一种清洁燃料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种清洁燃料，由以下组分组成：65wt％～85wt％的煤矸石，12wt％～30wt％的农业秸秆，1wt％～2wt％的生石灰，2wt％～5wt％的粘合剂。本发明专利技术还公开了上述清洁燃料的制备方法，包括破碎、混合、成型和干燥的步骤。本发明专利技术清洁燃料利用大量的矿山固体废弃物和农业秸秆，在减少固体废弃物生态影响的同时进行合理的资源化利用，该清洁燃料可以减少有害元素的排放，有着良好的环保效益和社会经济效益。

Clean fuel and preparation method thereof

The invention provides a clean fuel consisting of 65wt%-85wt% coal gangue, 12wt%-30wt% agricultural straw, 1wt%-2wt% quicklime and 2wt%-5wt% adhesive. The invention also discloses the preparation method of the clean fuel, including the steps of crushing, mixing, molding and drying. The clean fuel of the invention utilizes a large number of mine solid waste and agricultural straw, reduces the ecological impact of the solid waste and makes rational resource utilization. The clean fuel can reduce the emission of harmful elements, and has good environmental protection benefit and social economic benefit.

【技术实现步骤摘要】
一种清洁燃料及其制备方法
本专利技术涉及固体废弃物资源利用
，尤其涉及一种清洁燃料及其制备方法。
技术介绍
煤矸石是煤炭掘进、开采和洗选加工过程中排出的低热值高灰分的固体废弃物，约占原煤产量的10～15％，是我国主要的工业固体废物。我国煤矸石大多就地堆放，由此造成了一系列自燃效应、占地效应、结构侵蚀效应、稳定效应和污染效应。由于煤矸石有一定的发热量，对其进行能源化利用是减少其生态环境影响并创造经济社会效益的有效方式。近年来，基于循环经济和节能降耗的国家战略，对这些低热值燃料的再利用已成为国家的一项长期目标。然而，与常规电厂燃煤相比，这些低热值燃料具有高灰分、矿物赋存方式复杂等特点，炉内灰沉积(结渣、腐蚀、沾污)和颗粒物排放倾向较大。同时，这些低热值燃料中含有较多种类和较高含量的敏感性微量元素(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb、Se、Zn等)，这些敏感性微量元素可在高温作用下析出而造成区域环境问题。因此，寻找一种新型的安全环保的资源化利用方式具有迫切性。农业秸秆是我国主要的农业固体废弃物，目前农业秸秆的主要处理方式为就地焚烧。然而，农业秸秆的就地焚烧会带来一系列社会和环境影响，如产生大量的颗粒物、NOx和SO2等大气污染物；改变土壤物理结构，造成农田板结贫瘠；引发火灾；减低能见度，造成交通安全隐患。因此，对农业秸秆的合理再利用也是当前社会亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于提供一种清洁燃料，该清洁燃料可抑制有害元素的排放，实现了废弃物的资源化再利用。有鉴于此，本申请提供了一种清洁燃料，由以下组分组成：优选的，所述农业秸秆选自玉米秸秆、小麦秸秆、花生秸秆、黄豆秸秆和木屑中的一种或多种。优选的，所述煤矸石的发热量大于10MJ/kg。优选的，所述煤矸石的理化性质为：灰分：50～60wt％％；挥发分：13～20wt％；固定碳：30～40wt％；碳含量：45～64wt％；氧含量：6～14wt％；氢含量：1～5wt％。优选的，所述煤矸石的灰分中包括：50～70wt％的SiO2，13～35wt％的Al2O3，2～8wt％的Fe2O3，0.2～5wt％的CaO，0.1～3wt％的MgO，0～1wt％的Na2O，0～1wt％的K2O。优选的，所述农业秸秆的理化性质为：灰分：5～15wt％；挥发分：65～80wt％；固定碳：15～20wt％；碳含量：35～45wt％；氧含量：35～50wt％；氢含量：5～8wt％。优选的，所述农业秸秆的灰分中包括：5～55wt％的SiO2，2～10wt％的Al2O3，0.5～5wt％的Fe2O3，4～30wt％的CaO，3～12wt％的MgO，2～7wt％的Na2O，5～30wt％的K2O。优选的，所述生石灰中氧化钙的含量为65wt％～85wt％。本申请还提供了上述方案所述的清洁燃料的制备方法，包括以下步骤：A)将粉碎后的煤矸石、粉碎后的农业秸秆、粉碎后的生石灰与粘合剂在水中混合，得到初始混合物；B)将所述初始混合物成型后干燥，得到清洁燃料。优选的，所述粉碎后的煤矸石的粒径＜2mm，所述粉碎后的生石灰的粒径＜2mm，所述粉碎后的农业秸秆的粒径为5～20mm。本申请提供了一种清洁燃料，其包括：煤矸石、农业秸秆、生石灰与粘合剂；上述清洁燃料中农业秸秆中含有高含量的Ca、Na和K元素，上述元素可有效的抑制有害元素(As、Se、Hg、Pb和Sb等)的排放；同时，农业秸秆和煤矸石混合燃烧，既可以解决煤矸石起火温度高的问题，又可以解决农业秸秆发热量有限的问题，生石灰还可控制S和有害元素的排放；因此，利用煤矸石、农业秸秆和生石灰作为固体清洁燃料，既可控制有害元素的排放，还可变废为宝，实现废弃物的资源化再利用。附图说明图1为本专利技术制备清洁燃料的流程示意图；图2为本专利技术实施例1制备的清洁燃料燃烧过程中的热力学行为曲线图；图3为本专利技术实施例1制备的清洁燃料燃烧过程中有害元素的挥发率柱形图。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。针对现有技术中煤矸石与农业秸秆任意堆放，影响环境的问题，本专利技术实施例公开了一种清洁燃料，该清洁燃料在实现煤矸石与农业秸秆资源再利用的同时还可抑制有害元素的排放，具体的，所述清洁燃料，由以下组分组成：在本申请提供的清洁燃料中，煤矸石作为基本组分，其与农业秸秆混合，既可解决煤矸石起火温度高的问题，又可解决农业秸秆发热量有限的问题；进一步的，农业秸秆中含有的Ca、Na和K等碱土元素对煤矸石中有害元素(As、Se、Hg、Pb以及Sb等)的挥发有极大的抑制作用，因此煤矸石与农业秸秆混合还可减少有害元素的排放。本申请所述煤矸石并不是现有技术中所有的煤矸石均可，其发热量需大于10MJ/kg；具体的，其理化性质为：灰分：50～60wt％％；挥发分：13～20wt％；固定碳：30～40wt％；碳含量：45～64wt％；氧含量：6～14wt％；氢含量：1～5wt％；其中灰分中包括：50～70wt％的SiO2，13～35wt％的Al2O3，2～8wt％的Fe2O3，0.2～5wt％的CaO，0.1～3wt％的MgO，0～1％的Na2O，0～1wt％的K2O。上述发热量与理化性质的煤矸石有利于清洁燃料的燃烧。本申请中所述煤矸石的含量为65wt％～85wt％；在具体实施例中，所述煤矸石的含量为68wt％～82wt％；更具体的，所述煤矸石的含量为70wt％～80wt％。所述煤矸石是清洁燃料的主要组成，其含量过高，则导致农业秸秆的减少，从而影响该清洁燃料的点火性能；所述煤矸石含量过低，则影响清洁燃料的热值。所述农业秸秆具体选自玉米秸秆、小麦秸秆、农业秸秆、黄豆秸秆和木屑中的一种或多种。农业秸秆中含有高含量的Ca、Na和K元素，这些元素的存在可有效的抑制有害元素(As、Se、Hg、Pb和Sb等)的排放。本申请所述农业秸秆要求具有一定的理化性质，以满足使用需求，具体的：灰分：5～15wt％；挥发分：65～80wt％；固定碳：15～20wt％；碳含量：35～45wt％；氧含量：35～50wt％；氢含量：5～8wt％；其中，灰分中包括：5～55wt％的SiO2，2～10wt％的Al2O3，0.5～5wt％的Fe2O3，4～30wt％的CaO，3～12wt％的MgO，2～7wt％的Na2O，5～30wt％的K2O。本申请中所述农业秸秆的含量为12wt％～30wt％，在具体实施例中，所述农业秸秆的含量为18wt％～28wt％，更具体的，所述农业秸秆的含量可为20～25wt％。所述农业秸秆可有效地改善清洁燃料的点火性能，同时抑制有害元素的排放，因此，所述农业秸秆的含量不可过低，但当其含量过高时，则燃烧热值有限。在本申请中，所述清洁燃料中还包括生石灰，具体的，所述生石灰中氧化钙的含量为65wt％～85wt％。所述生石灰可以控制硫化物和有害元素的排放。在具体实施例中，所述生石灰的含量为1wt％～2wt％；所述生石灰的含量过低，则不利于有害物质的控制。为了实现清洁燃料的有效利用，所述清洁燃料中还包括粘合剂，所述粘合剂为本领域技术人员熟知的粘合剂，示例的，所述粘合剂选自黏土。所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种清洁燃料，由以下组分组成：

【技术特征摘要】
1.一种清洁燃料，由以下组分组成：2.根据权利要求1所述的清洁燃料，其特征在于，所述农业秸秆选自玉米秸秆、小麦秸秆、花生秸秆、黄豆秸秆和木屑中的一种或多种。3.根据权利要求1或2所述的清洁燃料，其特征在于，所述煤矸石的发热量大于10MJ/kg。4.根据权利要求3所述的清洁燃料，其特征在于，所述煤矸石的理化性质为：灰分：50～60wt％％；挥发分：13～20wt％；固定碳：30～40wt％；碳含量：45～64wt％；氧含量：6～14wt％；氢含量：1～5wt％。5.根据权利要求4所述的清洁燃料，其特征在于，所述煤矸石的灰分中包括：50～70wt％的SiO2，13～35wt％的Al2O3，2～8wt％的Fe2O3，0.2～5wt％的CaO，0.1～3wt％的MgO，0～1wt％的Na2O，0～1wt％的K2O。6.根据权利要求1或2所述的清洁燃料，其特征在于，所述农业秸秆的理化性质为：灰分：5～15wt％；挥发分...

【专利技术属性】
技术研发人员：周春财，刘桂建，魏勇，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34