專利名稱：一種新型干法水泥工藝燃煤高效添加劑及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于燃煤添加劑領(lǐng)域，具體涉及一種新型干法水泥工藝燃煤高效添加劑及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
2004年我國水泥總產(chǎn)量達到9.7億噸，水泥總能耗高達1億多噸標(biāo)煤，煤耗占全國煤炭總產(chǎn)量的10％。因此，在各國能源消耗日趨緊張的情況下，作為高能耗低產(chǎn)出的水泥產(chǎn)業(yè)發(fā)展將受到限制。目前，雖然我國的煤炭資源相當(dāng)豐富，探明儲量已超過45000億t，占世界第一位，但是資源分布很不均衡，東少西多、南少北多。我國煤炭品種的分布也很不均衡，約76％的無煙煤集中在山西和貴州兩省，煉焦煤的80％分布在華北幾省市，低質(zhì)煤90％以上富存于西北各省。從煤質(zhì)上看，我國的難選煤較多，高灰、高硫煤的比重大，大部分煤的灰分在25％以上，煤中含硫量2％以上的中高硫煤和高硫煤約占總儲量的1/3。我國的西部和南部地區(qū)優(yōu)質(zhì)煙煤較少，如福建98％以上是無煙煤；云南75％褐煤；貴州、湖南和廣西三省的無煙煤均占75％左右；廣東無煙煤和褐煤各占45％；江西和浙江劣質(zhì)煙煤占80％左右。
然而，新型干法生產(chǎn)水泥一般使用煙煤，對揮發(fā)份(≥25％)、灰分(≤20％左右)、含硫量等要求比較嚴格，導(dǎo)致劣質(zhì)煤資源未能在水泥工業(yè)充分利用。而隨著我國經(jīng)濟建設(shè)和社會的發(fā)展，對能源的需求量越來越大。在目前能源供應(yīng)不足、煤炭供應(yīng)難以保證水泥工業(yè)需要的煤質(zhì)情況下，大多數(shù)水泥廠用煤的煤種經(jīng)常變動。因此，往往是進什么煤就燒什么煤，難以保證生產(chǎn)線的經(jīng)濟運行。
為了改善煤的燃燒狀況，燃煤添加劑的研究和使用國內(nèi)外進行過大量工作，申請了許多專利，但基本上是針對我國電廠鍋爐以及民用煤的高效利用，且多為帶K+、Mg2+、Na+、Cl-等水泥熟料有負面影響的助燃劑。且市售的助燃劑多數(shù)存在著摻量高、價格貴和對煤種的選擇性等缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能強化燃燒作用、降低煤粉著火溫度、提高煤粉燃盡度且對水泥熟料的性能沒有負面影響的新型干法水泥工藝燃煤高效添加劑及其應(yīng)用。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出由氧化助燃成分、催化燃燒成分、助磨成分及高活性載體組成燃煤高效添加劑。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種新型干法水泥工藝燃煤高效添加劑，其特征在于由鋼渣粉、鋇渣、高錳酸鉀、改性造紙廢水、檸檬酸和高鈣粉煤灰原料混合研磨而成，其中各原料的重量百分含量為鋼渣粉20-30，鋇渣10-30，高錳酸鉀5-10，改性造紙廢水1-2，檸檬酸5-10，高鈣粉煤灰30-50。
上述的高錳酸鉀和檸檬酸為適用于工業(yè)生產(chǎn)用的高錳酸鉀和檸檬酸，作為氧化助燃組分，高錳酸鉀及其分解產(chǎn)物對燃燒還具有催化作用。
上述的鋇渣以重晶石為原料，在高溫下用碳將其還原成硫化鋇，然后用水浸出再加工生產(chǎn)鋇鹽，浸出留下的殘余固體為鋇渣，其中酸溶性鋇鹽BaCO3和BaSO4的所占重量百分比共25-70，鋇渣和鋼渣粉作為催化燃燒成分。
上述的改性造紙廢水為在造紙黑液加入磺化劑，造紙黑液與磺化劑按20-30ml∶1g選取，磺化反應(yīng)時間25-40分鐘，縮合反應(yīng)時間1.5-2.5小時而制得。改性造紙廢水作為煤粉的助磨成分。
上述的高鈣粉煤灰是燃煤電廠采用增鈣工藝后除塵器收集下來的干粉粉煤灰，其f-CaO所占重量百分比為10-70，高鈣粉煤灰作為高活性載體。
一種新型干法水泥工藝燃煤高效添加劑的制備，將原料的重量百分含量為鋼渣粉20-30，鋇渣10-30，高錳酸鉀5-10，改性造紙廢水1-2，檸檬酸5-10，高鈣粉煤灰30-50的鋼渣粉、鋇渣、高錳酸鉀、改性造紙廢水、檸檬酸和高鈣粉煤灰加入磨機混合，研磨成180-200目的粉末狀物料，即得產(chǎn)品(簡稱燃煤高效添加劑)。
一種新型干法水泥工藝燃煤高效添加劑的應(yīng)用在原煤中加入重量百分比為1-10(wt％)的新型干法水泥工藝燃煤高效添加劑后，混合、干燥、破碎至煤粉的標(biāo)準(zhǔn)粒度，通過輸送管道或燃燒器送入水泥工藝的分解爐和回轉(zhuǎn)窯內(nèi)。
本發(fā)明的基本原理是燃煤高效添加劑主要由氧化助燃成分、催化燃燒成分、助磨成分及高活性載體組分等化工原料和工業(yè)廢棄物加工反應(yīng)而成，以氧化助燃、催化燃燒為主，降低煤的著火點，加快煤的燃燒速率，提高爐膛和窯內(nèi)溫度，強化傳熱過程，促使原煤燃燒和燃盡；添加助磨成分以達到提高粉磨效率，降低煤磨粉磨能耗，同時可通過提高煤粉的細度強化燃燒作用；燃煤高效添加劑中含有的微量元素(Mn，Ba，F(xiàn)e等)，一方面降低生料燒成熔點，使液相提前出現(xiàn)，大大降低熟料形成活化能，加快了熟料礦物的反應(yīng)速度，使熟料中C3S在低溫下快速大量形成，另一方面由于微量元素的晶體誘導(dǎo)作用，促進熟料中新生C3S的高活性化，從而降低水泥熟料的燒成熱耗并提高熟料的強度。
本發(fā)明提出的新型干法水泥工藝燃煤高效添加劑以微量(加入重量百分比為1-10)加入煤中，即能在節(jié)煤降耗的同時又能降低燃煤向空氣中排放的二氧化硫，煙塵和NOx(NO、NO2)等主要污染物，同時對水泥熟料的燒成有促進作用，這對解決我國水泥工業(yè)能源危機具有顯著的現(xiàn)實意義。
本發(fā)明的還具有如下特點1、充分利用工業(yè)廢棄物制備燃煤添加劑，以廢治廢，變廢為寶，成本低，效率高。
2、燃煤添加劑的原材料易得，且適用于煙煤、高灰分煤、劣質(zhì)無煙煤等多種煤。
3、本發(fā)明技術(shù)適用于各種窯型特別是新型干法水泥窯，由于添加量少，加之添加劑含K+、Mg2+、Na+、Cl-的量非常小，故不會引起熟料中鎂和堿含量的超標(biāo)且還可適當(dāng)提高水泥熟料的強度，提高熟料強度2-5MPa，降低單位熟料燒成熱耗，對水泥熟料的性能沒有負面影響。
4、本發(fā)明提供的新型干法水泥工藝燃煤高效添加劑具有制備工藝簡單、操作容易和易于推廣等優(yōu)點。
5、起到節(jié)煤和減少污染物質(zhì)排放的綜合作用，節(jié)煤5-20％。
具體實施例方式
為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。
實施例1取武漢鋼鐵集團公司鋼渣粉25kg，武昌電廠除塵器收集下來的干高鈣粉煤灰40kg，鋇渣20kg，市售高錳酸鉀5kg，改性造紙廢水2kg，檸檬酸8kg，混合并研磨成180-200目的粉末狀物料，制得燃煤高效添加劑。改性造紙廢水為在造紙黑液250ml中，加入磺化劑(濃硫酸)10g，磺化反應(yīng)時間30分鐘，縮合反應(yīng)時間2小時。
以灰分高達40％的高灰分煤為研究對象，高灰分煤的著火溫度(Ta)為458.5℃，而當(dāng)煤粉樣品中摻有3％的本燃煤高效添加劑時，煤的著火溫度降低為402.8℃。熟料燒成結(jié)果表明使用本發(fā)明燃煤添加劑熟料的凝結(jié)時間、堿含量、安定性正常，強度(28d)提高了5MPa，節(jié)煤12％。
實施例2取武漢鋼鐵集團公司鋼渣粉25kg，武昌電廠除塵器收集下來的干高鈣粉煤灰35kg，鋇渣20kg，市售高錳酸鉀8kg，改性造紙廢水2kg，檸檬酸10kg，混合并研磨成180-200目的粉末狀物料，制得燃煤高效添加劑。改性造紙廢水為在造紙黑液250ml中，加入磺化劑(濃硫酸)10g，磺化反應(yīng)時間30分鐘，縮合反應(yīng)時間2h而制得。
以灰分高達30％、揮發(fā)分小于8％的劣質(zhì)無煙煤為研究對象，高灰分煤的著火溫度(Ta)為496.5℃，而當(dāng)煤粉樣品中摻有4％的本燃煤添加劑時，煤的著火溫度降低為422.8℃。熟料燒成結(jié)果表明使用本發(fā)明燃煤添加劑熟料的凝結(jié)時間、堿含量、安定性正常，強度(28d)提高了5MPa，節(jié)煤10％。
實施例3取武漢鋼鐵集團公司鋼渣粉30kg，武昌電廠除塵器收集下來的干高鈣粉煤灰50kg，鋇渣12kg，市售高錳酸鉀5kg，改性造紙廢水1kg，檸檬酸5kg，混合并研磨成180-200目的粉末狀物料，制得燃煤高效添加劑。改性造紙廢水為在造紙黑液250ml中，加入磺化劑(亞硫酸鈉)10g，磺化反應(yīng)時間30分鐘，縮合反應(yīng)時間2h而制得。
以煙煤為研究對象，煙煤的著火溫度(Ta)為420℃，而當(dāng)煤粉樣品中摻有4％的本燃煤添加劑時，煤的著火溫度降低為400℃。熟料燒成結(jié)果表明使用本發(fā)明燃煤添加劑熟料的凝結(jié)時間、堿含量、安定性正常，強度(28d)提高了5MPa，節(jié)煤15％。
本發(fā)明的鋼渣粉、鋇渣、高錳酸鉀、改性造紙廢水、檸檬酸和高鈣粉煤灰各原料的上限、下限及區(qū)間值都能實現(xiàn)本發(fā)明，在此就不一一舉例。
權(quán)利要求
1.一種新型干法水泥工藝燃煤高效添加劑，其特征在于由鋼渣粉、鋇渣、高錳酸鉀、改性造紙廢水、檸檬酸和高鈣粉煤灰原料混合研磨而成，其中各原料的重量百分含量為鋼渣粉20-30，鋇渣10-30，高錳酸鉀5-10，改性造紙廢水1-2，檸檬酸5-10，高鈣粉煤灰30-50。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型干法水泥工藝燃煤高效添加劑，其特征在于所述的鋇渣中酸溶性鋇鹽BaCO3和BaSO4的所占重量百分比為20-28。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型干法水泥工藝燃煤高效添加劑，其特征在于所述的鋼渣粉中Fe2O3所占重量百分比為25-70。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型干法水泥工藝燃煤高效添加劑，其特征在于所述的改性造紙廢水為在造紙黑液加入磺化劑，造紙黑液與磺化劑按20-30ml∶1g選取，磺化反應(yīng)時間25-40分鐘，縮合反應(yīng)時間1.5-2.5小時而制得。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型干法水泥工藝燃煤高效添加劑，其特征在于所述的高鈣粉煤灰是燃煤中f-CaO所占重量百分比為10-70。
6.如權(quán)利要求1所述的一種新型干法水泥工藝燃煤高效添加劑的應(yīng)用，其特征在于在原煤中加入重量百分比為1-10的新型干法水泥工藝燃煤高效添加劑后，混合、干燥、破碎至煤粉的標(biāo)準(zhǔn)粒度，通過輸送管道或燃燒器送入水泥工藝的分解爐和回轉(zhuǎn)窯內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明屬于燃煤添加劑領(lǐng)域。一種新型干法水泥工藝燃煤高效添加劑，其特征在于由鋼渣粉、鋇渣、高錳酸鉀、改性造紙廢水、檸檬酸和高鈣粉煤灰原料混合研磨而成，其中各原料的重量百分含量為鋼渣粉20－30，鋇渣10－30，高錳酸鉀5－10，改性造紙廢水1－2，檸檬酸5－10，高鈣粉煤灰30－50。本發(fā)明具有能強化燃燒作用、降低煤粉著火溫度、提高煤粉燃盡度且對水泥熟料的性能沒有負面影響的特點。
文檔編號C10L10/00GK1775930SQ20051002000
公開日2006年5月24日 申請日期2005年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月13日
發(fā)明者馬保國, 李相國, 李葉青, 徐立, 胡貞武 申請人:武漢理工大學(xué)