专利名称：一种新型干法水泥工艺燃煤高效添加剂及其应用的制作方法
技术领域：
本发明属于燃煤添加剂领域，具体涉及一种新型干法水泥工艺燃煤高效添加剂及其应用。
背景技术：
2004年我国水泥总产量达到9.7亿吨，水泥总能耗高达1亿多吨标煤，煤耗占全国煤炭总产量的10％。因此，在各国能源消耗日趋紧张的情况下，作为高能耗低产出的水泥产业发展将受到限制。目前，虽然我国的煤炭资源相当丰富，探明储量已超过45000亿t，占世界第一位，但是资源分布很不均衡，东少西多、南少北多。我国煤炭品种的分布也很不均衡，约76％的无烟煤集中在山西和贵州两省，炼焦煤的80％分布在华北几省市，低质煤90％以上富存于西北各省。从煤质上看，我国的难选煤较多，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约占总储量的1/3。我国的西部和南部地区优质烟煤较少，如福建98％以上是无烟煤；云南75％褐煤；贵州、湖南和广西三省的无烟煤均占75％左右；广东无烟煤和褐煤各占45％；江西和浙江劣质烟煤占80％左右。
然而，新型干法生产水泥一般使用烟煤，对挥发份(≥25％)、灰分(≤20％左右)、含硫量等要求比较严格，导致劣质煤资源未能在水泥工业充分利用。而随着我国经济建设和社会的发展，对能源的需求量越来越大。在目前能源供应不足、煤炭供应难以保证水泥工业需要的煤质情况下，大多数水泥厂用煤的煤种经常变动。因此，往往是进什么煤就烧什么煤，难以保证生产线的经济运行。
为了改善煤的燃烧状况，燃煤添加剂的研究和使用国内外进行过大量工作，申请了许多专利，但基本上是针对我国电厂锅炉以及民用煤的高效利用，且多为带K+、Mg2+、Na+、Cl-等水泥熟料有负面影响的助燃剂。且市售的助燃剂多数存在着掺量高、价格贵和对煤种的选择性等缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能强化燃烧作用、降低煤粉着火温度、提高煤粉燃尽度且对水泥熟料的性能没有负面影响的新型干法水泥工艺燃煤高效添加剂及其应用。
为了实现上述目的，本发明提出由氧化助燃成分、催化燃烧成分、助磨成分及高活性载体组成燃煤高效添加剂。本发明的技术方案是一种新型干法水泥工艺燃煤高效添加剂，其特征在于由钢渣粉、钡渣、高锰酸钾、改性造纸废水、柠檬酸和高钙粉煤灰原料混合研磨而成，其中各原料的重量百分含量为钢渣粉20-30，钡渣10-30，高锰酸钾5-10，改性造纸废水1-2，柠檬酸5-10，高钙粉煤灰30-50。
上述的高锰酸钾和柠檬酸为适用于工业生产用的高锰酸钾和柠檬酸，作为氧化助燃组分，高锰酸钾及其分解产物对燃烧还具有催化作用。
上述的钡渣以重晶石为原料，在高温下用碳将其还原成硫化钡，然后用水浸出再加工生产钡盐，浸出留下的残余固体为钡渣，其中酸溶性钡盐BaCO3和BaSO4的所占重量百分比共25-70，钡渣和钢渣粉作为催化燃烧成分。
上述的改性造纸废水为在造纸黑液加入磺化剂，造纸黑液与磺化剂按20-30ml∶1g选取，磺化反应时间25-40分钟，缩合反应时间1.5-2.5小时而制得。改性造纸废水作为煤粉的助磨成分。
上述的高钙粉煤灰是燃煤电厂采用增钙工艺后除尘器收集下来的干粉粉煤灰，其f-CaO所占重量百分比为10-70，高钙粉煤灰作为高活性载体。
一种新型干法水泥工艺燃煤高效添加剂的制备，将原料的重量百分含量为钢渣粉20-30，钡渣10-30，高锰酸钾5-10，改性造纸废水1-2，柠檬酸5-10，高钙粉煤灰30-50的钢渣粉、钡渣、高锰酸钾、改性造纸废水、柠檬酸和高钙粉煤灰加入磨机混合，研磨成180-200目的粉末状物料，即得产品(简称燃煤高效添加剂)。
一种新型干法水泥工艺燃煤高效添加剂的应用在原煤中加入重量百分比为1-10(wt％)的新型干法水泥工艺燃煤高效添加剂后，混合、干燥、破碎至煤粉的标准粒度，通过输送管道或燃烧器送入水泥工艺的分解炉和回转窑内。
本发明的基本原理是燃煤高效添加剂主要由氧化助燃成分、催化燃烧成分、助磨成分及高活性载体组分等化工原料和工业废弃物加工反应而成，以氧化助燃、催化燃烧为主，降低煤的着火点，加快煤的燃烧速率，提高炉膛和窑内温度，强化传热过程，促使原煤燃烧和燃尽；添加助磨成分以达到提高粉磨效率，降低煤磨粉磨能耗，同时可通过提高煤粉的细度强化燃烧作用；燃煤高效添加剂中含有的微量元素(Mn，Ba，Fe等)，一方面降低生料烧成熔点，使液相提前出现，大大降低熟料形成活化能，加快了熟料矿物的反应速度，使熟料中C3S在低温下快速大量形成，另一方面由于微量元素的晶体诱导作用，促进熟料中新生C3S的高活性化，从而降低水泥熟料的烧成热耗并提高熟料的强度。
本发明提出的新型干法水泥工艺燃煤高效添加剂以微量(加入重量百分比为1-10)加入煤中，即能在节煤降耗的同时又能降低燃煤向空气中排放的二氧化硫，烟尘和NOx(NO、NO2)等主要污染物，同时对水泥熟料的烧成有促进作用，这对解决我国水泥工业能源危机具有显著的现实意义。
本发明的还具有如下特点1、充分利用工业废弃物制备燃煤添加剂，以废治废，变废为宝，成本低，效率高。
2、燃煤添加剂的原材料易得，且适用于烟煤、高灰分煤、劣质无烟煤等多种煤。
3、本发明技术适用于各种窑型特别是新型干法水泥窑，由于添加量少，加之添加剂含K+、Mg2+、Na+、Cl-的量非常小，故不会引起熟料中镁和碱含量的超标且还可适当提高水泥熟料的强度，提高熟料强度2-5MPa，降低单位熟料烧成热耗，对水泥熟料的性能没有负面影响。
4、本发明提供的新型干法水泥工艺燃煤高效添加剂具有制备工艺简单、操作容易和易于推广等优点。
5、起到节煤和减少污染物质排放的综合作用，节煤5-20％。
具体实施例方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1取武汉钢铁集团公司钢渣粉25kg，武昌电厂除尘器收集下来的干高钙粉煤灰40kg，钡渣20kg，市售高锰酸钾5kg，改性造纸废水2kg，柠檬酸8kg，混合并研磨成180-200目的粉末状物料，制得燃煤高效添加剂。改性造纸废水为在造纸黑液250ml中，加入磺化剂(浓硫酸)10g，磺化反应时间30分钟，缩合反应时间2小时。
以灰分高达40％的高灰分煤为研究对象，高灰分煤的着火温度(Ta)为458.5℃，而当煤粉样品中掺有3％的本燃煤高效添加剂时，煤的着火温度降低为402.8℃。熟料烧成结果表明使用本发明燃煤添加剂熟料的凝结时间、碱含量、安定性正常，强度(28d)提高了5MPa，节煤12％。
实施例2取武汉钢铁集团公司钢渣粉25kg，武昌电厂除尘器收集下来的干高钙粉煤灰35kg，钡渣20kg，市售高锰酸钾8kg，改性造纸废水2kg，柠檬酸10kg，混合并研磨成180-200目的粉末状物料，制得燃煤高效添加剂。改性造纸废水为在造纸黑液250ml中，加入磺化剂(浓硫酸)10g，磺化反应时间30分钟，缩合反应时间2h而制得。
以灰分高达30％、挥发分小于8％的劣质无烟煤为研究对象，高灰分煤的着火温度(Ta)为496.5℃，而当煤粉样品中掺有4％的本燃煤添加剂时，煤的着火温度降低为422.8℃。熟料烧成结果表明使用本发明燃煤添加剂熟料的凝结时间、碱含量、安定性正常，强度(28d)提高了5MPa，节煤10％。
实施例3取武汉钢铁集团公司钢渣粉30kg，武昌电厂除尘器收集下来的干高钙粉煤灰50kg，钡渣12kg，市售高锰酸钾5kg，改性造纸废水1kg，柠檬酸5kg，混合并研磨成180-200目的粉末状物料，制得燃煤高效添加剂。改性造纸废水为在造纸黑液250ml中，加入磺化剂(亚硫酸钠)10g，磺化反应时间30分钟，缩合反应时间2h而制得。
以烟煤为研究对象，烟煤的着火温度(Ta)为420℃，而当煤粉样品中掺有4％的本燃煤添加剂时，煤的着火温度降低为400℃。熟料烧成结果表明使用本发明燃煤添加剂熟料的凝结时间、碱含量、安定性正常，强度(28d)提高了5MPa，节煤15％。
本发明的钢渣粉、钡渣、高锰酸钾、改性造纸废水、柠檬酸和高钙粉煤灰各原料的上限、下限及区间值都能实现本发明，在此就不一一举例。
权利要求
1.一种新型干法水泥工艺燃煤高效添加剂，其特征在于由钢渣粉、钡渣、高锰酸钾、改性造纸废水、柠檬酸和高钙粉煤灰原料混合研磨而成，其中各原料的重量百分含量为钢渣粉20-30，钡渣10-30，高锰酸钾5-10，改性造纸废水1-2，柠檬酸5-10，高钙粉煤灰30-50。
2.根据权利要求1所述的一种新型干法水泥工艺燃煤高效添加剂，其特征在于所述的钡渣中酸溶性钡盐BaCO3和BaSO4的所占重量百分比为20-28。
3.根据权利要求1所述的一种新型干法水泥工艺燃煤高效添加剂，其特征在于所述的钢渣粉中Fe2O3所占重量百分比为25-70。
4.根据权利要求1所述的一种新型干法水泥工艺燃煤高效添加剂，其特征在于所述的改性造纸废水为在造纸黑液加入磺化剂，造纸黑液与磺化剂按20-30ml∶1g选取，磺化反应时间25-40分钟，缩合反应时间1.5-2.5小时而制得。
5.根据权利要求1所述的一种新型干法水泥工艺燃煤高效添加剂，其特征在于所述的高钙粉煤灰是燃煤中f-CaO所占重量百分比为10-70。
6.如权利要求1所述的一种新型干法水泥工艺燃煤高效添加剂的应用，其特征在于在原煤中加入重量百分比为1-10的新型干法水泥工艺燃煤高效添加剂后，混合、干燥、破碎至煤粉的标准粒度，通过输送管道或燃烧器送入水泥工艺的分解炉和回转窑内。
全文摘要
本发明属于燃煤添加剂领域。一种新型干法水泥工艺燃煤高效添加剂，其特征在于由钢渣粉、钡渣、高锰酸钾、改性造纸废水、柠檬酸和高钙粉煤灰原料混合研磨而成，其中各原料的重量百分含量为钢渣粉20－30，钡渣10－30，高锰酸钾5－10，改性造纸废水1－2，柠檬酸5－10，高钙粉煤灰30－50。本发明具有能强化燃烧作用、降低煤粉着火温度、提高煤粉燃尽度且对水泥熟料的性能没有负面影响的特点。
文档编号C10L10/00GK1775930SQ20051002000
公开日2006年5月24日 申请日期2005年12月13日 优先权日2005年12月13日
发明者马保国, 李相国, 李叶青, 徐立, 胡贞武 申请人:武汉理工大学