一种水泥窑用燃煤助燃剂及其制备方法与流程

本发明属于材料，具体涉及一种水泥窑用燃煤助燃剂及其制备方法。

背景技术：

1、燃煤助燃剂的研究一直都是国内外科学工作者关注的重点，国内外的研究始于上世纪70年代末，煤的燃烧反应所需的活化能相对较高，致使其燃烧不充分。为提升煤的燃烧效率，除了改进燃烧设备和工艺外，使用煤助燃剂也是实现高效燃烧的有效措施。近年来，研究和实践应用表明，锅炉燃煤加入燃煤助燃剂可以提升燃烧效率。但这些助燃剂有可能会对水泥的生产过程或其性能产生不利影响，故不能被水泥窑直接使用。

2、而且，现有助燃剂因氯、镁等离子含量超标，在水泥工业的推广受到限制；其次，对现代新型干法水泥工艺条件下的燃煤助燃剂研究很少；开发水泥工业煤燃煤助燃剂可以提高煤的利用率、减少碳排放，特别是煤价高企下对达到降本增效具有长远的战略性意义。

3、目前，我国是世界上最大的锰生产国，锰产量约占世界总产量的98％。我国基本采用电解硫酸锰工艺来生产金属锰，大量金属锰的电解生产必然带来更多的锰渣。由于近年来对锰矿资源的滥采乱挖，造成了锰矿品位的日益降低，现每生产1t金属锰将会产生8-9t的锰渣。因此对锰渣的处理和二次利用也是研究重点。

技术实现思路

1、考虑到现有助燃剂大多适用于锅炉、发电等领域，可能会对水泥的生产过程或其性能产生不利影响并且成本较高等问题。本发明目的在于提供一种基于改性锰渣废液且适用于水泥窑的燃煤助燃剂，通过利用改性锰渣废液、分散剂等物质来提升煤的燃烧效率、减少碳排放，而且对水泥的生产过程或其性能无不利影响，同时将锰渣改性处理时产生的废液进行无害化处理和二次应用。

2、为达到上述目的，采用技术方案如下：

3、一种水泥窑用燃煤助燃剂，其组成按质量百分数计如下：

4、改性锰渣废液40-60％，表面活性剂1-3％，助磨分散剂20-30％，其余为水。

5、按上述方案，所述表面活性剂包括但不限于脂肪酸山梨坦、聚山梨酯、十二烷基苯磺酸钠、木质素磺酸钠中一种或任意混合。

6、按上述方案，所述助磨分散剂为甘油、二乙二醇、三异丙醇胺的混合物；甘油、二乙二醇、三异丙醇胺的质量比为(1.5-2)：(0.5-1)：1。

7、按上述方案，所述改性锰渣废液的制备方法包括以下步骤：

8、锰渣于有机酸溶液中处理后，再于na2so4溶液中处理后过滤，所得滤液为改性锰渣废液。

9、按上述方案，所述锰渣与所述有机酸溶液的料液比为1：(2-3)；所述有机酸溶液的浓度为0.2-0.4mol/l。

10、按上述方案，所述锰渣与所述na2so4溶液的料液比为1：(5-8)；所述na2so4溶液的浓度为0.1-0.2mol/l。

11、按上述方案，所述有机酸包括但不限于乙酸、草酸、柠檬酸、苯甲酸、丁二酸中一种或任意混合。

12、按上述方案，所述锰渣为电解锰生产过程中锰矿石产生的废渣。其中含有sio2、so3、cao、fe2o3、al2o3、mgo、mno，还含有少量重金属盐。

13、上述水泥窑用燃煤助燃剂的制备方法，包括以下步骤：

14、将表面活性剂、助磨分散剂和水加入改性锰渣废液中，充分均匀搅拌后静置，即得水泥窑用燃煤助燃剂。

15、上述燃煤助燃剂在水泥窑中的应用，包括以下步骤：

16、将上述燃煤助燃剂在煤块粉磨前喷洒到传送带上的煤块上，用量为煤掺量的0.05％-0.1％。

17、相对于现有技术，本发明有益效果如下：

18、锰渣在有机酸溶液中进行酸洗，一方面使锰渣中的不溶性金属al3+、ca2+、mn2+等在有机酸中，转化为可溶性盐，使锰渣变为多孔状，加入na2so4溶液后搅拌，使na+与锰渣中的一些较大的阳离子如ca2+、al3+发生了离子交换，从而进一步增大锰渣粉比表面积，提高吸附效果，同时可以锰渣中的不溶性金属ca2+、mn2+等转化。最后得到了改性锰渣废液中含有大量的na+、al3+、ca2+、mn2+等碱金属离子，这些离子在煤燃烧时根据“氧传递理论”提升燃烧效率。同时助燃剂成分里面改性锰渣废液中残余的有机酸可改变煤样表面活化能加速其燃烧。并且改性锰渣废液的水泥窑用燃煤助燃剂所有组分中没有引入传统助燃剂常用的氯离子等对水泥质量有影响的有害离子，更加适用于水泥的生产过程。

19、经过改性处理后的锰渣含有的金属氧化物被溶解，形成多孔状，使得锰渣中更多的羟基暴露，这些羟基或水分子与重金属离子形成稳定的配离子，羟基或水分子作为配位体，重金属离子作为中心离子，形成络合吸附，可以做到吸附工业废水中重金属，因此其可作为重金属吸附处理材料进行二次应用。

20、表面活性剂的分子会被吸附在油-水两相的界面上，而将极性基团插入水中，非极性部分则进入油中，在界面定向排列，这在油-水相之间产生拉力，使油-水的界面张力降低，使得整个助燃剂均匀稳定。

21、助磨分散剂可以附着于煤颗粒表面，使颗粒间摩擦和黏附力降低，使煤粉更分散与空气接触面积更大。其作为油相，而废液作为水相，经表面活性剂作用使整个助燃剂内部稳定，不易分层沉淀。

22、整个阶段做到了对锰渣和处理过程中产生的废液全部无害化二次利用，达到“以废治废”的目的，具有良好的经济和环保效益，实现真正的绿色环保。

技术特征：

1.一种水泥窑用燃煤助燃剂，其特征在于组成按质量百分数计如下：

2.如权利要求1所述水泥窑用燃煤助燃剂，其特征在于所述表面活性剂包括但不限于脂肪酸山梨坦、聚山梨酯、十二烷基苯磺酸钠、木质素磺酸钠中一种或任意混合。

3.如权利要求1所述水泥窑用燃煤助燃剂，其特征在于所述助磨分散剂为甘油、二乙二醇、三异丙醇胺的混合物；甘油、二乙二醇、三异丙醇胺的质量比为(1.5-2)：(0.5-1)：1。

4.如权利要求1所述水泥窑用燃煤助燃剂，其特征在于所述改性锰渣废液的制备方法包括以下步骤：

5.如权利要求4所述水泥窑用燃煤助燃剂，其特征在于所述锰渣与所述有机酸溶液的料液比为1：(2-3)；所述有机酸溶液的浓度为0.2-0.4mol/l。

6.如权利要求4所述水泥窑用燃煤助燃剂，其特征在于所述锰渣与所述na2so4溶液的料液比为1：(5-8)；所述na2so4溶液的浓度为0.1-0.2mol/l。

7.如权利要求4所述水泥窑用燃煤助燃剂，其特征在于所述有机酸包括但不限于乙酸、草酸、柠檬酸、苯甲酸、丁二酸中一种或任意混合。

8.如权利要求4所述水泥窑用燃煤助燃剂，其特征在于所述锰渣为电解锰生产过程中锰矿石产生的废渣。其中含有sio2、so3、cao、fe2o3、al2o3、mgo、mno，还含有少量重金属盐。

9.权利要求1所述水泥窑用燃煤助燃剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

10.权利要求1所述燃煤助燃剂在水泥窑中的应用，其特征在于包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种水泥窑用燃煤助燃剂，组成按质量百分数计如下：改性锰渣废液40‑60％，表面活性剂1‑3％，助磨分散剂20‑30％，其余为水；所述表面活性剂包括但不限于脂肪酸山梨坦、聚山梨酯、十二烷基苯磺酸钠、木质素磺酸钠中一种或任意混合；所述助磨分散剂为甘油、二乙二醇、三异丙醇胺的混合物；甘油、二乙二醇、三异丙醇胺的质量比为(1.5‑2)：(0.5‑1)：1；将锰渣于有机酸溶液中处理后，再于Na2SO4溶液中处理后过滤，所得滤液为改性锰渣废液；本发明通过利用改性锰渣废液、分散剂等物质来提升煤的燃烧效率、减少碳排放，而且对水泥的生产过程或其性能无不利影响，同时将锰渣改性处理时产生的废液进行无害化处理和二次应用。

技术研发人员：李叶青,彭程康琰,刘书程,余松柏,王可葳
受保护的技术使用者：华新水泥股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15