[发明专利]多功能、高效合成氨造气型煤粘结剂

说明书

优质无烟煤是我国化肥企业制气的主要原料，由于煤炭综采机械程度的提高，无烟粉煤占无烟煤产量的60％，块煤的供需矛盾日趋紧张。自60年代开始人们着手研究利用煤粉加工成型的型煤造气技术至今方兴未艾，全国化肥系统应用水煤气发生炉和工业燃气发生炉已有万余台，且还在逐年增加，而块煤的价格也成几倍增长，给中小型化肥企业带来很大的经济困难。所以研究以粉煤成型煤取代块煤技术也层出不穷，但型煤的关键技术--粘结剂技术却不甚理想，需要有新的突破。

1.技术领域及其背景

本发明在于提供一种多功能、高效造气型煤粘结剂。是属于煤化工、热工物理等合成技术与加成效应的综合应用技术领域。众所周知，化肥企业目前所用的型煤工艺，一直沿用传统的工艺，存在型煤含碳量低、抗高温强度和热稳定性不够，型煤造气质量不高、残留物含碳量高未充分燃烧、污染严重等问题。其本质原因在于粘结剂组成成分及型煤燃烧机理的掌握。本发明采用新型配伍和金属氧化物组成的粘结剂，用该粘结剂生产的型煤，可以采用地产粉煤资源，达到优质块煤的气化效果，且各化肥企业现有的气化工艺设备不需要改造，既降低了生产成本，又解决长期依靠外省提供优质块煤的紧张局面，为型煤生产提供一个突破性、具有较高科技含量的技术支持。

2.多功能高效粘结剂发明内容

2.1多功能高效粘结剂的组成及其特点

根据合成氨造气块煤的物理特性、化学特性，为使粉煤制成的型煤，达到优质块煤的气化效果，必须研究开发具有煤炭助燃催化效应技术，固硫消烟技术、强抗高温固化技术为一体的“多功能高效造气型煤粘结剂”。该复合粘结剂由抗高温固结强粘结剂+助燃催化剂+固硫消烟剂三种添加剂组成：

2.1.1抗高温固结强粘结剂：能使型煤不仅具有冷机械强度，而且具有惊人的热抗压强度，高温稳定性，并能提高灰熔点等综合功能，采用了有机和无机原料相结合，优势互补来实现的。其原料组成配比是：70％腐植酸+15％钠基硼润土+15％高岭土。

●腐植酸：是一种天然的有机高分子化合物，具有亲水性、离子交换性、分散性、粘结性、耐高温性等功能。

●钠基硼润土：能起碱交换作用、粘结作用，耐高温。

●高岭土：耐酸碱、有粘性、耐高温。

2.1.2助燃催化剂：

是由助燃剂和混合型强氧化剂组成，配比为：助燃催化剂＝60％助燃剂+40％混合型强氧化剂。

●助燃剂：由氯化钠组成，氯化钠不仅有助燃作用而且又能稳定化学反应，避免燃煤在炉中火势忽强忽弱、忽高忽低并有催化碳的功能。

●混合型强氧化剂：由25％高锰酸钾+25％硝酸钠+25％氯酸钾+25％高氯酸钾组成。这些强氧化剂既能在一定温度下对燃煤中的可燃物起催化分解反应，又能随着温度的升高，逐步释放出氧气助燃。

这些强氧化剂的混合使用，使燃煤在进入高温炉膛处于强烈催化分解反应之中，使型煤充分燃烧，这样型煤的中心部位在外层温度作用下，提供碳转化所需的温度，促使型煤内燃烧，实现气化型煤外燃与内燃同时气化，由于采用了内燃烧技术，大幅度降低灰渣含碳量，使煤炭得到充分利用，提高了气化效率。

2.1.3固硫消烟剂：由45％碳酸钾+45％碳酸钠+10％硫酸亚铁组成。碳酸钾能清除烟气中的硫化氢气体；硫酸亚铁是一种助燃消烟剂；碳酸钠在炉内高温下熔融的碳酸钠与燃煤产生的氯化氢、二氧化硫及二氧化氮有害气体发生化学反应，其反应方程式如下：

2HCL+Na₂CO₃＝2NaCL↓+H₂O+CO₂↑

SO₂+Na₂CO₃＝Na₂SO₃↓+CO₂↑

NO₂+Na₂CO₃→NaNO₃↓+CO₂↑

这样，燃烧产生的氯化氢、二氧化硫和氮的氧化物在盐的熔融过程中，以氯化钠、硫酸钠、硝酸钠的形式沉积在炉渣中。

综上述，合成氨造气型煤的粘结剂是采用了有机、无机及多种金属化合物等，通过科学的配伍复合而成的，利用各自特点在型煤燃烧过程形成高温固结、助燃消烟的作用。

2.2“多功能高效粘结剂”干粉综合配比及其溶化操作工艺

2.2.1“多功能高效粘结剂”干粉配比为高强度粘结剂6公斤/吨煤+(助燃剂80％+固硫消烟剂20％)混合料2公斤/吨煤组合而成。

2.2.2“多功能高效粘结剂”干粉溶化操作工艺：