一种煤炭助燃催化剂的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种煤炭助燃催化剂的制备方法，属于助燃催化剂技术领域。本发明专利技术首先将硅藻土球磨粉碎后置于氯化钙溶液中，滴加硫酸钠，使产生的硫酸钙沉积于硅藻土的孔隙结构中，制得负载硫酸钙的硅藻土，再利用沼气液浸泡，使硅藻土吸附沼气液中有机质，经干燥后进行炭化，再利用碳在高温和无氧条件下，以纳米铁粉和氟化钠为催化剂，与硅藻土中所含二氧化硅反应，生成碳化硅，再在有氧条件下煅烧除去剩余的碳，并使铁粉生成氧化铁，利用氢氧化钠除去部分未反应的二氧化硅，使硅藻土的比表面积进一步增大，最终经干燥制得煤炭助燃催化剂，有效解决了传统煤炭助燃催化剂催化性能低，且结构稳定性差的问题。

Preparation method of coal combustion supporting catalyst

The invention relates to a preparation method of a combustion supporting catalyst for coal, which belongs to the technical field of combustion supporting catalyst. The present invention first diatomite ball milled in calcium chloride solution, adding sodium sulfate, the pore structure of the calcium sulfate deposition produced in diatomite, preparation of calcium sulfate loaded diatomite, then use biogas fluid immersion, the organic matter of diatomite biogas liquid, drying, carbonization, reuse of carbon in high temperature and anaerobic conditions, the nanometer iron powder and sodium fluoride as catalyst and diatomite contained in the reaction of silicon dioxide, silicon carbide formation, then calcined under aerobic conditions to remove residual carbon and iron powder, iron oxide, silicon dioxide partially by the reaction of sodium hydroxide, the diatomite surface area increased. Finally after drying coal combustion catalyst, effectively solve the traditional coal combustion catalyst performance is low, and poor structural stability problems.

【技术实现步骤摘要】
一种煤炭助燃催化剂的制备方法
本专利技术涉及一种煤炭助燃催化剂的制备方法，属于助燃催化剂

技术介绍
煤炭作为我国最主要的能源资源，在国民经济中占有特别重要的地位，全国约75％的燃料来源于煤，火力发电、钢铁冶金、水泥建材行业又是其中的用煤大户。提高煤的有效利用率，节能降耗，是缓解能源矛盾和能源环境压力的根本措施，是提高经济增长质量和效益的重要途径，也是增强我国企业竞争力的必然要求。国内外对煤的催化燃烧机理进行了大量的研究，提出了“氧传递学说”、“电子转移学说”，根据上述机理研制的一些催化助燃剂已在市场上有一定应用，但效果不很理想，没有解决高温下催化剂的结构稳定性和比表面积的问题。催化剂的结构决定催化剂的性能，而催化剂性能的高低主要由催化剂的比表面积决定。煤的催化燃烧是在高温下进行的，这就要求所用的催化剂在高温下具有稳定的结构和比表面积，否则难以达到理想的效果。近年来，为开发新的燃料助燃添加剂，人们作过许多努力。传统燃料助燃添加剂，虽然在一定程度上起到了改善燃料燃烧性能的作用，但存在燃料助燃添加剂功能少、效果单一的不足。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是：针对传统煤炭助燃催化剂比表面积小，导致催化性能低，且在煤炭燃烧过程中结构稳定性差的问题，提供了一种以硅藻土为原料，负载硫酸钙后，经改性制得煤炭助燃催化剂的方法，本专利技术首先将硅藻土球磨粉碎后置于氯化钙溶液中，滴加硫酸钠，使产生的硫酸钙沉淀沉积于硅藻土的孔隙结构中，制得负载硫酸钙的硅藻土，再利用沼气液浸泡，使硅藻土吸附沼气液中有机质，经干燥后进行炭化，再利用碳在高温和无氧条件下，以纳米铁粉和氟化钠为催化剂，与硅藻土中所含二氧化硅反应，生成碳化硅，作为增强成分提高产品在高温下的结构稳定性，再在有氧条件下煅烧除去剩余的碳，并使铁粉生成氧化铁，利用氢氧化钠除去部分未反应的二氧化硅，使硅藻土的比表面积进一步增大，最终经干燥制得煤炭助燃催化剂，有效解决了传统煤炭助燃催化剂催化性能低，且结构稳定性差的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：（1）称取600～800g硅藻土，倒入球磨罐中，球磨2～4h后，过325～500目筛，得硅藻土粉，并将所得硅藻土粉倒入盛有1200～1400mL质量分数为15～20%氯化钙溶液的三口烧瓶中，再将三口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，调节温度至55～60℃，搅拌转速至600～800r/min，在恒温搅拌状态下，通过滴液漏斗向三口烧瓶中滴加400～500mL质量分数为25～30%硫酸钠溶液，控制在1～2h内滴完，待滴加完毕，继续恒温搅拌反应30～45min，待自然冷却至室温，过滤，收集滤饼，并用去离子水洗涤滤饼3～5次，随后将滤饼转入烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，得负载硫酸钙的硅藻土；（2）称取400～600g上述所得负载硫酸钙的硅藻土，倒入盛有2～3L沼气液的玻璃罐中，用玻璃棒搅拌混合3～5min后将玻璃罐密封，并将玻璃罐移至避光通风处，放置3～5天，过滤，收集滤饼，并将所得滤饼转入烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，得干燥滤饼；（3）依次称取300～500g上述所得干燥滤饼，10～20g纳米铁粉，3～5g氟化钠，混合均匀后倒入石墨坩埚中，再将坩埚转入炭化炉，以10～15mL/min速率向炉内通入氩气，在氩气保护状态下，以8～10℃/min速率程序升温至550～600℃，保温炭化45～60min，随后继续以10～15℃/min速率程序升温至1500～1600℃，保温反应2～4h；（4）待反应结束，随炉冷却至780～800℃，随后停止通入氩气，并以6～8mL/min速率向炉内通入空气，保温反应3～5h，随炉冷却至室温，再将炉内物料倒入盛有800～1000mL质量分数为15～20%氢氧化钠溶液的烧杯中，用玻璃棒搅拌混合45～60min，过滤，收集滤饼，并将滤饼置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，出料，即得煤炭助燃催化剂。本专利技术的应用方法：按质量比为1:5～1:8将本专利技术制备的煤炭助燃催化剂和水加入混料机中，于温度为60～70℃，转速为600～700r/min条件下搅拌混合40～50min，得稀释液，随后按煤炭质量的0.7～1.5%将稀释液与煤炭混合均匀即可。经检测，本专利技术制得的煤炭助燃催化剂，在1000～1500℃温度下，催化剂的比表面积可达25～50m2/g，在使用过程中结构稳定，不易崩塌，使窑炉热效率提高10～12%，炉渣含碳量减少15～20%，节煤率提高了6～8%，且安全可靠，适合大规模生产应用。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术制备的煤炭助燃催化剂在高温下具有优异的结构稳定性，且助燃催化剂的比表面积大幅增加，使煤炭充分燃烧；（2）本专利技术制备的煤炭助燃催化剂具有可提高燃料的燃烧效率，节省燃煤，价格便宜，经济实惠，使用安全而且清洁环保的优点，适合大规模生产应用。具体实施方式称取600～800g硅藻土，倒入球磨罐中，球磨2～4h后，过325～500目筛，得硅藻土粉，并将所得硅藻土粉倒入盛有1200～1400mL质量分数为15～20%氯化钙溶液的三口烧瓶中，再将三口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，调节温度至55～60℃，搅拌转速至600～800r/min，在恒温搅拌状态下，通过滴液漏斗向三口烧瓶中滴加400～500mL质量分数为25～30%硫酸钠溶液，控制在1～2h内滴完，待滴加完毕，继续恒温搅拌反应30～45min，待自然冷却至室温，过滤，收集滤饼，并用去离子水洗涤滤饼3～5次，随后将滤饼转入烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，得负载硫酸钙的硅藻土；称取400～600g上述所得负载硫酸钙的硅藻土，倒入盛有2～3L沼气液的玻璃罐中，用玻璃棒搅拌混合3～5min后将玻璃罐密封，并将玻璃罐移至避光通风处，放置3～5天，过滤，收集滤饼，并将所得滤饼转入烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，得干燥滤饼；依次称取300～500g上述所得干燥滤饼，10～20g纳米铁粉，3～5g氟化钠，混合均匀后倒入石墨坩埚中，再将坩埚转入炭化炉，以10～15mL/min速率向炉内通入氩气，在氩气保护状态下，以8～10℃/min速率程序升温至550～600℃，保温炭化45～60min，随后继续以10～15℃/min速率程序升温至1500～1600℃，保温反应2～4h；待反应结束，随炉冷却至780～800℃，随后停止通入氩气，并以6～8mL/min速率向炉内通入空气，保温反应3～5h，随炉冷却至室温，再将炉内物料倒入盛有800～1000mL质量分数为15～20%氢氧化钠溶液的烧杯中，用玻璃棒搅拌混合45～60min，过滤，收集滤饼，并将滤饼置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，出料，即得煤炭助燃催化剂。实例1称取600g硅藻土，倒入球磨罐中，球磨2h后，过325目筛，得硅藻土粉，并将所得硅藻土粉倒入盛有1200mL质量分数为15%氯化钙溶液的三口烧瓶中，再将三口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，调节温度至55℃，搅拌转速至600r/min，在恒温搅拌状态下，通过滴液漏斗向三口烧瓶中滴加400mL质量分数为25%硫酸钠溶液，控制在1h内滴完，待本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤炭助燃催化剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）称取600～800g硅藻土，倒入球磨罐中，球磨2～4h后，过325～500目筛，得硅藻土粉，并将所得硅藻土粉倒入盛有1200～1400mL质量分数为15～20%氯化钙溶液的三口烧瓶中，再将三口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，调节温度至55～60℃，搅拌转速至600～800r/min，在恒温搅拌状态下，通过滴液漏斗向三口烧瓶中滴加400～500mL质量分数为25～30%硫酸钠溶液，控制在1～2h内滴完，待滴加完毕，继续恒温搅拌反应30～45min，待自然冷却至室温，过滤，收集滤饼，并用去离子水洗涤滤饼3～5次，随后将滤饼转入烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，得负载硫酸钙的硅藻土；（2）称取400～600g上述所得负载硫酸钙的硅藻土，倒入盛有2～3L沼气液的玻璃罐中，用玻璃棒搅拌混合3～5min后将玻璃罐密封，并将玻璃罐移至避光通风处，放置3～5天，过滤，收集滤饼，并将所得滤饼转入烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，得干燥滤饼；（3）依次称取300～500g上述所得干燥滤饼，10～20g纳米铁粉，3～5g氟化钠，混合均匀后倒入石墨坩埚中，再将坩埚转入炭化炉，以10～15mL/min速率向炉内通入氩气，在氩气保护状态下，以8～10℃/min速率程序升温至550～600℃，保温炭化45～60min，随后继续以10～15℃/min速率程序升温至1500～1600℃，保温反应2～4h；（4）待反应结束，随炉冷却至780～800℃，随后停止通入氩气，并以6～8mL/min速率向炉内通入空气，保温反应3～5h，随炉冷却至室温，再将炉内物料倒入盛有800～1000mL质量分数为15～20%氢氧化钠溶液的烧杯中，用玻璃棒搅拌混合45～60min，过滤，收集滤饼，并将滤饼置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，出料，即得煤炭助燃催化剂。...

【技术特征摘要】
1.一种煤炭助燃催化剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）称取600～800g硅藻土，倒入球磨罐中，球磨2～4h后，过325～500目筛，得硅藻土粉，并将所得硅藻土粉倒入盛有1200～1400mL质量分数为15～20%氯化钙溶液的三口烧瓶中，再将三口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，调节温度至55～60℃，搅拌转速至600～800r/min，在恒温搅拌状态下，通过滴液漏斗向三口烧瓶中滴加400～500mL质量分数为25～30%硫酸钠溶液，控制在1～2h内滴完，待滴加完毕，继续恒温搅拌反应30～45min，待自然冷却至室温，过滤，收集滤饼，并用去离子水洗涤滤饼3～5次，随后将滤饼转入烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，得负载硫酸钙的硅藻土；（2）称取400～600g上述所得负载硫酸钙的硅藻土，倒入盛有2～3L沼气液的玻璃罐中，用玻璃棒搅拌混合3～5min后将玻璃罐密封，并将玻璃罐移至避光通风处，...

【专利技术属性】
技术研发人员：许丽君，赵成浩，林晨，
申请(专利权)人：常州创索新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32