一种致密型燃烧物料组合物及其制备方法与流程

1.本发明属于燃料制备技术领域，具体地说，涉及一种致密型燃烧物料组合物及其制备方法。


背景技术：

2.随着工业生产的发展，工业废弃物数量日益增加，以往采用的处理方法为消极堆放、焚烧、掩埋，将占用大量城市土地，我国有2/3以上的城市处于“垃圾山”的包围之中。淋滤作用和细菌分解使有害物质及致病菌进入土壤；通过浸渍、渗滤作用与细菌分解作用使有害物质进入水体，严重损害水体的质量。
3.火力发电厂的燃煤发电过程主要以煤粉为燃烧物料组合物，当粉煤在锅炉中经高温燃烧后形成一种似火山灰质的混合材料，主要包括飞灰、废渣、碎屑等。许多火力发电厂将飞灰与锅炉底部的炉渣一起排出，即粉煤灰渣。这些废弃物可随风飘扬，从而对大气环境造成污染。随风飘扬的飞灰不仅本身污染环境，还会与sio2、no等有害气体结合，加剧对环境的损害。
4.有鉴于此特提出本发明。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供了一种致密型燃烧物料组合物及其制备方法，本发明一方面提供了一种致密型燃烧物料组合物，具有较高的成型率，其成型体具有很高的强度，在运输过程中不易发生变形或者松散；并且还具有燃烧热值高，节能耐烧的优点；本发明另一方面提供了一种致密型燃烧物料组合物的制备方法。
6.为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：
7.本发明一方面提出了一种致密型燃烧物料组合物，包括如下原料：
8.工业废弃物、飞灰和沥青，所述工业废弃物的重量为50份，所述飞灰的重量为15份，所述沥青的重量为3-10份。
9.在上述方案中，由于沥青具有粘附能力，沥青渗入混合物的孔隙与裂缝中，增加了沥青与混合物的接触面积，提高混合物的粘结力，进而提高了燃烧物料组合物的抗压强度；并且沥青还可以支持燃烧，提高燃烧物料组合物的热值。
10.优选的，所述工业废弃物包括冶金废渣、采矿废渣、燃烧物料组合物废渣、化工废渣。所述冶金废渣包括高炉矿渣、钢渣、各种有色金属渣、铁合金渣、化铁炉渣以及各种粉尘、污泥等；所述采矿废渣包括剥离废石、掘进废石、煤矸石、选矿废石、选洗废渣、各种尾矿等；所述燃烧物料组合物废渣包括煤渣、烟道灰、煤粉渣、页岩灰等；所述化工废渣包括硫酸矿烧渣、电石渣、碱渣、煤气炉渣、磷渣、汞渣、铬渣、盐泥、污泥、硼渣、废塑料、橡胶碎屑、玻璃废渣、陶瓷废渣、造纸废渣等。
11.优选的，所述工业废弃物和飞灰的质量比为(0.7-1)：(0.3-1)。
12.将工业废弃物和飞灰的质量比控制在上述范围内，制成的燃烧物料在燃烧时可以
更好的将飞灰进行无害化处理，且燃烧过程中几乎不再次产生飞灰。
13.进一步地，所述沥青为煤沥青、石油沥青和改质沥青的一种或几种的混合。
14.优选的，沥青还可以为低温沥青、中温沥青或者高温沥青的一种或者几种的混合。
15.当沥青选择低温沥青、中温沥青或者高温沥青时，在挤压过程中产生的高温可以使不同温度的沥青顺次地与石灰的表面相接触，更加提高混合物的抗压强度。
16.进一步地，还包括石灰，所述石灰的重量为3-5份。
17.石灰不仅可以作为粘结剂，增加燃烧物料组合物的粘性，当具有化学活性的飞灰在潮湿的条件下与石灰发生反应，石灰还显示出水硬性，就可以制成有一定抗压强度的混合物；并且由于石灰的表面有空隙，石灰在硬化过程中，要蒸发掉大量的水分，引起体积显著收缩，易出现干缩裂缝，正好可以将燃烧物料组合物燃烧产生的少量飞灰阻挡在裂缝之中，防止燃烧时飞灰随气流漂浮，提高燃烧效果。
18.另外当加入石灰时，由于石灰的高空隙率大大提高了石灰的表面积，与沥青接触时，可以为沥青与石灰的相互作用提供了更大的工作空间。沥青借助其毛细作用逐渐流入到石灰的表面缝隙中，不仅增加了二者结合后的总内表面积，还能够凭借沥青与石灰之间的分子力相互作用形成力学结合，起到了锚固的作用，从而大大了燃烧物料组合物的抗压强度，使燃烧物料组合物具有更高的成型率以避免发生松散或变形。
19.进一步地，还包括酯类粘结剂，所述酯类粘结剂的重量为4-6份。
20.酯类粘结剂不仅可以增加混合物的粘结性，当用酯类粘结剂浸润燃烧物料组合物表面时，可以在金属的表面形成保护膜，隔离了腐蚀物质与金属表面的接触，从而起到防止燃烧对金属的腐蚀，增强了燃烧物料组合物的抗腐蚀性能，防止生锈的发生。
21.优选的，所述酯类粘结剂包括热固型合成树脂和/或热塑型合成树脂。
22.具体地，所述酯类粘结剂包括环氧树脂、酚醛树脂等热固型合成树脂和/或烯类聚合物、聚氯酯和聚丙烯酸酯等热塑型合成树脂。
23.进一步地，还包括农林废弃料、生活垃圾和厨余垃圾，所述农林废弃料、生活垃圾和厨余垃圾的重量为5-10份；
24.利用生活垃圾、餐厨垃圾和厨余垃圾中有机物的可燃性对飞灰进行焚烧，加快对分散在其中的飞灰的焚烧速度，缩短处理时间，实现飞灰的无害化处理，同时生活垃圾、餐厨垃圾和厨余垃圾便具有一定粘性，将飞灰与其混合，使飞灰粘滞在粘结剂上，防止燃烧时飞灰随气流漂浮，提高燃烧效果。
25.所述农林废弃料包括但不限于：玉米秸秆、小麦秸秆、桦树枝干、榆树枝干、杨树枝干或木屑等其他物质；所述厨余垃圾包括居民饮食产生的米、面粉、淀粉类食物残余、蔬菜、动植物油、肉和骨头等物质。
26.优选的，还包括煤制油下脚料，所述煤制油下脚料的重量为3-10份。
27.具体地，所述煤制油下脚料为煤制油加工过程中作为残余分离的下脚或废料，例如：煤渣。
28.通过添加煤制油下脚料，不仅可以增加燃烧物料组合物的热值，还可以作为粘结剂增加燃烧物料组合物的黏性。
29.进一步地，还包括污泥，所述污泥的重量为2份，所述污泥的含水量为5％-20％；
30.优选的，所述污泥的含水量为15％-18％。
31.所述污泥是指城市生活污水、工业废水处理过程中产生的固体废弃物、河流湖泊水库等底泥中的一种或多种。
32.将污泥进行脱水处理后，使其内部的含水量控制在上述范围内，可以更好的粘结混合物，为混合物增加黏性，提高了成型率；并且还不会因含有过量的水而影响后续挤压机挤压成致密型的燃烧物料组合物的成型率，能够保证燃烧物料组合物的挤压强度。
33.本发明另一方面提供了一种上述致密型燃烧物料组合物的制备方法，包括如下步骤：
34.s1：将工业废弃物置入粉碎机中进行粉碎，粉碎后的工业废弃物的粒径不大于30mm；
35.s2：将重量为50份的工业废弃物和重量为15份的飞灰混合均匀后，由螺旋输送机输送至混料仓，然后向混料仓内加入重量为3-10份的沥青，搅拌均匀得到混合物；
36.s3：将混合物加至真空挤压机挤压制成型，得到致密型燃烧物料组合物；
37.采用上述制备方法制备出的致密型燃烧物料组合物可以作为发电厂燃煤发电过程中的二次燃烧物料组合物，再一次进行充分燃烧，此时飞灰参与燃烧之后，最终会产生少量残渣和炉渣一起排出；在二次燃烧的过程中，会产生极少量的飞灰，不仅提高了工业废弃物的资源利用率，还可以实现飞灰的无害化处理。
38.优选的，在步骤s2中加入的沥青为煤沥青、石油沥青和改质沥青的一种或几种的混合。
39.进一步地，在步骤s2中，还包括向混料仓内加入重量为3-5份的石灰；
40.优选的，在步骤s2中，还包括向混料仓内加入重量为4-6份的酯类粘结剂；
41.优选的，在步骤s2中，还包括向混料仓内加入重量为5-10份的农林废弃料、生活垃圾和厨余垃圾。
42.更优选的，在加入农林废弃料、生活垃圾和厨余垃圾之前，还包括至少对生活垃圾和餐厨垃圾进行分拣，除去塑料及刚性物质，分拣后将各原料粉碎预处理。
43.进一步地，在步骤s2中，还包括向混料仓内加入重量为3-10份的煤制油下脚料；
44.优选的，还包括向混料仓内加入重量为2份的污泥，所述污泥的含水量为5％-20％；
45.优选的，向混料仓内加入的污泥含水量为15％-18％。
46.更优选的，在步骤s3之后还包括包装步骤，用于将得到的致密型燃烧物料组合物进行包装。
47.进一步地，在s3步骤之前，还包括在混料仓的出料口设置喷雾装置，以对流出混料仓的混合物进行喷射雾化水，以避免混合物太干起粉，影响挤压效率。
48.进一步地，所述挤压机的挤压力为60-180mpa；
49.所述致密型燃烧物料组合物被挤压成条状、球状或其他不规则形状；
50.挤压机的挤压力越大，其通过挤压机挤压出来的燃烧物料组合物就越致密，越规整，增加大了燃烧物料组合物的耐烧程度，使燃烧物料组合物的燃烧速度变缓。
51.在一些实施方案中，飞灰也可以直接与煤制油下脚料焦粉按照质量比1:1进行混合，混合后形成的混合物通入挤压机中，可以直接在常温常压下进行挤压成型即可。
52.在一些实施方案中，飞灰也可以直接与石油焦按照质量比1:1进行混合，混合后形
成的混合物通入挤压机中，可以直接在常温常压下进行挤压成型即可。
53.在一些实施方案中，飞灰也可以直接与石油渣按照质量比1:1进行混合，混合后形成的混合物通入挤压机中，可以直接在常温常压下进行挤压成型即可。
54.优选的，所述混料仓中的搅拌温度为30-170℃；
55.更优选的，所述混料仓中的搅拌温度为80-120℃。
56.当温度控制在上述范围内，可以达到煤沥青、石油沥青和改质沥青的软化点，即使煤沥青、石油沥青和改质沥青处于熔融状态，不仅可以充当燃烧物料组合物有助于燃烧物料组合物的燃烧，还可以为混合物增加黏性。
57.在一些实施方式中，上述所有步骤均在密封的条件下进行操作。
58.采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
59.本发明提供的燃烧物料组合物，具有较高的成型率，其成型体具有很高的强度，在运输过程中不易发生变形或者松散；并且还具有燃烧热值高，节能耐烧的优点；
60.本发明提供的燃烧物料组合物的性能好，耐烧，烟雾少，热效能高，减少了飞灰的排放量，将其投入发电厂再一次进行焚烧，可以和炉渣一起排掉。可以最大程度使生活垃圾、餐厨垃圾、人畜粪便、排水污泥和农林废弃物得到再生利用，基本消除上述各种废弃物原料对环境造成的污染，有利于社会的可持续发展，本发明采用的制备方法成本低廉，简单可行，适宜大规模生产。
61.本发明提供的燃烧物料组合物结构稳定，成型率高达99.8％，此外，利用本发明制备方法制备出的燃烧物料组合物大大提高了燃烧时间，且燃烧热值不低于7000kcal/kg。
62.本发明提供的制备方法不仅提高了工业废弃物的资源利用率，还可以实现飞灰的无害化处理；本发明的制备方法简单，投资和运营成本低，有非常明显的经济效益，适宜推广应用。
63.下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述。
具体实施方式
64.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
65.实施例1
66.一种致密型燃烧物料组合物的制备方法，包括如下步骤：
67.s1：将工业废弃物50kg置入粉碎机中进行粉碎，粉碎后的工业废弃物的粒径不大于30mm；
68.s2：将工业废弃物和飞灰15kg混合均匀后，由螺旋输送机输送至混料仓，然后向混料仓内加入煤沥青1kg、石油沥青2kg和改质沥青4kg，在100℃的温度下搅拌均匀得到混合物；
69.s3：将混合物加至真空挤压机在140mpa的压力下挤压制成型，得到条状的致密型燃烧物料组合物。
70.实施例2
71.一种致密型燃烧物料组合物的制备方法，包括如下步骤：
72.s1：将工业废弃物50kg置入粉碎机中进行粉碎，粉碎后的工业废弃物的粒径不大
于30mm；
73.s2：将工业废弃物和飞灰15kg混合均匀后，由螺旋输送机输送至混料仓，然后向混料仓内加入煤沥青1kg、石油沥青2kg和改质沥青4kg，再向混料仓内加入石灰3kg，在100℃的温度下搅拌均匀得到混合物；
74.s3：将混合物加至真空挤压机在140mpa的压力下挤压制成型，得到条状的致密型燃烧物料组合物。
75.实施例3
76.一种致密型燃烧物料组合物的制备方法，包括如下步骤：
77.s1：将工业废弃物50kg置入粉碎机中进行粉碎，粉碎后的工业废弃物的粒径不大于30mm；
78.s2：将工业废弃物和飞灰15kg混合均匀后，由螺旋输送机输送至混料仓，然后向混料仓内加入煤沥青1kg、石油沥青2kg和改质沥青4kg，再向混料仓内加入石灰3kg和聚丙烯酸酯5kg，在100℃的温度下搅拌均匀得到混合物；
79.s3：将混合物加至真空挤压机在140mpa的压力下挤压制成型，得到条状的致密型燃烧物料组合物。
80.实施例4
81.一种致密型燃烧物料组合物的制备方法，包括如下步骤：
82.s1：将工业废弃物50kg置入粉碎机中进行粉碎，粉碎后的工业废弃物的粒径不大于30mm；
83.s2：将工业废弃物和飞灰15kg混合均匀后，由螺旋输送机输送至混料仓，然后向混料仓内加入煤沥青1kg、石油沥青2kg和改质沥青4kg，再向混料仓内加入石灰3kg和农林废弃料2kg、生活垃圾2kg和厨余垃圾2kg，在100℃的温度下搅拌均匀得到混合物；
84.s3：将混合物加至真空挤压机在140mpa的压力下挤压制成型，得到条状的致密型燃烧物料组合物。
85.实施例5
86.一种致密型燃烧物料组合物的制备方法，包括如下步骤：
87.s1：将工业废弃物50kg置入粉碎机中进行粉碎，粉碎后的工业废弃物的粒径不大于30mm；
88.s2：将工业废弃物和飞灰15kg混合均匀后，由螺旋输送机输送至混料仓，然后向混料仓内加入煤沥青1kg、石油沥青2kg和改质沥青4kg，再向混料仓内加入石灰3kg、聚丙烯酸酯5kg、煤制油下脚料3kg、农林废弃料2kg、生活垃圾2kg和厨余垃圾2kg，在100℃的温度下搅拌均匀得到混合物；
89.s3：将混合物加至真空挤压机在140mpa的压力下挤压制成型，得到条状的致密型燃烧物料组合物。
90.实施例6
91.一种致密型燃烧物料组合物的制备方法，包括如下步骤：
92.s1：将工业废弃物50kg置入粉碎机中进行粉碎，粉碎后的工业废弃物的粒径不大于30mm；
93.s2：将工业废弃物和飞灰15kg混合均匀后，由螺旋输送机输送至混料仓，然后向混
料仓内加入煤沥青1kg、石油沥青2kg和改质沥青4kg，再向混料仓内加入石灰3kg、聚丙烯酸酯5kg、煤制油下脚料3kg、含水量为17％的污泥2kg，农林废弃料2kg、生活垃圾2kg和厨余垃圾2kg，在100℃的温度下搅拌均匀得到混合物；
94.s3：将混合物加至真空挤压机在140mpa的压力下挤压制成型，得到条状的致密型燃烧物料组合物。
95.对比例1
96.一种致密型燃烧物料组合物的制备方法，包括如下步骤：
97.s1：将工业废弃物50kg置入粉碎机中进行粉碎，粉碎后的工业废弃物的粒径不大于30mm；
98.s2：将工业废弃物和飞灰15kg混合均匀后，由螺旋输送机输送至混料仓，然后向混料仓内加入石灰3kg、农林废弃料2kg、生活垃圾2kg和厨余垃圾2kg，在100℃的温度下搅拌均匀得到混合物；
99.s3：将混合物加至真空挤压机在140mpa的压力下挤压制成型，得到条状的致密型燃烧物料组合物。
100.对比例2
101.一种致密型燃烧物料组合物的制备方法，包括如下步骤：
102.s1：将工业废弃物50kg置入粉碎机中进行粉碎，粉碎后的工业废弃物的粒径不大于30mm；
103.s2：将工业废弃物和飞灰15kg混合均匀后，由螺旋输送机输送至混料仓，然后向混料仓内加入农林废弃料2kg、生活垃圾2kg和厨余垃圾2kg，在100℃的温度下搅拌均匀得到混合物；
104.s3：将混合物加至真空挤压机在140mpa的压力下挤压制成型，得到条状的致密型燃烧物料组合物。
105.对比例3
106.一种致密型燃烧物料组合物的制备方法，包括如下步骤：
107.s1：将工业废弃物50kg置入粉碎机中进行粉碎，粉碎后的工业废弃物的粒径不大于30mm；
108.s2：将工业废弃物和飞灰15kg混合均匀后，由螺旋输送机输送至混料仓，然后向混料仓内加入煤沥青1kg、石油沥青2kg、改质沥青4kg以及农林废弃料2kg、生活垃圾2kg和厨余垃圾2kg，在100℃的温度下搅拌均匀得到混合物；
109.s3：将混合物加至真空挤压机在140mpa的压力下挤压制成型，得到条状的致密型燃烧物料组合物。
110.对本发明实施例1-6制得的致密型燃烧物料组合物和对比例1-3中的燃烧物料组合物进行检测，检测结果如表1所示：
111.表1性能测定结果
[0112][0113][0114]
实验例1-6：在实施例2的基础上还分别加入了污泥2kg，且实验例1至实验例6中污泥的含水量分别为1％、5％、10％、15％、18％、20％。
[0115]
对本发明实验例1-6和实施例2制得的致密型燃烧物料组合物进行检测，检测结果如表2所示：
[0116]
表2性能测定结果
[0117][0118]
从表一的测定结果可以看出：通过将实施例4与对比例1、对比例2和对比例3进行比较，本发明制得的燃烧物料组合物具有更高的抗压强度和成型率。这是因为本发明加入石灰和煤沥青、石油沥青和改质沥青时，由于石灰的高空隙率大大提高了石灰的表面积，当与沥青接触时，可以凭借沥青与石灰之间的分子力相互作用形成力学结合，起到了锚固的作用，从而大大了燃烧物料组合物的抗压强度，使燃烧物料组合物具有更高的成型率以避免发生松散或变形。
[0119]
通过将实施例1与对比例2进行比较，本发明制得的燃烧物料组合物具有更高的抗压强度和燃烧热值。这由于沥青具有粘附能力，沥青渗入混合物的孔隙与裂缝中，增加了沥青与混合物的接触面积，提高混合物的粘结力，进而提高了燃烧物料组合物的抗压强度，并且沥青含有的有机物在燃烧时可以放出更高的燃烧热值。
[0120]
而从表二的测定结果可以看出：本发明实验例1至实验例3制得的燃烧物料组合物随着水泥含水量的升高，抗压强度和成型率越来越高。而只有在实验例4和实验例5中水泥含水量在15％-18％的范围内，才能够达到最高的成型率。并且随着水泥含水量的继续升高，实验例6的成型率又有所降低，这是由于污泥中含水量过高，会使混合物变得更稀，从而降低了成型率。而本发明将污泥的含水量控制在合理的范围内，可以更好的粘结混合物，提高了成型率。
[0121]
本发明制备的燃烧物料组合物更加致密，大大提高了燃烧时间，并且其燃烧热值不低于7000kcal/kg，成型率高达99.8％。
[0122]
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围。