高效燃煤催化剂及其制备方法 【技术领域】
本发明涉及一种燃煤催化剂及制备，特别涉及一种高效燃煤催化剂及其制备方法。
背景技术
煤炭是重要的能源和化工原料，而它又是不可再生的资源。近几年，由于世界性的石油危机和资源枯竭，节能减排已成为许多国家应对资源日趋紧张的当务之急。我国是产煤大国也是消耗煤大国，出产的煤绝大多数用于直接燃烧。但煤在燃烧过程中存在着火困难、燃烧效率低下、环境污染严重等一系列问题，因此提高煤燃烧的效率，降低着火温度，减少环境污染成为我国节能减排工作的重中之重。
除了现在比较常见的改进燃烧设备和工艺外，人们还研究得出使用煤燃烧添加剂也是实现煤高效洁净燃烧的有效措施。催化剂对提高煤的挥发份析出速率、降低着火温度、增大燃烧速度、提高燃烬率等都有着影响。燃煤添加剂既能改善煤的燃烧特性。提高煤的燃烧效率，节约用煤量。又可以减少污染物的排放量，具有十分现实的意义。
煤在受热过程中初始经历水份析出，挥发份析出，同时伴有内部化学反应过程，当温度达到着火温度时，煤内部化学反应的放热量大于散热量，煤开始燃烧。煤粉着火温度越低，燃烧越容易，所以如何降低燃煤着火温度显得尤为重要。中国是世界产煤和用煤大国，每年煤炭用量达几百亿吨，为了使催化剂能有更好的工业应用前景，必须寻找廉价的燃煤催化剂。
以前的发明型专利中主要是研究纯化学物质对煤的催化燃烧作用。考虑到催化剂的实用性和经济性，如何研发出一种廉价的催化剂显得尤为重要。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题是，提供一种廉价的、具有良好工业应用前景的高效燃煤催化剂及其制备方法。为解决技术问题，本发明提供的技术方案是：
提供一种高效燃煤催化剂，由粒径为50um～200um的盐泥、锌渣和钢渣经干法混合而成，各组分重量百分比含量为：盐泥40％～60％、锌渣25％～40％、钢渣10％～30％；
各组分含有的有效成分及有效成分在该组分中的重量百分比含量分别为：
盐泥中，NaCl为15％～25％；
锌渣中，Fe2O3为25％～35％，Fe3O4为25％～35％，ZnO为10％～20％，ZnS为3％～9％；
钢渣中，Fe2O3为15％～25％，Fe3O4为10％～20％，CaO为40％～50％，Al2O3为5％～15％。
本发明进一步提供了制备前述高效燃煤催化剂的方法，包括步骤：
(1)将所述盐泥、锌渣和钢渣分别置于球磨机中粉碎，磨至粒径为50um～200um；
(2)将盐泥、锌渣和钢渣的粉末按所述比例混合均匀。
本发明还提供了另一种制备前述高效燃煤催化剂的方法，包括步骤：将所述盐泥、锌渣和钢渣按所述比例加入球磨机中粉碎，磨至粒径为50um～200um。
本发明的实现基于下述原理：
煤燃烧催化机理大致上分为两种，第一种为氧传递学说，认为加热条件下，催化剂首先还原成金属，金属吸附氧气，得到金属氧化物，金属处于氧化还原的循环中，加快了氧气的扩散。第二种为电子转移学说，认为金属离子嵌入碳晶格内部，碳表面电子结构发生变化，并作为电子给予体，通过电荷迁移加速部分反应步骤。催化剂的助燃效果取决于其所含物质。从化学成分上看，燃煤催化剂可以被分为：碱土金属、碱金属、稀土和过渡金属的氧化物、氢氧化物及其盐类，如K2CO3、FeCl3、FeCl2、Na2CO3、Ca(OH)2、CaO、NaCl、K2MnO3和Fe2O3等。
因此，本发明的有益效果是：
本发明以工业废弃物为原料的燃煤催化剂，能较大幅度的提高煤的挥发份析出速率、降低煤的着火温度、增大煤燃烧速度。本发明不仅能将废弃物资源化利用，具有节能环保的特点，而且廉价高效，有着良好的工业应用前景。
在应用本发明中的催化剂后，不但能有效节约煤炭使用量，并且提高煤燃烧值，增加了煤炭的燃烬率，特别是降低了低挥发份无烟煤着火温度，改善了低挥发份无烟煤不易着火的不足，从而大大改善了煤炭的使用。
【具体实施方式】
下面结合具体实施方式对本发明进一步详细描述：
本应用实例中，盐泥取自山东海化股份有限公司纯碱厂，锌渣取自中金岭南丹霞冶炼厂，钢渣取自莱钢、首钢炼钢所剩下的转炉渣，均为工业废弃物，其成本可以忽略不计。
本发明中的高效燃煤催化剂，由粒径为150um～200um的盐泥、锌渣和钢渣经干法混合而成，各组分重量百分比含量为：盐泥40％～60％、锌渣25％～40％、钢渣10％～30％；
各组分含有的有效成分及有效成分在该组分中的重量百分比含量分别为：盐泥中，NaCl为15％～25％；锌渣中，Fe2O3为25％～35％，Fe3O4为25％～35％，ZnO为10％～20％，ZnS为3％～9％；钢渣中，Fe2O3为15％～25％，Fe3O4为10％～20％，CaO为40％～50％，Al2O3为5％～15％。
本应用实例中，高效燃煤催化剂的制备可通过下述方式实现：(1)将所述盐泥、锌渣和钢渣分别置于球磨机中粉碎，磨至粒径为50um～200um；(2)将盐泥、锌渣和钢渣的粉末按所述比例混合均匀，得到催化剂。
当然，也可以采用更加简化的制备方式：将盐泥、锌渣和钢渣按所述比例加入球磨机中粉碎，磨至粒径为50um～200um，得到催化剂。
表1中为各具体实施例的相关数据。
表1：
实施例 号序号 盐泥在催化剂中 的重量百分比 (％) 锌渣在催化剂中的重量百分比 (％) 钢渣在催化剂中的重量百分比 (％) 催化剂1 40 (在盐泥中，NaCl 为25％) 40 (在锌渣中，Fe2O3为35％，Fe3O4为 27％，ZnO为18％，ZnS为9％) 20 (在钢渣中，Fe2O3为15％，Fe3O4为 20％，CaO为50％，Al2O3为15％) 催化剂2 45 (在盐泥中，NaCl 为21％) 25 (在锌渣中，Fe2O3为25％，Fe3O4为 25％，ZnO为10％，ZnS为7％) 30 (在钢渣中，Fe2O3为25％，Fe3O4为 15％，CaO为40％，Al2O3为5％) 催化剂3 60 (在盐泥中，NaCl 15％) 30 (在锌渣中，Fe2O3为31％，Fe3O4为 35％，ZnO为20％，ZnS为3％) 10 (在钢渣中，Fe2O3为18％，Fe3O4为 10％，CaO为43％，Al2O3为7％)
催化剂的应用实例：
将3种催化剂按照0.2％，0.5％，1％和2％的质量比例与云贵无烟煤和福建无烟煤均匀混合，进行热天平试验，从而得出加入催化剂对两种无烟煤着火温度的影响。
下面各表中为各具体实施例的相关数据。
催化剂1 比例 0(无催化剂) 0.2％ 0.5％ 1％ 2％ 云贵无烟煤 着火温度 549 535 528 526 525 福建无烟煤 着火温度 597 590 585 582 580 催化剂2 比例 0(无催化剂) 0.2％ 0.5％ 1％ 2％ 云贵无烟煤 着火温度 549 531 524 522 520 福建无烟煤 着火温度 597 587 585 580 577
催化剂3 比例 0(无催化剂) 0.2％ 0.5％ 1％ 2％ 云贵无烟煤 着火温度 549 540 535 532 525 福建无烟煤 着火温度 597 595 591 585 580
最后，以上公布的仅是本发明的具体实施例。本领域的普通技术人员能从本发明公开地内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。