一种含煤矸石的生物燃料颗粒及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及煤矸石治理技术领域，尤其涉及一种含煤矸石的生物燃料颗粒及其制备方法和应用。

背景技术

煤矸石是煤炭开采过程中产生的固体废弃物，大量煤矸石长期堆存形成矸石山，占用土地资源。煤矸石对自然环境的危害很大，一方面，煤矸石在堆放过程中会形成粒径细小的粉尘，在风力作用下会悬浮在大气中，对人体健康造成危害；另一方面，煤矸石本身容易自燃，燃烧后释放多种有害气体，同时产生大量具有爆炸性的烟尘，因此在自燃时会给周围大气环境和动植物生长造成不同程度的影响；还有煤矸石在堆存过程中，其中的有害元素在降雨的作用下会溶解并进入到水体或土壤环境中，对土壤中养分造成一定的损害，严重时会导致矸石山周围土地酸化，影响人体健康和植被生长。综上所述，煤矸石长期堆放危害大，亟需妥善处理。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的在于提供一种含煤矸石的生物燃料颗粒及其制备方法和应用，本发明提供的生物燃料颗粒包括煤矸石粉、含油渍的混合物和高分子类废弃物，该生物燃料颗粒发热量高，能够实现煤矸石的有效利用。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种含煤矸石的生物燃料颗粒，包括以下质量百分比的组分：

煤矸石粉60～62％；

含油渍的混合物14～15％；

高分子类废弃物粉24～26％；

按质量百分比计，所述煤矸石粉中硫含量为4.2～9％，全水含量为5.0～6.5％，灰份为58～78％，挥发份为5.5～11％，固定碳含量为16～20.5％；

所述含油渍的混合物为废机油和/或油渍物；

所述油渍物由泔水依次进行粉粹和干燥得到；

所述高分子类废弃物粉由废旧轮胎和/或废旧塑料瓶粉碎得到。

优选的，所述煤矸石粉由煤矸石依次进行干燥和粉碎得到；所述煤矸石粉的目数为300～400目。

优选的，所述高分子类废弃物粉的目数为300～450目。

优选的，所述含煤矸石的生物燃料颗粒的直径为8～10mm，长为12～15mm，密度为1.76～2g/cm

优选的，以质量分数计，所述含煤矸石的生物燃料颗粒中硫含量为0.8～2.37％，全水含量为1.9～3.23％，灰份为22.65～32.2％，总挥发份为28.25～46.3％，固定碳含量为26.7～41.33％。

优选的，所述含煤矸石的生物燃料颗粒的发热量为3786～5036大卡/kg。

本发明还提供了上述技术方案所述含煤矸石的生物燃料颗粒的制备方法，包括以下步骤：

将煤矸石粉、含油渍的混合物和高分子类废弃物粉混合后进行造粒，得到含煤矸石的生物燃料颗粒。

本发明还提供了上述技术方案所述含煤矸石的生物燃料颗粒作为发电燃料的应用。

本发明提供了一种含煤矸石的生物燃料颗粒，包括以下质量百分比的组分：煤矸石粉60～62％；含油渍的混合物14～15％；高分子类废弃物粉24～26％；按质量百分比计，所述煤矸石粉中硫含量为4.2～9％，全水含量为5.0～6.5％，灰份为58～78％，挥发份为5.5～11％，固定碳含量为16～20.5％；所述含油渍的混合物为废机油和/或油渍物；所述油渍物由泔水依次进行粉粹和干燥得到；所述高分子类废弃物粉由废旧轮胎和/或废旧塑料瓶粉碎得到。本发明采用的含油渍的混合物中油脂丰富，挥发分高，容易起燃，煤矸石及废旧轮胎和/或废旧塑料瓶中固定碳含量高，燃烧时间长，使得本发明的生物燃料颗粒热值高，燃烧稳定，可以作为替代燃料缓解传统化石燃料日益短缺的问题。本发明有效利用了餐饮剩余物泔水、废旧轮胎和/或废旧塑料瓶和煤矸石粉，将其制备成生物燃料颗粒，解决了煤矸石长期堆放带来的各种危害。

具体实施方式

本发明提供了一种含煤矸石的生物燃料颗粒，包括以下质量百分比的组分：

煤矸石粉60～62％；

含油渍的混合物14～15％；

高分子类废弃物粉24～26％；

按质量百分比计，所述煤矸石粉中硫含量为4.2～9％，全水含量为5.0～6.5％，灰份为58～78％，挥发份为5.5～11％，固定碳含量为16～20.5％；

所述含油渍的混合物为废机油和/或油渍物；

所述油渍物由泔水依次进行粉粹和干燥得到；

所述高分子类废弃物粉由废旧轮胎和/或废旧塑料瓶粉碎得到。

以质量百分比计，本发明提供的生物燃料颗粒包括煤矸石粉60～62％，优选为60～61％。在本发明中，所述煤矸石粉优选由煤矸石依次进行干燥和粉碎得到；所述煤矸石粉的目数优选为300～400目；本发明对所述干燥和粉碎的方式无特殊要求，选择本领域技术人员熟知的方式即可；所述干燥前，本发明还优选对所述煤矸石依次进行清洗和机械除杂；本发明对所述清洗和机械除杂的方式无特殊要求，选择本领域技术人员熟知的方式即可；所述煤矸石粉的发热量优选为1127～1500大卡/kg。

以质量百分比计，本发明提供的生物燃料颗粒包括含油渍的混合物14～15％，优选为14～14.7％。在本发明中，所述含油渍的混合物为废机油和/或油渍物；所述油渍物由泔水依次进行粉粹和干燥得到；本发明优选对所述泔水干燥至粘稠为止；所述泔水为餐饮剩余物，本发明对所述泔水的成分无特殊要求；本发明对所述干燥和粉碎的方式无特殊要求，选择本领域技术人员熟知的方式即可。

以质量百分比计，本发明提供的生物燃料颗粒包括高分子类废弃物粉24～26％，优选为24.5～26％。在本发明中，所述高分子类废弃物粉的目数优选为300～450目；所述高分子类废弃物粉由废旧轮胎和/或废旧塑料瓶粉碎得到；本发明对所述粉碎的方式无特殊要求，选择本领域技术人员熟知的方式即可。

在本发明中，所述含煤矸石的生物燃料颗粒的直径优选为8～10mm，长优选为12～15mm，密度优选为1.76～2g/cm

本发明还提供了上述技术方案所述含煤矸石的生物燃料颗粒的制备方法，包括以下步骤：

将煤矸石粉、含油渍的混合物和高分子类废弃物粉混合后进行造粒，得到含煤矸石的生物燃料颗粒。

在本发明中，所述造粒优选为挤压造粒；本发明对所述混合的方式无特殊要求，混合均匀即可；本发明得到颗粒状生物燃料后，还包括对所得颗粒状生物燃料进行干燥；本发明对所述干燥的方式无特殊要求，选择本领域技术人员熟知的方式即可。

本发明还提供了上述技术方案所述含煤矸石的生物燃料颗粒作为发电燃料的应用；本发明对所述应用的方式无特殊要求，选择本领域技术人员熟知的方式即可。

为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种含煤矸石的生物燃料颗粒及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

将3000g煤矸石清洗并进行机械除杂，然后脱水干燥，得到2870g干燥的煤矸石，将所得干燥的煤矸石在粉碎机中进行粉碎，得到2820g400目的煤矸石粉，所得煤矸石粉中硫含量为5.33％，全水含量为5.22％，灰份为67.41％，挥发份为5.96％，固定碳含量为16.08％，发热量为1196大卡/kg；

将餐饮剩余物泔水粉碎并真空干燥至黏稠，得到含油渍的混合物；

将废旧轮胎清洗干净进行粉碎，得到450目的废旧轮胎粉状物；

将所述2820g煤矸石粉、660g含油渍的混合物和1223g废旧轮胎粉状物混合均匀后挤压造粒，得到颗粒物，对所得颗粒物进行干燥，得到4703g含煤矸石的生物燃料颗粒，所得含煤矸石的生物燃料颗粒的直径为8mm，长度为12mm，密度为1.76g/cm

实施例2

将500g贵州大方县煤矸石清洗并进行机械除杂，然后脱水干燥，得到483g干燥的煤矸石，将所得干燥的煤矸石在粉碎机中进行粉碎，得到480g400目的煤矸石粉，所得煤矸石粉中硫含量为4.29％，全水含量为6.35％，灰份为58.39％，挥发份为10.88％，固定碳含量为20.09％，发热量为1496大卡/kg；

将餐饮剩余物泔水粉碎并真空干燥至黏稠，得到含油渍的混合物；

将废旧矿泉水瓶清洗干净进行粉碎，得到400目的废旧矿泉水瓶粉状物；

将所述480g煤矸石粉、116g含油渍的混合物和193.55g废旧轮胎粉状物混合均匀后挤压造粒，得到颗粒物，对所得颗粒物进行干燥，得到789g含煤矸石的生物燃料颗粒，所得含煤矸石的生物燃料颗粒的直径为10mm，长度为12mm，密度为1.79g/cm

实施例3

参照实施例2的方法制备含煤矸石的生物燃料颗粒，其他条件和实施例2相同，不同之处为：废旧矿泉水瓶改为废旧轮胎；

得到的含煤矸石的生物燃料颗粒中的硫含量为1.87％，全水含量为3.15％，灰份为26.27％，固定碳含量为39.54％，总挥发份为29.17％，含煤矸石的生物燃料颗粒的发热量为4776大卡/kg。

实施例4

将630g贵州大方县煤矸石清洗并进行机械除杂，然后脱水干燥，得到605g干燥的煤矸石，将所得干燥的煤矸石在粉碎机中进行粉碎，得到600g400目的煤矸石粉，所得煤矸石粉中硫含量为4.29％，全水含量为6.35％，灰份为58.39％，挥发份为10.88％，固定碳含量为20.09％，发热量为1496大卡/kg；

将餐饮剩余物泔水粉碎并真空干燥至黏稠，得到含油渍的混合物；

将废旧矿泉水瓶清洗干净进行粉碎，得到400目的废旧矿泉水瓶粉状物；

将废旧轮胎清洗干净进行粉碎，得到400目的废旧轮胎粉状物；

将所述600g煤矸石粉、70g含油渍的混合物、70g废机油、125g废旧轮胎粉状物和135g废旧轮胎粉状物混合均匀后挤压造粒，得到颗粒物，对所得颗粒物进行干燥，得到1000g含煤矸石的生物燃料颗粒，所得含煤矸石的生物燃料颗粒的直径为10mm，长度为12mm，密度为1.79g/cm

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。