[发明专利]一种高效燃煤节能助燃剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高效燃煤节能助燃剂，特别是涉及一种含有类似钙钛矿 型复合氧化物的高效燃煤节能助燃剂。

背景技术

国内燃煤助燃剂产品大都采用助氧燃烧的技术原理，通常以氯化钠、高 锰酸钾、硝酸钠、硝酸钡、氧化钙等作为煤炭助燃剂原料。比如申请号为 93109398.8的专利文献公开了一种高效除烟节煤助燃剂，以1-96％的氯化钠、 1-96％的尿素、1-96％的高锰酸钾、1-96％的碳酸钾和1-96％的碳酸钠组成； 申请号为97105154.2的专利文献公开了一种煤炭助燃剂，以硼泥、石灰石、 铝矾土、碳酸钠、氯化钠、植物碎屑、电石灰、二氧化锰等为原料，其添加 量为煤重的2-3％。在这些原料中，氯化钠虽然是中性，但里面有许多钠离子 和氯离子，长期使用会腐蚀金属，降低锅炉使用寿；硝酸盐为危险化学品， 在存储、运输和使用过程中易燃易爆，而且硝酸盐在作为煤炭助燃剂使用时 易产生有毒的氮氧化物，污染空气。另外，这些煤用助燃剂不仅添加量过大 (添加比例为2-3％)，成本高，而且仅适用于小型锅炉(如35吨以下普通锅 炉)，对大、中型工业锅炉没有明显的节能效果。现有的煤炭助燃剂难以实现 煤炭的清洁燃烧，不能达到节能环保的良好效果，满足不了当前国家洁净煤 技术的要求。

发明内容

本发明的第一个目的是提供了一种用于制备高效燃煤节能助燃剂的类似 钙钛矿型复合氧化物。

本发明的第二个目的是提供了上述类似钙钛矿型复合氧化物的制备方 法。

本发明的第三个目的是提供了一种高效燃煤节能助燃剂。

本发明还第四个目的是提供了上述高效燃煤节能助燃剂的制备方法。

本发明提供的一种用于制备高效燃煤节能助燃剂的类似钙钛矿型复合氧 化物，其组份及重量百分含量为：氧化锌40-60％、二氧化锰40—60％，其优 选重量百分含量为氧化锌50％和二氧化锰50％；其中二氧化锰可以由按1：1 的重量比秤取的KMnO₄和MnCl₂·4H₂O，常温下置于容器中充分研磨20-50 分钟，发生固相反应制得。上述类似钙钛矿型复合氧化物的制备方法包括以 下步骤：

a.按以下重量百分比秤取原料：氧化锌40-60％、二氧化锰40—60％；

b.研磨：将步骤a中秤取的氧化锌和二氧化锰混合，研磨1-3小时；

c.浸渍干燥：将步骤b研磨后的混合物置于恒温水中，水浴20-30小时， 恒温水温度范围控制在60-80℃之间的任一温度，优选温度为70℃，水浴后 蒸干；

d.焙烧：将步骤c蒸干后的混合物在600-800℃下焙烧2-4小时，冷却后 得到所述的类似钙钛矿型复合氧化物。

钙钛矿型结构物质是一种含金属元素(A位)的复合氧化物，其中B位为过 渡金属离子的结构，常具有较高的氧化和还原活性。标准钙钛矿结构中，A²⁺和O^2-离子共同构成近似立方密堆积，A离子有12个氧配位，氧离子同时有属 于8个BO₆八面体共享角，每个氧离子有6个阳离子(4A～2B)连接，B²⁺离子 有6个氧配位，占据着由氧离子形成的全部氧八面体空隙。金属元素(A)很少直 接作为活性点起催化作用，大多数只是作为晶体稳定点阵的组成部分，间接地 发挥作用。过渡金属元素二氧化锰占据B位置，使该催化剂保持定比。此时占 据A位置的金属元素子之间可以互相取代，当被一部分原子价小的稀土元素取 代时，性质就会发生变化。外界氧首先在催化剂与煤粒表面以物理或化学方式 发生吸附，之后催化剂与氧以及煤粒之间发生氧化—还原反应。由于氧化—还 原反应实质上就是电荷(氧离子)的转移，氧离子的流动产生空穴。在未出现 空穴前，整个燃烧体系中氧离子是不能流动的，一旦有空穴出现，邻近的氧离 子就能向空穴流动，下一个氧离子也会向新空穴流动。这样就形成了氧离子在 整个催化剂与煤粒之间的传递，帮助煤粒实现了完全燃烧。标准钙钛矿中A或 B位被其它金属离子取代或部分取代后可合成各种类似钙钛矿型复合氧化物， 形成阴离子缺陷或不同价态的B位离子，是一类性能优异、用途广泛的新型功 能材料。本发明所述的类似钙钛矿型复合氧化物中，B位置是金属锰元素，A 位置是金属锌元素。