高活化粉煤灰负载纳米催化材料及合成工艺制造技术

本发明专利技术公开了用于提高煤炭燃烧效率的高活化粉煤灰负载催化材料及合成工艺。所制备的高活化粉煤灰负载催化材料由：高活化粉煤灰负载单元37.5％-50％、待负载纳米催化单元7.5％-12.5％、负载过程促进单元37.5％-55％三部分合成。高活化粉煤灰负载纳米催化材料可直接用于多种工业窑炉，有效地实现“节能和环保”。特别有利于烧劣质煤等低活性燃料，因此可采用当地劣质燃料，促进能源合理使用，提高资源利用效率，一次风量小，节能效果显著。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术公开一种用于提高煤炭燃烧效率的高活化粉煤灰负载纳米催化材料的制备技术，涉及高活化粉煤灰负载纳米催化材料的制备技术，属粉煤高效纳米催化燃烧材料制备领域。
技术介绍
目前国外的煤催化燃烧添加剂领域的技术研究已经趋于成熟，并且已经在钢铁、电厂和化工工业得到实践应用。我国的煤化研究工作者也于二十世纪的90年代开展了煤的催化燃烧技术研究，并取得了很多可喜的进步。从国内外专利检索、文献检索及实际应用案例的情况来分析，大体上可以分为两类第一类以工业盐为主的氧化催化材料，包含Mn02、Fe203、MgCO3> MnCO3> NaCl (食盐)、MgCl2, MgO, CaO, CaF2, FeCl3、FeCl2及含有此类材料的工业废渣如转炉烟尘、炉渣、矿渣、浸出渣等。此类催化燃烧剂价格相对低廉，但产品催化效能一般，由于使用量较大因此储输过程存在安全隐患，使用中也难于与煤粉形成微观结构分散，导致催化效果不稳定。第二类以不同有机材料为核心载体，负载具有不同催化材料效能的金属离子，负载方式主要有两种一种是有机载体相直接与催化材料金属离子形成有机金属盐，这类物质包含醋酸盐、琥珀酸盐、脂肪酸盐类有机酸盐。如中国专利CN 1718699A采用主体原料为醋酸盐草酸盐、醋酸盐、草酸盐、琥珀酸盐、脂肪酸盐、烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、氨基磺酸盐、马来酸盐、富马酸盐、柠檬酸盐、酒石酸盐、鞣酸盐、乳酸盐、羟基酸盐、苯甲酸盐、环烷酸盐、异辛酸盐、三甲基乙酰叔酮酯铜、甲基环戊二烯三羧基锰等。这类催化燃烧材料同时具有渗透、活化、氧化性能。第二种有机载体是以渗透剂、活化剂、氧化剂为主体的有机负载相，有机材料分子结构内不含有催化效能的金属离子，这类材料包括聚氧乙烯蓖麻油酸、山梨糖醇酐三硬脂酸酯、丁基萘磺酸钠、磺化琥珀酸二辛酯钠、蓖麻油、聚乙烯醇、￠-甲基丙烯酸、乳酸等，再辅以第一类无机金属催化材料，制备出具有良好渗透、分散能力催化材料。
技术实现思路
本专利技术针对催化产品普遍存在的添加方式、产品分散情况不理想，原材料种类繁多复配材料的选择优化，催化效果不明显等存在的问题提出一种全新的微爆活化催化助燃理论，生产高活化粉煤灰负载纳米催化材料，得到一种高效微爆掺烧催化材料。本专利技术的内容为一种高活化粉煤灰负载纳米催化材料，主要成份包括高活化粉煤灰负载纳米催化材料产品组成按重量百分比计高活化粉煤灰负载单元37. 5% -50%、待负载纳米催化单元7. 5% -12. 5%、负载过程促进单元37. 5% -55%。高活化粉煤灰负载纳米催化材料的合成工艺，特征在于以重量百分比计，原料采用高活化粉煤灰负载单元15% -20%、待负载纳米催化单元3% -5%、负载过程促进单元75% -82%，先制备高活化粉煤灰负载纳米催化材料的前驱液相环境；再经高速离心浓密处理，将前驱液相环境中的负载过程促进单元的总量进行分离，其中分离出来的67% -75%负载过程促进单元，通过输送管道返回工艺开始时的原料阶段，保留下来的27% -33%负载过程促进单元继续使用，因负载过程促进单元总量的减少，导致高活化粉煤灰负载单元在高活化粉煤灰负载纳米催化材料中质量分数的相对提高，从原来15% -20%提高至37. 5% -50% ;待负载纳米催化单元在高活化粉煤灰负载纳米催化材料中的质量分数相对提高，从原来的3% -5%提高至7. 5% -12. 5%，负载过程促进单元在高活化粉煤灰负载纳米催化材料中的质量分数相对降低，从原来的75% -82%降低至37. 5% -55% ;最终制得高活化粉煤灰负载纳米催化材料。(I)前驱液相环境的制备将负载过程促进单元加入超声均化真空合成釜，同时开启搅拌进行预均化处理10-20min，搅拌雷诺数为20000-30000 ；向釜内加入高活化粉煤灰负载单元，添加用时10-20min，添加结束后继续搅拌10-20min，搅拌雷诺数为 20000-30000 ；向釜内加入待负载纳米催化单元，添加用时10_20min，之后停止搅拌，同时开启超声均化装置，超声频率为20-25kHz，超声处理20-30min ;之后开启真空抽气泵，直至釜内绝对压力降至O. 02-0. 03MPa,在此负压下连续处理90_180min，完成高活化粉煤灰负载纳米催化材料的前驱液相环境的制备。(2)高效浓密处理用高速浓密机浓密处理前驱液相环境，分离出67% -75%的负载过程促进单元，得到最终产品高活化粉煤灰负载纳米催化材料。分离出的负载过程促进单元返回前驱液相环境的制备工序。负载过程促进单元的制备负载过程促进单元是由渗透材料顺丁烯二酸二仲辛酯磺钠35% -40%、双丁基萘磺酸钠20% _25%，分散材料木质素磺酸钠15% -20%、萘磺酸钠5% -10 %及水5% -25 %复配合成，合成过程采用高速剪切搅拌制备，保持搅拌雷诺数为20000-30000，处理时间为 30-45min。高活化粉煤灰负载单元的制备筛选粒径介于44 μ m-105 μ m粉煤灰，粉煤灰与水按照I : 2的质量比进行预先搅拌润湿处理。粉煤灰润湿水浆料与质量分数为25%-30%的硫酸混合搅拌15-30min，硫酸用量为粉煤灰质量的50% -70%，搅拌强度雷诺数为6000-10000，经洗涤、过滤之后将活化粉煤灰送入回转窑500-600°C煅烧30_60min制得高活化粉煤灰负载单元。待负载纳米催化单元的制备将55% -65%待负载纳米催化单元锐钛型纳米TiO2与35%-45% α晶相纳米Fe2O3，采用对喷式气流粉碎机进行预均化处理，预均化处理中过程要求气体压强为O. 7-1. OMPa，载流气或空气/待负载纳米催化单元组分=O. 5_2(质量比)，制备得到待负载纳米催化单元。待负载纳米催化单元制备纳米TiO2之采用水解法制备，以钛的氯化物水解生成氢氧化钛，控制煅烧温度700-800°C制得的锐钛型纳米TiO2 ;要求纳米TiO2比表面积介于3O-45m2 · g_1, SEM 电镜分析粒径介于 10nm-30nm,米用 Scherrer 公式 D = Κλ / β cos Θ 计算纳米TiO2的晶粒度为5nm-15nm,其中K为Scherrer常数O. 89,D为晶粒尺寸(nm), β为积分半高宽度(rad)，Θ为衍射角2 Θ =26°，λ为O. 154056nm。待负载纳米催化单元制备纳米Fe2O3之采用均勻沉淀法制备的a -Fe2O3型纳米晶相结构，是以Fe (NO3)3 · 9Η20为铁源，CO(NH2)2为沉淀剂，制备纳米a -Fe2O3前驱物，再经煅烧得到的纳米a -Fe2O3,比表面积需30-45m2 · g—1，SEM电镜分析粒径介于25nm_40nm，采用Scherrer公式D = K入/ 3 cos 0计算纳 米a -Fe2O3的晶粒度为20nm-30nm,其中K为Scherrer常数0. 89，D为晶粒尺寸(nm)，^为积分半高宽度(rad) ； 0为衍射角2 0 =33。，入为 0.154056nm。本专利技术制备的高活化粉煤灰负载纳米催化材料可直接用于多种工业窑炉，尤其是水泥熟料的煅烧，煤的燃烧状况直接影响到水泥熟料的燃烧效果，高活化粉煤灰负载纳米催化材料在高温氛围下微本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王博一，康立伟，刘宁一，黄作雄，
申请(专利权)人：云南泽能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：