380~415°C，下降温度幅度达170~215°C，效果显著。
[0021] 在本发明方法中，生产的民用焦炭，与直接燃烧煤炭相比，硫氧化物与氮氧化物减 排70%以上，烟尘减排96%以上，对解决城市周边农村生活用煤，改善农村与城市环境质 量，降低雾霾天气具有重大的现实意义。
【具体实施方式】
[0022] 下面对本发明的【具体实施方式】作出进一步地说明。
[0023] 实施例1
[0024]⑴将干燥后的钾长石、石灰石、纯碱及二氧化锰等添加剂原料分别经粗破、细破至 粒度< 3mm;
[0025] ⑵依次分别称取破碎好的钾长石60kg、石灰石10kg、纯碱10kg、二氧化锰0.5kg，并 将其混在一起，搅拌均匀；
[0026]⑶搅拌均匀的混合料经干式研磨，使原料粒度< 150目（0.1mm);然后在260°C条件 下煅烧2小时，冷却至常温，即为钾长石复合添加剂；
[0027]⑷入炉煤料由20wt %的长焰煤、15wt %的贫煤、30wt %的1/3焦煤、20wt %的肥煤 和15wt%的主焦煤配合而成配合煤；其配合煤的质量指标为：Vadf 30.0%，Adl3.5%， FCd60.6%，St,d0.67%;粘结指数G = 74,细度（<3mm) = 73.6%;
[0028] (5)将制好的钾长石复合添加剂以重量比0.2 :100添加到配合煤中，在干馏炉中隔 绝空气加热至ll〇〇°C，持续加热16h，然后将红热炉料出炉后经熄焦工序降至常温，再经筛 分，得到粒度为25-80_的含有钾长石复合添加剂的民用焦炭。在北京创字炉具有限公司生 产的NS18-2型150m 2民用反射炉中对所得民用焦进行燃烧试验，测试其污染排放物，与直接 燃煤相比，硫氧化物减排72 %，氮氧化物减排70 %，烟尘减排96 %。
[0029] 对比例:配合煤中不添加任何添加剂，在干馏炉中隔绝空气加热至1100°C，持续加 热16h，然后将红热炉料出炉后经熄焦工序降至常温，再经筛分，所得粒度为25-80mm的焦炭 作为对照用焦。
[0030] 在JDRD-5A型燃点测定仪中分别对所得民用焦及对照用焦进行燃点测试实验，实 验结果如表1所示。
[0031 ]表1添加复合添加剂与未添加复合添加剂焦炭的燃点对比 「nrml
[0033] 实施例2
[0034] ⑴将干燥后的钾长石、石灰石、纯碱及二氧化锰等添加剂原料分别经粗破、细破至 粒度< 3mm;
[0035] ⑵依次分别称取破碎好的钾长石55kg、石灰石12kg、纯碱13kg、二氧化锰0.6kg，并 将其混在一起，搅拌均匀；
[0036] ⑶搅拌均匀的混合料经干式研磨，使原料粒度< 150目（0.1mm);然后在270°C条件 下煅烧1.8小时，冷却至常温后包装，即为钾长石复合添加剂；
[0037]⑷入炉煤由30wt %的弱粘煤、40wt %的长焰煤、20wt %的气肥煤和10wt %的不粘 煤配合而成配合煤;其质量指标(wt% ):Vadf 35.0%，Adl3.5%，FCd56.2%，St,d0.84%，粘结 指数G = 40,细度（< 3mm)=86.5% ;
[0038] (5)将制好的钾长石复合添加剂以重量比0.4:100添加到配合