[发明专利]煤矸石活化剂及制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于无机混合物的制备方法，涉及到煤矸石活化剂及制备方法和应用。

背景技术

煤矸石是采煤过程中和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石，包括巷道掘进过程中的掘进矸石、采掘过程中从顶板、底板及夹层里采出来的矸石，以及洗煤气过程中挑出来洗矸石，其主要成分为：Al₂O₃、SiO₂，另外还含有数量不等的Fe₂O₃、CaO、MgO、Na₂O、K₂O、P₂O₅、SO₃和微量的稀有元素（镓、钒、钛、钴）。

由于煤矸石中含有可燃成分，因此理论上是可以燃烧的。然而其燃烧点比普通的煤炭要高，起火难度大，鼓风时会造成温度降低至燃点以下，是一种难以持续燃烧的资源。目前关于将煤矸石的利用分成两个方向，一个方向是将其转换成建筑材料或者沸石等；另一个方向是转换成合格的燃料。转换燃料的研究大多采用加入硝酸盐或者高锰酸盐等办法，也就是利用助燃剂分解出氧气提高煤矸石的燃烧效率。这种办法虽然能够在一定程度上促进煤矸石的燃烧，但是助燃剂往往比煤矸石内的可燃物质分解的快，造成燃烧不完全，同时硫和氮的化合物分解出来造成环境污染。本研究采用的活化剂能够催化分解煤矸石内部的无机和有机成分，让煤矸石中的无机成分不会阻碍有机成分的燃烧，并且极大的减低有害气体的挥发。

本发明的发明人贾若琨曾于2005年在日本“材料快报”上发表了：制备表面具有疏水性质的花瓣形或叶片形Y₂O₃粉末（贾若琨等，Template senthesis and wettability properties of large-scale floer-like and leaf-like Y₂O₃ materials,meterials lertters, 2005,59,4010-4012）。该文描述了一种表面具有微-纳结构的高比表面积氧化钇粉末的制备方法。这种粉末不仅具有较大的比表面积，同时具有很强的催化活性。

2007年在长春的《应用化学》上发表的一篇论文，记载了Y₂O₃的制备方法：“1.5g Y₂O₃用硝酸溶解得到Y(NO₃)₃，加入2g尿素溶液，并将溶液稀释至100ml，加热沸腾3-5min至稍微浑浊，得到溶胶。溶胶冷却后，室温下浸泡使其进入模板，溶胶中的粒子留在模板中，将模板60℃烘干6h，然后将模板在1000℃烧结1h。得到的粉末重新分散到水中（超声波分散），然后滴加在硅片上，蒸干水分后得到花球形结构微粒。溶胶进入模板后用丙酮洗涤，最终烘干、培烧得到叶片形微粒。”

ZL2007100555607 也记载了“一种表面具有微-纳结构的超疏水Y₂O₃粉末材料，其特征在于该材料是由下列前体制成：Y(NO₃)₃×5H₂O、六次甲基四胺、聚苯乙烯高分子模板、C₃以下小分子醇；其中，Y(NO₃)₃×5H₂O与六次甲基四胺摩尔比为1：3；Y(NO₃)₃×5H₂O与所述的高分子模板质量比为1：1～1：2； C₃以下小分子醇的用量为10毫升的95%的质量百分含量。将所述的Y(NO₃)₃×5H₂O与六次甲基四胺在水反应后，加热至68～85℃恒温5～20分钟，得到Y(OH)₃前驱体溶胶，将聚苯乙烯高分子模板浸在所述的溶胶中，离心后在40～50℃下烘干6～7小时后，放在C₃以下小分子醇中浸泡10分钟，取出在40～50℃下烘干30分钟，然后于750～900℃下烧1h，得到表面具有微-纳结构的超疏水的Y₂O₃粉末材料。”。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种能够活化煤矸石中惰性成分，实现煤矸石的充分燃烧等。