[发明专利]一种燃煤固硫添加剂及用固硫煤渣烧制水泥熟料的方法

说明书

一、所属技术领域

本技术涉及环境保护、能源和建筑材料中水泥制作领域。

二、背景技术

我国目前主要的能源是煤。电力来源主要依靠火电厂，燃烧的是煤。工业蒸汽锅炉燃烧的也主要是煤。我国的煤种很多，多数地区煤的灰分高，有些地区煤的硫分也相当高。工业用煤，特别是4吨以下小锅炉和民用炉灶星罗棋布，遍及城乡，在其燃烧过程中排放出大量二氧化硫（SO₂），造成大面积大气污染。由于SO₂等酸性气体在大气化学物理作用下可以形成大面积的酸性沉降，并可在大气中长距离输送，对湖泊水域、土壤、水生生物、森林、农作物等造成危害。酸雨危害已成为当今全球环境的重大问题之一。煤在工业炉窑和民用炉灶燃烧后排出大量炉灰渣，用于农田，将改变土壤结构，降低土壤肥力，以往多用于铺路填坑。煤渣大量堆放不仅占用土地，而且也造成环境污染。从科学技术上解决这些问题的出路在于燃煤过程减少SO₂排放，并把煤渣用作生产水泥或其辅料，使之资源化。我国是产煤大国，也是世界上消耗煤炭最多的国家。现有技术在这方面已经做过许多研究，取得不少成果。例如：（1）中国专利85102767型煤供热同时生产水泥熟料;（2）中国专利89108564.5（CN1051717A）一种用燃煤固硫剂制作固硫渣水泥的方法等等。型煤技术和循环流化床锅炉提高了热效率，减少了炉渣，同时采用固硫剂使烟道气中SO₂排放大为降低，减少了污染。但对于炉温在1200℃以上的大量锅炉来说，目前固硫剂的固硫率不高，问题仍然严重。

循环流化床技术是采用劣质粉煤并把部分炉渣循环烧以提高热效率，燃烧温度达800-900℃，在燃烧过程中填加钙基固硫剂，固硫效果可达80%，然后将炉渣用以制造水泥，型煤技术可改善燃烧条件，添加钙基固硫剂虽然有一定固硫效果，但因层燃锅炉炉温可高达1200℃，通常固硫率不及50%，炉渣未能利用。

三、本发明的目的

本发明技术的任务是克服已有技术的不足，制备出一种新型固硫添加剂以提高燃煤过程中固硫率，然后将固硫的炉渣用来制作水泥熟料。本发明的目的就是提供制备这种新型固硫添加剂配方和利用固硫炉渣制作水泥熟料的方法。

四、本发明的技术方案

1、理论阐述

当煤中含硫时，在燃烧的强烈气氛下发生下列反应：

  R为有机基团

黄铁矿热分解

当煤中硫含量超过1%时，含SO₂烟气就可造成显著空气污染。在一些含硫量超过3%的燃煤区常常会出现大气中SO₂的重污染。

当用钙基固硫剂去除SO₂时，其反应为：

这一反应适宜的温度范围是900℃以下，当炉温超过900℃时，所形成的CaSO₄，又分解成SO₂，即上述反应的逆反应。对层燃锅炉，炉温常常达到1200℃或更高，因而难于获得满意的固硫效果。

本发明应用催化理论，以铁硅系化合物作为催化剂，使SO₂生成3CaO.3Al₂O₃.CaSO₄的复合无机盐，延缓了CaSO₄的分解，同时加入硅氧化物形成包括CaSO₄，CaO，Fe₂O₃，SiO₂在内的一个稳定固熔体，从而为固定硫创造一个良好的条件，以提高了固硫率。过去锅炉排出的炉渣被看做是固体废弃物，主要用于铺路填坑。然而经上述方法处理的固硫煤渣，因其在燃烧过程中添加有含Fe，Si的添加剂，其含量可进行调节，燃烧后炉渣的化学成分在水泥成分的范围之内，经后处理即可成为水泥熟料。

2、本发明技术内容