一种降低煤灰熔融性温度的助熔剂及其应用

本发明属于助熔剂领域，具体涉及一种降低煤灰熔融性温度的助熔剂及其应用。

背景技术：

1、煤炭作为我国国民生产的重要基础能源，长期在一次能源生产和消费结构中占据主导地位。2019年我国能源消费结构中煤炭占比为58％，2020年占比约57％。2021年我国煤炭产量为41.3亿吨，同比增长5.7％，创历史新高，同时煤炭消耗量占能源消费总量的56％。2022年我国原煤产量为44.5亿吨，同比增加8％。根据我国资源消费结构分析，煤炭是我国未来很长一段时间内最可靠、稳定的基础能源。因此，推动煤炭资源的清洁、高效和可持续利用是我国煤洁净技术发展的重要目标。

2、煤气化是现代煤化工的重要组成部分，可用于生产清洁燃料、精细化学品、发电等。随着现代煤化工技术的发展，气流床气化技术具有操作温度高、碳转化率高、煤种适应性强等特点，已成为煤气化的首选技术和主流技术。然而，我国高灰熔点煤炭资源丰富，约占我国煤炭资源储量的57％。高灰熔点煤灰的主要矿物为富含酸性组分二氧化硅和氧化铝的高岭土、莫来石等，因此煤灰的流动温度高，无法满足气流床气化液态排渣的要求，不能够直接用于气流床气化。添加助熔剂和配煤是降低高灰熔点煤灰熔融性温度的主要途径，但配煤方法具有运输成本高和难控制的缺点，因此添加助熔剂是工业中普遍采用且最成熟的降低高灰熔点煤灰熔融性温度的方式。石灰石是气流床气化中最常用的助熔剂，其有效成分为cao，但存在添加量大，导致灰分偏高，降低气化效率，以及添加成本高等问题。另外，随着我国石灰石资源的利用，石灰石的储量不断下降，天然石灰石资源的开采已受到限制。

3、我国作为全球最大的电石生产国和消费国，电石产业造成的碳排放和固废资源化利用已成为亟需解决的问题。电石渣是电石法生产乙炔过程中产生的大量固体副产物，1吨标准生产乙炔气将产生1.2～1.5吨电石渣。2020年我国电石产量为2791.89万吨，对应电石渣产量为3350万吨。目前电石渣的传统资源化利用方式主要为建筑和环境保护方面，但只能解决40％的电石渣排放问题，而大部分电石渣的资源化利用一直没有得到解决，处理方式仍是以丢弃堆放为主，不仅对环境造成了严重的污染，而且导致大量的资源浪费。电石渣的主要成分为ca(oh)2，干基中cao的含量普遍超过90％，还含有mgo、fe2o3、sio2、al2o3等组成，是一种优质富钙的工业固体废弃物。

4、鉴于此，如何利用电石渣降低高灰熔点煤灰熔融性温度是解决目前高灰熔点煤灰熔融性差以及电石渣资源化利用受限的关键。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种降低煤灰熔融性温度的助熔剂及其应用，以实现利用电石渣降低高灰熔点煤灰熔融性温度来解决目前高灰熔点煤灰熔融性差以及电石渣资源化利用受限的问题。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

3、一种降低煤灰熔融性温度的助熔剂，所述助熔剂为干燥脱水后的电石渣。

4、进一步地，所述助熔剂的化学组成及其质量含量为：cao65％～71％，sio22％～5％，al2o31.5％～4％，fe2o30.2％～0.94％，mgo0.12％～1.68％，以及质量含量均为0.1％以下的少量杂质，烧失量22％～31％。

5、一种如前所述的助熔剂在降低煤灰熔融性温度中的应用。

6、一种降低煤灰熔融性温度的方法，所述方法包括：将如前所述的助熔剂与煤混合。

7、进一步地，所述方法具体步骤如下：将助熔剂破碎研磨到小于0.18mm，以煤为基准，按2.62～10.50wt％比例加入高灰熔点煤中，混合均匀后作为气流床气化炉的原料煤。

8、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

9、(1)以干燥脱水后的电石渣为助熔剂，通过添加2.62～10.50wt％(煤基)的助熔剂，可以显著降低山西高灰熔点煤灰的熔融性温度，使其满足气流床气化炉对煤灰熔融性温度的要求，解决了高灰熔点煤无法用于液态排渣气化炉气化的技术难题。同时电石渣价格低廉，使用成本低，可降低煤气化中助熔剂的使用成本，提高煤气化的整体收益。

10、(2)电石渣是电石法生产乙炔过程中产生的工业固体废弃物，我国是世界上最大的电石生产国和消费国，电石渣的产量巨大。我国对电石渣的处理方法主要为建筑和环境保护方面，只有部分得到综合利用。以电石渣为助熔剂可以实现工业固体废弃物资源的合理利用，开辟了一条电石渣变废为宝、资源化利用的新途径。

技术特征：

1.一种降低煤灰熔融性温度的助熔剂，其特征在于，所述助熔剂为干燥脱水后的电石渣。

2.如权利要求1所述的助熔剂，其特征在于，所述助熔剂的化学组成及其质量含量为：cao65％～71％，sio22％～5％，al2o31.5％～4％，fe2o30.2％～0.94％，mgo0.12％～1.68％，以及质量含量均为0.1％以下的少量杂质，烧失量22％～31％。

3.一种权利要求1或2任意一项所述的助熔剂在降低煤灰熔融性温度中的应用。

4.一种降低煤灰熔融性温度的方法，其特征在于，所述方法包括：将权利要求1或2任意一项所述的助熔剂与煤混合。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法具体步骤如下：将助熔剂破碎研磨到小于0.18mm，以煤为基准，按2.62～10.50wt％比例加入高灰熔点煤中，混合均匀后作为气流床气化炉的原料煤。

技术总结本发明提供了一种降低煤灰熔融性温度的助熔剂及其应用，属于助熔剂领域。所述助熔剂为干燥脱水后的电石渣，其化学组成及其质量含量为：CaO65％～71％，SiO<subgt;2</subgt;2％～5％，Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;1.5％～4％，Fe<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;0.2％～0.94％，MgO0.12％～1.68％，以及质量含量均为0.1％以下的少量杂质，烧失量22％～31％。所述应用包括：将上述助熔剂破碎研磨至小于0.18mm，以煤为基准，按2.62～10.50wt％比例加入高灰熔点煤中，混合均匀后作为气流床气化炉原料煤。本发明不仅可以有效地降低煤灰的熔融性温度，而且电石渣价格低廉，降低了助熔剂使用成本的同时实现了工业废弃物电石渣的资源化利用。技术研发人员：白进,孔令学,李怀柱,李文,白宗庆,郭振兴受保护的技术使用者：中国科学院山西煤炭化学研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/11