[发明专利]一种空心铁粉燃料及其制备、使用方法

说明书

本发明公开了一种空心铁粉燃料及其制备、使用方法，空心铁粉燃料包括空心铁粉，主要由铁粉基体和铁粉内部空腔所组成，所述铁粉基体包括外部整体闭合结构和外部整体未闭合结构，所述铁粉基体内溶解氢气，基体外部整体闭合结构的铁粉内部空腔充满氢气。制备方法包括：选用空心铁粉为原料；渗氢：将空心铁粉置于渗氢炉内，对渗氢炉进行抽真空,通入氢气操作，保持炉内压力为0.4～0.6MPa，然后升温至800～900℃，保温5～8小时，随炉冷却至室温；筛分或破碎‑筛分。将制备得到的空心铁粉供给燃烧设备使用。本发明空心铁粉燃料不仅燃烧性好、热值高，且反应产物为氧化铁，氧化铁为重要工业原料，解决了单独使用氢气做燃料危险的问题。

技术领域

本发明涉及新材料技术领域，尤其涉及一种空心铁粉燃料及其制备、使用方 法。

背景技术

面对日益突出的能源安全和温室气体减排压力，研究“替代燃料”成为当前迫 切任务。金属燃料作为一种高热值的新型燃料，其能量密度远远高于煤、石油、 天然气等化石燃料，并且在燃烧的过程中不会产生硫氧化物、氮氧化物等有害气 体。同时，地球上拥有丰富的金属矿产资源，且金属冶炼技术成熟，能够为金属 燃料的应用提供坚实的基础。专利《一种纳米铁粉燃料发电方法及其装置》(申 请号：201710378169.4，公开号：CN107355300A)。公开了一种纳米铁粉燃料发 电方法及其装置，该方案以纳米铁粉为燃料，纳米铁粉与氧气混合后被点燃，产 生的热能转化为电能实现发电；对于燃烧产物Fe₃O₄，通过通入氢气还原Fe₃O₄， 实现对燃烧产物的回收。该发明的纳米铁粉发电方案绿色环保、无污染、可重复 利用，可替代现有不可再生能源。但是该方法需要纳米级铁粉，纳米级铁粉成本 较高，不利于工业应用，此外纳米铁粉燃烧热值有限。因此该铁粉燃料未见工业 生产应用。

基于金属燃料现状，现急需一种方便、实用的金属燃料制品来满足社会需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空心铁粉燃料及其制备、使用方法，利用空心铁 粉制备一种空心储氢铁粉燃料，解决单独使用铁粉燃烧热值有限的问题。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：

一种空心铁粉燃料，包括空心铁粉，所述空心铁粉主要由铁粉基体和铁粉内 部空腔所组成，所述铁粉基体包括外部整体闭合结构和外部整体未闭合结构，所 述铁粉基体内溶解氢气，基体外部整体闭合结构的铁粉内部空腔充满氢气。

优选的，所述空心铁粉基体的化学成分重量百分比为：C0.01％，余量为 Fe和不可避免杂质。本发明空心铁粉基体的C0.01％，以便最终空心铁粉燃烧 时降低碳排放。

优选的，所述空心铁粉基体的化学成分重量百分比还含有P：0.09％～0.24％。 由于P元素容易产生晶界偏析和产生磷化铁析出，破坏钢材塑性、韧性。通常情 况下，普通质量级钢中P≤0.045％，磷含量大于0.045％将显著降低钢材塑韧性， 这种低塑韧性的铁粉有利于燃烧时爆裂为无数细小颗粒，使燃烧更充分，且P 也为强发热元素，P的燃烧热值约为Fe的3倍，有利于提高热值。当然P含量 也不能太高，如果过高导致钢材塑性、韧性太低，从而导致燃烧时爆裂无力，不 容易爆裂为无数细小颗粒，因此上限定为0.24％。

优选的，还包括以下一种及以上内容：所述空心铁粉的粒径为50～100μm； 所述铁粉基体外部整体闭合结构的空心铁粉总重量占全部空心铁粉总重量的 80％以上；所述基体外部整体闭合结构的空心铁粉中包括内部空腔为1个及以上， 其中，所述内部空腔为2个及以上的，各空腔之间相互独立或相互连通，所述内 部空腔为3个及以上的，各空腔之间部分独立，部分连通。