[发明专利]煤矸石生物质固体成型燃料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种固体燃料，特别涉及一种与煤矸石无害化及资源化利用有 关的煤矸石生物质固体成型燃料及其制备方法。

背景技术

煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与 煤层伴生的一种含碳量较低，比煤坚硬的黑灰色岩石，是碳质、泥质页岩的混 合物，具有较低的发热值。一般含碳20％-30％，其主要成分是Al₂O₃、SiO₂，另外 还含有数量不等的Fe₂O₃、CaO、MgO、Na₂O、K₂O、P₂O₅、SO₃和微量稀有元素(镓、 钒、钛、钴)。

从煤炭开采来看，中国每年生产1亿煤炭，排放矸石1400万吨左右；从煤 炭洗选加工来看，每洗选1亿吨炼焦煤，排放矸石量2000万吨，每洗1亿动力 煤，排放矸石量1500万吨。2005年，国内各类煤矿生产煤炭1045亿吨，洗煤 385亿吨，排放矸石量19-20亿吨。因而，全国国有煤矿现有矸石山1500余座， 堆积量30亿吨以上(占中国工业固体废物排放总量的40％以上)。

煤矸石的大量排放，不仅压占土地，影响生态环境，矸石淋溶水将污染周 围土壤和地下水，而且煤矸石中含有一定的可燃物，在适宜的条件下会发生自 然，排放二氧化碳、氮氧化物和烟尘等有害气体污染大气环境，影响矿区居民 的身体健康。如辽宁本溪矿区曾发生过因矸石自燃造成人员中毒死亡的事故。

保护环境是中国的基本国策，随着国家环保执法力度的不断加大，人们对 环境质量要求的提高，解决煤矸石污染环境问题显得越来越突出。

目前我国各地的煤矸石主要被用于生产：矸石水泥、混凝土的轻质骨料、 耐火砖等建筑材料，制作结晶氯化铝、水玻璃等化工产品以及提取贵重稀有金 属，也有的被用作废料，这些利用方式，虽然也利用了煤矸石的主要成分，达 到了变废为宝的目的，却浪费了煤矸石中的有效热成分。

相比之下，将煤矸石用于发电才是充分考虑了热成分的利用，目前我国已 用沸腾炉燃烧洗中煤和洗矸的混合物(发热量每公斤约2000大卡)发电。炉渣 可生产炉渣砖和炉渣水泥。日本有10多座这种电厂；所用中煤和矸石的混合物， 一般每公斤发热量为3500大卡；火力不足时，用重油助燃。德意志联邦共和国 和荷兰把煤矿和选煤厂建在一起，以利用中煤、煤泥和煤矸石发电。

“十一五”期间，中国煤炭工业将大力发展循环经济，按照减量化、再利 用、再循环的原则，重点治理和利用煤矸石、矿井水和粉煤灰。2010年，煤矸 石综合利用量3.9亿吨以上，利用率达到70％以上。其中，煤矸石等低热值燃料 电厂利用2亿吨；煤矸石砖利用0.9亿吨；煤矸石复垦造田筑路和井下充填消 纳1亿吨以上。产生矿井水50亿立方米，利用36亿立方米，利用率达到70％。

我们通过对四川威远、华蓥、领水、旺苍等地堆积的煤矸石进行取样分析 的结构表明，最高弹筒发热量达到18.36MJ/kg，折合燃烧热值为4291大卡/公 斤，实际上是较好的煤炭，说明在过去的开采岁月里，浪费是十分严重的，最 低值为2.36MJ/kg，5个样品平均，弹筒发热量为10.62MJ/kg，折合燃烧值为 2539大卡/公斤。

通过取样分析，我们还得到西昌紫茎泽兰的弹筒发热量为12.29MJ/kg，折 合燃烧热值2939大卡/公斤，金堂食用菌菌渣为2755大卡/kg，邻水食用菌菌 渣为3747大卡/公斤。

发明内容

针对上述不足，本发明的目的在于提供一种煤矸石生物质固体成型燃料及 其制备方法，能充分发挥各地煤矸石的热值资源，将燃烧热值高于2000大卡以 上的煤矸石粉碎后，通过添加一定比例的农业有机废弃物、助燃剂、粘合剂， 采用成型机械，直接生产成燃烧值稳定的生物质固体成形燃料，可作锅炉、灶 具以及其他燃烧装置的燃料。

为了达到上述目的：本发明采用了以下技术方案：一种煤矸石生物质固体成型 燃料，按重量百分比该固体成型燃料由以下组分组成：

燃烧热值高于2000大卡的煤矸石：40-85％

农业有机废弃物：10-50％

助燃剂：1-5％

粘合剂：1-5％