[发明专利]高活化粉煤灰负载纳米催化材料及合成工艺

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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MnO₂、Fe₂O₃、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、β-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。

发明内容

本发明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。

本发明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。

(1)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0.02-0.03MPa，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。