一种提高碳质还原剂煤活性的制剂及制备方法和使用方法技术

本发明专利技术公开了一种提高碳质还原剂煤活性的制剂及其制备方法和使用方法，属于碳质还原剂煤活性提升的添加剂的制备技术领域。该制剂是由氢氧化钠、碳酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚和水制备而成，该制剂能够提高碳质还原剂煤的过程活性与最终活性，使之满足工业硅的生产需要。使之满足工业硅的生产需要。

【技术实现步骤摘要】
一种提高碳质还原剂煤活性的制剂及制备方法和使用方法


[0001]本专利技术属于碳质还原剂煤活性提升的添加剂的制备
，具体涉及一种提高碳质还原剂煤活性的制剂及其制备方法和使用方法。

技术介绍

[0002]在工业硅生产过程中，原材料碳质还原剂煤在矿热炉内发生如下反应：
[0003]SiO(g)+2C(s)＝SiC(s)+CO(g)
[0004]上述反应的进程取决于煤中的碳与SiO气体的反应能力，即煤的反应活性，该活性性质决定着工业硅矿热炉运行指标的优劣、硅回收率的高低及产能的大小，在工业硅的生产过程中起着及其重要的作用。
[0005]近年来，国内市场上在售的可用于工业硅生产的碳质还原剂煤的活性指标呈下降趋势。如下表所示：
[0006]2021年之前市场煤活性数据
[0007][0008]2021年至今市场煤活性数据
[0009][0010]根据现有公开统计，现售的碳质还原剂煤与之前相比，在同样的1050℃条件下活性值与之前的98％相比下降至69％，1300℃时的最终活性值与之前的100％相比下降至98％，导致其在工业硅矿热炉内不能在最佳的温度区间内进行完全反应。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的在于提供一种提高碳质还原剂煤活性的制剂，该制剂是由氢氧化钠、碳酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚和水制备而成，该制剂能够提高碳质还原剂煤的过程活性与最终活性，使之满足工业硅的生产需要。
[0012]本专利技术通过以下技术方案实现：
[0013]一种提高碳质还原剂煤活性的制剂，所述制剂主要由以下质量份数的原料制备得到：
[0014]碳酸钠10
‑
16wt％，氢氧化钠3
‑
5wt％，壬基酚聚氧乙烯醚1
‑
3wt％，余量为溶剂。
[0015]上述该提高碳质还原剂煤活性的制剂中，碳酸钠：提高还原剂煤的反应活性；氢氧化钠对还原剂煤表面起着侵蚀开槽的作用，增加煤表面的气化反应面积；壬基酚聚氧乙烯醚：增加抑制碳酸钠溶液与氢氧化钠溶液混合时泡沫的产生率，同时增加两种溶液的相融性。其反应原理为：
①
由于碱金属具有较强的流动性，在升温过程中，钠在还原剂煤表面发生迁移，过程中与还原剂煤中含氧官能团生成具有催化作用的含钠组分，增加还原剂煤的反应活性；
②
碳酸钠在还原剂煤表面形成碳活性点位数与气化活性中心；
③
氢氧化钠的添加对还原剂煤在热解过程中孔隙结构的发展具有促进作用，增加还原剂煤表面与SiO的气化反应面积，从而增加了其活性。
[0016]上述对于各原料的组配及配比模式，目的是：
①
碳酸钠存在饱和添加量，过低时只形成较少的还原剂煤表面碳活性点位数与气化活性中心，过高时催化剂相互堆积引发分散性降低不再增加煤中碳活性点位数与气化活性中心，从而使反应活性下降。
②
过多的碳酸钠会堵塞还原剂煤的内部孔隙结构，抑制了SiO和还原剂煤表面的充分接触从而使SiO与碳活性位的有效接触面积减小，降低其反应活性。
③
添加过多的氢氧化钠使部分钠通过和煤中硅、铝反应转化为硅铝酸钠和硅酸钠，生成的硅铝酸钠和硅酸钠较稳定，不能溶解在醋酸氨中，使得水溶性和离子交换态的钠含量降低，在气化过程中，硅铝酸钠和硅酸钠不能和煤焦中含氧官能团生成具有催化作用的含钠组分，影响还原剂煤的气化反应活性。
④
添加过多的壬基酚聚氧乙烯醚不仅不能增加其本身性能，反而增加了催化剂的造价，降低了其市场经济效益。
[0017]作为优选地，所述制剂主要由以下质量份数的原料制备得到：
[0018]碳酸钠13wt％，氢氧化钠3wt％，壬基酚聚氧乙烯醚1.5wt％，余量为溶剂。
[0019]作为优选地，所述溶剂为水。
[0020]一种提高碳质还原剂煤活性的制剂的制备方法，包括按照相应质量分数在溶剂中，按顺序分别加入氢氧化钠、碳酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚进行混匀。
[0021]上述该制备方法中，首先加入壬基酚聚氧乙烯醚可以有效抑制在碳酸钠溶液与氢氧化钠溶液加入时泡沫的产生，同时增加两种溶液的相融性。
[0022]碳酸钠和水会发生水解反应,其反应方程式为:Na2CO3(碳酸钠)+H2O(水)＝NaHCO3(碳酸氢钠)+NaOH(氢氧化钠)，并且该反应是可逆的，先加入氢氧化钠溶液可以有效降低该反应的发生，最大程度保证碳酸钠的存在率。
[0023]作为优选地，所述混匀温度为25
‑
30℃。
[0024]上述对于温度的设定，目的是由于碳酸钠在35.4℃下溶解度最大，氢氧化钠溶解时会释放大量热能，间接的提高了混合液体的温度，为保证氢氧化钠溶解时对混合液体温度的提升小于等于35.4℃，以确保碳酸钠最大的溶解度。当温度小于25℃时，碳酸钠溶解度偏低，在配置碳酸钠溶液时会有少量碳酸钠残留，增加了配置成本。
[0025]作为优选地，所述混匀时长为2
‑
3h。
[0026]一种提高碳质还原剂煤活性的制剂的使用方法，采用喷淋装置将所述制剂喷洒在碳质还原剂煤中使用。
[0027]上述活性提升剂喷洒在煤的表面后，具体反应会根据上述各原料的反应原理进行。
[0028]作为优选地，所述制剂与碳质还原剂煤的喷洒比例为1000mL：5
‑
6kg。
[0029]与现有技术相比，本专利技术至少具有如下技术效果：
[0030]本专利技术提供一种提高碳质还原剂煤活性的制剂，该制剂是由氢氧化钠、碳酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚和水制备而成，该制剂能够提高碳质还原剂煤的过程活性与最终活性，使之满足工业硅的生产需要。
具体实施方式
[0031]下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围，实施例中未注明的具体条件，按照常规条件或者制造商建议的条件进行，所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0032]本专利技术的一种具体实施方式的技术方案为：
[0033]一种提高碳质还原剂煤活性的制剂，所述制剂主要由以下质量份数的原料制备得到：
[0034]碳酸钠10
‑
16wt％，氢氧化钠3
‑
5wt％，壬基酚聚氧乙烯醚1
‑
3wt％，余量为溶剂。
[0035]作为优选地，所述制剂主要由以下质量份数的原料制备得到：
[0036]碳酸钠13wt％，氢氧化钠3wt％，壬基酚聚氧乙烯醚1.5wt％，余量为溶剂。
[0037]作为优选地，所述溶剂为水。
[0038]一种提高碳质还原剂煤活性的制剂的制备方法，包括按照相应质量分数在溶剂中，按顺序分别加入氢氧化钠、碳酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚进行混匀。
[0039]作为优选地，所述混匀温度为25
‑
30℃。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高碳质还原剂煤活性的制剂，其特征在于，所述制剂主要由以下质量份数的原料制备得到：碳酸钠10
‑
16wt％，氢氧化钠3
‑
5wt％，壬基酚聚氧乙烯醚1
‑
3wt％，余量为溶剂。2.根据权利要求1所述的一种提高碳质还原剂煤活性的制剂，其特征在于，所述制剂主要由以下质量份数的原料制备得到：碳酸钠13wt％，氢氧化钠3wt％，壬基酚聚氧乙烯醚1.5wt％，余量为溶剂。3.根据权利要求1或2所述的提高碳质还原剂煤活性的制剂，其特征在于，所述溶剂为水。4.一种如权利要求1或2所述的提高碳质还原剂煤活性的制剂的制备方法，其特征在于，包括按照相应质量分数在溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗建强，罗泽焜，
申请(专利权)人：杭州星科元祥能源有限公司，
类型：发明
国别省市：