專利名稱：：一種針對(duì)云南昭通氟中毒區(qū)燃煤污染的煤基組合燃料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種組合燃料及其制法:更具體的說(shuō)，本發(fā)明涉及一種具有凼氟、固硫雙重性能的清潔組合燃料及其制備方法。該組合燃料主要是針對(duì)云南昭通地區(qū)"燃煤型氟中毒"防治的組合燃料。更具休的說(shuō)，本發(fā)明涉及一種針對(duì)云南昭通地區(qū)農(nóng)村燃煤氟、硫等污染防治的煤基組合燃料。
背景技術(shù)：
："燃煤型氟中毒"是我國(guó)一種因燃煤污染而引起的危害極大的地方性疾病。據(jù)1999年衛(wèi)生部統(tǒng)計(jì)，全國(guó)燃煤污染型氟中毒病區(qū)分布于我國(guó)東北到西南的14個(gè)省、直轄市、自治區(qū)的2()1個(gè)病區(qū)縣，35718個(gè)病區(qū)村，病區(qū)人口3367.78萬(wàn)人，其中中國(guó)西部地區(qū)5省、市氟斑牙患者]32].52萬(wàn)人，氟骨病患者132.28萬(wàn)人，分別占全國(guó)"燃煤"污染型病區(qū)氟斑牙和氟骨癥患者總數(shù)的79.27%和90.59%。云南省的昭通市為我國(guó)"燃煤型"地方性氟中毒的重病區(qū)，全市有氟斑牙患者2()()萬(wàn)人，氟骨癥患者60萬(wàn)人。11個(gè)區(qū)(縣)中，除水富縣外，其他l()個(gè)均為"燃煤型"氟中毒病區(qū)，且昭通地區(qū)自1985年便開(kāi)始采取了"改灶降氟"的氟中毒防治措施。但隨后的防治效果監(jiān)測(cè)調(diào)査發(fā)現(xiàn)，雖然改良爐灶能使室內(nèi)空氣氟含量降到要求，使病區(qū)生活衛(wèi)生水平有所改善，起到了一定效果，但是病區(qū)經(jīng)烘烤后糧食的氟含量不僅仍不能降到國(guó)家食品限量衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，且很多地區(qū)烘烤糧食的氟含量仍處于較高水平上，人群中氣的平均攝入量降低不多，單純地改良爐灶尚不能徹底解決氟中毒的防治問(wèn)題。另外，改灶降氟只是將高氟煤煙排到室外，未能從根本上減輕"燃煤"釋放氟對(duì)環(huán)境的污染,昭通農(nóng)村地區(qū)農(nóng)戶用煤目前主要是價(jià)格便宜的粉煤攙拌黏土而成的"混煤"。根據(jù)雒昆利等人的研究，云南昭通地區(qū)主采煤和民用煤主要為低氟煤，平均含氟量稍低于中國(guó)煤炭平均含氟量(82mg/kg)和貴州西部的煤炭含氟量(8加g/kg),與世界煤的平均值WUmg/kg贈(zèng)近但拌煤黏土主要為含氟量超過(guò)600mg/kg的拌煤黏土為主，拌煤黏上中的含氟量大亍煤和混煤的含氟量.導(dǎo)致昭通地區(qū)氟中毒的攜氟介質(zhì)一玉米、辣椒中的氟,主要來(lái)自于"混煤"燃燒時(shí)拌煤黏上中氟時(shí)釋放,此外，昭通農(nóng)村地區(qū)農(nóng)戶用煤主要為西南地區(qū)的中高硫煤，平均煤硫含量2.13%，這種煤在燃燒時(shí)會(huì)釋放大量S02及伴生污染物。雖然目前昭通氟中毒區(qū)絕大部分農(nóng)戶都進(jìn)行了改爐改灶.但這間氟污染防治一祥.漢僅是將SCX,等燃煤污染物排到了室外.仍沒(méi)有從根本上.減少燃煤時(shí)硫的排放量根據(jù)專利申請(qǐng)者的實(shí)地調(diào)研，昭通氟中毒區(qū)的農(nóng)戶使用改造爐后，由干燃煤時(shí)釋放的大量硫化物的腐濁，差不多每半年到一年農(nóng)戶就需更換一套改造爐的排煙筒，而一套排煙筒價(jià)值200多元，這對(duì)昭通氟中毒區(qū)廣大貧凼的農(nóng)戶來(lái)說(shuō)是一筆不小的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，從而導(dǎo)致許多貧困農(nóng)戶不能長(zhǎng)期堅(jiān)持使用改造爐。昭通地區(qū)是我國(guó)"燃煤型氟中毒"的重病區(qū)，同時(shí)也是經(jīng)濟(jì)貧困地區(qū)。昭通地區(qū)10個(gè)"燃煤型氟中毒"病區(qū)中，有7個(gè)都為國(guó)家級(jí)貧困縣。絕大部分村民的生活都還處于溫飽水平，少部分村民甚至溫飽都無(wú)法保證c由于昭通氟中毒區(qū)缺乏豐富的林木資源，而當(dāng)?shù)貧夂蛴株幚涑睗?，因此，大部分農(nóng)民都選擇相對(duì)較為經(jīng)濟(jì)的煤炭來(lái)取暖、做飯。而昭通地區(qū)煤炭資源中，粉煤的價(jià)格約為塊煤的1/2—1/4，這樣，出于經(jīng)濟(jì)能力的限制，絕大多數(shù)農(nóng)民只能選用粉煤。而要使用粉煤，就必須使用黏土作為粉煤燃燒的黏合劑，來(lái)使粉煤粘結(jié)成塊，并利用黏土的高耐火度來(lái)保證粉煤的充分燃燒。而這種"髙硫煤+高氟黏土"的簡(jiǎn)單組合燃料，其自身的固氟率、固硫率者M(jìn)艮低，使用時(shí)氟、硫污染嚴(yán)重。根據(jù)專利申請(qǐng)者的實(shí)地調(diào)研，在昭通氟中毒區(qū)，大部分農(nóng)戶使用的"混煤"中，拌煤黏土比例30%-5(恢不等。通過(guò)對(duì)昭通氟中毒區(qū)農(nóng)戶家所采集的混煤樣品進(jìn)行分析測(cè)試表明，當(dāng)煤/黏土為7:3時(shí)，其自身固氟率僅為4.1W。，固硫率僅為3.45%，在燃燒時(shí)釋放出的氟約為459.97ug/g，釋放出的硫約為1.12%;當(dāng)煤激土為6:4時(shí)，其自身固氟率約為4.74%,固硫率約為12.84%,在燃燒時(shí)釋放出的氟約為599.59ug/g，釋放出的硫約為0.95%;當(dāng)煤激土為5:5時(shí)，其自身凼氟率約為6.94%,凼硫率約為5.38%，在燃燒時(shí)釋放出的氟約為714.27ug/g，釋放出的硫約為O.鵬(表1，表2)c總的來(lái)說(shuō)，當(dāng)前昭通氟中毒區(qū)農(nóng)民普遍使用的傳統(tǒng)的"煤+拌煤黏土"式簡(jiǎn)單組合燃料，燃燒時(shí)釋放的氟隨摻拌黏土比例的增加而顯著增加，燃燒時(shí)釋放的硫雖然隨著摻拌黏土比例的增加而略有降低，但硫污染仍然較為嚴(yán)重如果沒(méi)有經(jīng)濟(jì)、高效、清潔的新型生活燃料替代品，昭通氟中毒區(qū)居民今后相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)仍只能繼續(xù)使用這種高氟、高硫污染的"混煤"式簡(jiǎn)單組合生活燃料。尋求一種經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的生活燃料.對(duì)昭通地區(qū)的燃煤氟、硫污染及氟中毒的防治都具有十分重要的意義。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的之一是解決昭通氟中毒區(qū)居民當(dāng)前使用的生活燃料自身固氟、固硫率低，氟、硫污染嚴(yán)重的問(wèn)題.為昭通氟屮毒區(qū)居民提供一種經(jīng)濟(jì)的，固氟、fel硫率高的，環(huán)保新型組合生活燃料。本發(fā)明的基礎(chǔ)是申請(qǐng)者經(jīng)實(shí)地考察和實(shí)際樣品采集，及多次科學(xué)實(shí)驗(yàn)而成的煤基組合燃料，具有科學(xué)性和實(shí)用性。該組合燃料，原料易得，使用方便，經(jīng)濟(jì)環(huán)保。本發(fā)明的目的之二在于提供上述煤基組合燃料的制備方法。該煤基組合燃料包括以下組分1.粉煤2.奧陶系黏土3.奧陶系白云巖其中所述的粉煤的粒徑為0.01-3毫米，優(yōu)選為O.l-1毫米；奧陶系黏土的粒徑為0.01-3毫米，優(yōu)選為().l-l毫米；白云巖的粒徑為().()l-3毫米，優(yōu)選為0.1-l毫米。其中所述的粉煤/奧陶系黏土/奧陶系白云巖的重量配比為7.0:1.0:1.5-2.5，最雌為7.0:1.0:2.0。本發(fā)明所述的粉煤、奧陶系黏土、奧陶系白云巖均來(lái)源于云南省的昭通地區(qū)。本發(fā)明的煤基組合燃料使用時(shí)有以下效果(l)原材料資源豐富，獲取方便；(2)使用便利，價(jià)格低廉；(3)固氟、固硫率高，清潔環(huán)保，有利于燃'煤氟中毒的防治。本發(fā)明所述的煤基組合燃料的制備方法簡(jiǎn)單易行，將粉煤、奧陶系拌煤黏土、奧陶系白云巖按照上述的各種比例范圍和各種粒徑范圍混合均勻直接使用。本發(fā)明的煤基組合燃料制備使用的設(shè)備均為一般設(shè)備，無(wú)須任何特殊設(shè)備。本發(fā)明用下述條件進(jìn)行了3會(huì)證煤炭選用了昭通鎮(zhèn)雄縣產(chǎn)粉煤，含氟量62.81ug/g，含硫量1.84%，為昭通地區(qū)典型低氟高硫煤;黏土選用了昭通鎮(zhèn)雄縣農(nóng)民常用的拌煤黏土，含氟量2023.66ug/g，含硫量0.07%;白云巖選用了采自昭通鎮(zhèn)雄縣的奧陶系白云巖，含氟量553.70ug/g，含硫量0.05%。本發(fā)明戶Jf述煤基生活燃料對(duì)昭通地區(qū)氟中毒的防治^W特別的意義。具體實(shí)施例方式昭通氟中毒區(qū)居民所用傳統(tǒng)的"粉煤+拌煤黏土"的簡(jiǎn)單組合燃料，其在使用時(shí)氟、硫污染嚴(yán)重的重要原因是燃燒時(shí)高硫粉煤中硫的大量逸出和高氟黏土中氟的大量逸出。為了保持經(jīng)濟(jì)性，本發(fā)明中的新型組合燃料仍^粉煤和拌煤黏土為主，不同于傳統(tǒng)混合燃料的地方是本發(fā)明中的新型組合燃料是在不影響發(fā)熱量的情況下.通過(guò)添加昭通氟中毒區(qū)價(jià)格低廉、容易獲取的奧陶系白云巖，并通過(guò)調(diào)整粉煤、黏土、白云巖的比例來(lái)抑制燃燒時(shí)粉煤中硫的逸出以及黏土中氟的逸出，從而實(shí)現(xiàn)新型燃料使用時(shí)的經(jīng)濟(jì)、環(huán)保。制備方法將粉煤、拌煤黏土、白云巖粉碎至粒徑<1毫米，然后按照各種比例混合均勻后直接使用或制成型煤使用。測(cè)定原理和方法依據(jù)中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部頒發(fā)的中華人民共和國(guó)衛(wèi)生行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(WS^T88-1996)，"煤及土壤總氟測(cè)定方法燃燒水解-離子選擇電極法"，測(cè)定本發(fā)明中煤、黏土、白云巖、混合燃料及混合燃料燃燒后渣等樣品氟。依據(jù)國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局頒發(fā)的中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T214-1996)中的"高溫燃燒-庫(kù)侖滴定法"，用鶴壁恒博儀器有限公司產(chǎn)漢顯-500測(cè)硫儀測(cè)定煤及煤、黏土、白云巖混合燃料的全硫含量和燃燒時(shí)釋放的硫含量?；旌先剂系墓谭拾垂?1)計(jì)算公式(1):<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>式中GF-固氟率，％FO-混合燃料燃燒前的氟含量(ug/g)F]-混合燃料燃燒后殘余物中氟含量(ug/g)M()-混合燃料燃燒前的質(zhì)量，gMl-混合燃料燃燒后殘余物的質(zhì)量，g混合燃料的固硫率按公式(2)計(jì)算SO—公式(2):<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>SO式中GS-阇硫率，％SO-混合燃料的全硫含量(％)S2-混合燃料燃燒時(shí)釋放的硫(％)實(shí)施例1*-3*.1#-21#:除粉煤、黏l:、白二-巖等的比例不一樣外，所有實(shí)施例的樣品測(cè)試條件完全相同，其所測(cè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)列于表l、2中。表i昭通氟中毒區(qū)，"^;!r'^a合燃料^時(shí)氟的釋放<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表3新型煤基組合燃料各成分在不同比例下燃燒時(shí)氟的釋放<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表4新型煤基組合燃料各成分在不同比例下燃燒時(shí)硫的釋放<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表54#^基組合燃料實(shí)際應(yīng)用中的效果<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>從表l、表2可以看出，昭通氟中毒區(qū)居民日常使用的,混煤，其燃燒時(shí)釋放的氟會(huì)隨##黏土比例的增加而顯著增加，燃燒時(shí)釋放的硫會(huì)隨摻拌黏土比例的增加而略有降低。這也說(shuō)明，昭通氟中毒區(qū)農(nóng)村傳統(tǒng)的"混煤"其有高氟、高硫污染的特點(diǎn)，且高氟污染主要來(lái)自傳統(tǒng)"混煤"中的拌煤黏土，高硫污染主要來(lái)自傳統(tǒng)"混煤"中的粉煤。但不論傳統(tǒng)"混煤"中粉煤與拌煤黏土的比例怎樣，其在燃燒時(shí)約95%以上的氟全部逸出，約90%的硫也都全部逸出。即使是"混煤"中拌煤黏土的比例僅為30%時(shí)，其在燃燒時(shí)釋放的氟也高達(dá)459.97ug/g。從表3中可以看出，當(dāng)減少拌煤黏土用量并添加適量奧陶系白云巖后，能有效抑制粉煤及拌煤黏土中氟的逸出。在不影響混合燃料發(fā)熱量的情況下，當(dāng)粉煤/拌煤黏土/奧陶系白云巖的重量配比為7.0:1.0:2.0時(shí)，該新型混合燃料的固氟率可高達(dá)81.78%，燃燒時(shí)釋放的氟僅有52.62ug/g。同時(shí)，表4數(shù)據(jù)表明，這一配比的混合燃料，其固硫率也高達(dá)69.17%，燃燒釋放硫僅有0.377。。表4中，隨著混合燃料中粉煤用量的減少和奧陶系白云巖用量的增多，混合燃料的固硫率增加。這與混合燃料的硫污染主要來(lái)自粉煤有關(guān)。但應(yīng)注意，粉煤用量太少時(shí)，會(huì)影響混合燃料的發(fā)熱量。相比硫污染，氟污染是昭通氟中毒區(qū)更為嚴(yán)重，危害更大的一種污染，"燃煤"氟污染已造成昭通地區(qū)大面積氟中毒的發(fā)生與流行，另外，為了保證混合燃料的發(fā)熱量及其經(jīng)濟(jì)性，因此，選擇粉煤/#煤黏土/奧陶系白云巖的最佳重量配比為7.0:1.0:2.0，粉煤、拌煤黏土、奧陶系白云巖的粒度小于1毫米，符合這一配比和粒度的煤基組合燃料的固氟率81.78%，燃燒時(shí)釋放的氟約52.62ug/g;固硫率69.17%,燃燒釋放硫約0.37%。表5是粉煤/拌煤黏土/奧陶系白云巖比例為7.0:1.0:2.0時(shí)的煤基生活燃料在昭通市鎮(zhèn)雄縣芒部鎮(zhèn)余清村幾個(gè)農(nóng)戶家里試用時(shí)的實(shí)際測(cè)試結(jié)果。共在昭通芒部鎮(zhèn)的余清村選擇了10個(gè)農(nóng)戶參與實(shí)驗(yàn)，分為A、B兩組，A組農(nóng)戶仍使用傳統(tǒng)的"混煤"，B組農(nóng)戶使用本專利將要申請(qǐng)的新型煤基組合燃料(粉煤/拌煤黏土/奧陶系白云巖的重量配比為7.0:1.0:2.0)。由表5可以看出，使用新型煤基生活燃料烘烤的玉米，其平均氟含量較使用傳統(tǒng)"混煤"燃料烘烤的玉米降低了約45%;使用新型煤基組合燃料后，室內(nèi)空氣中SO,的平均濃度較使用傳統(tǒng)"混煤"時(shí)下降了約90%，該新型煤基組合燃料對(duì)防治昭通農(nóng)村地區(qū)"燃煤"的氟、硫污染效果明顯，總的來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的煤基組合燃料有以下突出特點(diǎn)(l)本發(fā)明的材料直接源自昭通氟中毒區(qū)，當(dāng)?shù)卦腺Y源豐富，獲取容易，使用方便；(2)本發(fā)明的煤基組合燃料制備工藝簡(jiǎn)單，無(wú)需額夕hfeL資，并兼顧了當(dāng)?shù)鼐用竦纳钍褂昧?xí)慣，十分易于推廣；(2)本發(fā)明的煤基組合燃料，固氟、固硫率高，氟、硫污染輕，并且兼顧了燃燒性能，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性的有機(jī)結(jié)合。權(quán)利要求1.一種煤基組合燃料，其特征在于該組合燃料的組分包括(1)粉煤(2)拌煤黏土(3)白云巖其中，所述粉煤是云南昭通農(nóng)村地區(qū)居民普遍使用的粉煤；所述拌煤黏土為云南昭通農(nóng)村地區(qū)居民普遍使用的拌煤黏土；所述白云巖為云南昭通地區(qū)的奧陶系白云巖。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤基組合燃料，其特征在于，粉煤淋煤黏土/白云巖的最佳重量配比為7.0:1.0:2.0。3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的煤基組合燃料，KW征在于，所述的白云巖為云南昭通地區(qū)奧陶系白云巖。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤基組合燃料，，征在于，奧陶系白云巖的粒度為0.01-3毫米。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤基組合燃料，#征在于，粉煤的粒度為0.01-3毫米。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤基組合燃料，#征在于，拌煤黏土的粒度為0.01-3*。7.根據(jù)權(quán)利要求l-6所述的煤基組合燃料，，征在于，將粉煤、拌煤黏土、奧陶系白云巖按照比例和粒徑范圍混合后，力口入適量水，人1[^機(jī)械均勻，直接使用或制成型煤作為日常生活燃料。全文摘要本發(fā)明為一種針對(duì)云南昭通氟中毒區(qū)燃煤污染的煤基組合燃料及其制備方法。該煤基組合燃料較好的解決了當(dāng)前昭通“燃煤型氟中毒”區(qū)居民在使用傳統(tǒng)組合燃料(煤+拌煤黏土)時(shí)造成的嚴(yán)重的氟、硫污染問(wèn)題，可取代昭通“燃煤型氟中毒”區(qū)居民廣泛使用的傳統(tǒng)的組合燃料，并為昭通地區(qū)“燃煤型氟中毒”的防治提供了一種新的途徑。該煤基組合燃料包括三種組分粉煤，黏土，奧陶系白云巖。粉煤/黏土/白云巖的最佳重量配比為7.0∶1.0∶2.0，白云巖的最佳粒度為＜1毫米。在保證白云巖最佳粒度和混合燃料的最佳重量配比情況下，固氟率81.78％，燃燒釋放氟約52.62ug/g；固硫率69.17％，燃燒釋放硫約0.37％。該組合燃料原料獲取容易，制備工藝簡(jiǎn)單，不需額外投資，并兼顧了當(dāng)?shù)鼐用竦氖褂昧?xí)慣，實(shí)用性強(qiáng)，易于推廣。文檔編號(hào)C10L5/00GK101186849SQ20071019563公開(kāi)日2008年5月28日申請(qǐng)日期2007年12月5日優(yōu)先權(quán)日2007年12月5日發(fā)明者吳學(xué)志,李會(huì)杰,畢世貴,雒昆利,偉黎申請(qǐng)人:雒昆利;李會(huì)杰;吳學(xué)志;畢世貴;黎偉