一種金屬燃料及其製備方法
2023-06-10 16:18:26 1
專利名稱：一種金屬燃料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種能源燃料，特別涉及一種金屬燃料及其製備方法。背景技術：
歷來廣泛使用的日趨枯竭、不可再生的化石能源燃料，存在著能源枯竭、環境汙染雙重危機同步展現在人類面前，現有落後的燃燒技術、燃燒設備及燃燒方式等因素，嚴重製約著現代經濟與社會的進步和可持續發展；積極尋求新的解決方案，採用新技術和新方法進行資源的有效開發與循環利用，尋找可再生的替代清潔能源，是人類當前面臨的重大的課題; 而可再生的清潔能源將成為未來世界發展的經濟命脈。
發明內容
本發明為了彌補現有技術的不足，提供了一種高清潔、可再生的金屬燃料及其製備方法。本發明是通過如下技術方案實現的
一種金屬燃料，其特殊之處在於以可燃金屬粉為基料，以脂肪醇類、烴類、水中的一種或幾種為分散介質，再添加表面活性劑製備而成的燃料組合物。表面活性劑為催化劑、分散劑、金屬保護劑、乳化劑、穩定劑中的一種或幾種；以煤粉和/或焦粉為助燃劑。本發明金屬燃料由以下重量百分比的組分製成 可燃金屬粉0. 5—80%
分散介質2—85%
助燃劑0 — 75%
催化劑0—15%
分散劑1一洲
金屬保護劑0. 1—2%
乳化劑0—洲
穩定劑0. 1—洲。本發明金屬燃料其優選方案是由以下重量百分比的組分製成
可燃金屬粉2--65%分散介質2--70%助燃劑0--65%催化劑0.2—10%分散劑 --2%金屬保護劑ο.1—1. 5%乳化劑O--1. 5%穩定劑0.1—，/0ο 可燃金屬粉為金屬或合金顆粒在金屬保護劑、分散劑作用下放入研磨機中，控制溫度在30-65°C進行研磨，所得的粉體80— 90%過325目篩，其餘過120目篩。
可燃金屬粉包含鐵粉、鋁粉、鋅粉、鎂粉、硼粉及鋁鎂合金、鎂鋁合金等含相同元素的合金粉為基料燃燒劑，提供主要的熱量來源，其氧化物既具有催化燃燒的作用，還兼有淨化燃燒尾氣的作用。可燃金屬粉其優選的組分重量百分比為鐵10 — 45%、鋁15 — 45%、鎂 10— 45%，鋁、鎂可以是鋁合金或鎂鋁合金。可燃金屬粉(如鎂、鋁、鐵等)具有很高的燃燒焓，在燃燒過程中相互協調促進， 經反覆實驗所得具有高能量密度特性的金屬燃料，其燃燒值可實現在7500kcal/kg— llOOOkcal/kg範圍的可控性設計和調整；其燃燒溫度可達1500K以上(如鋁與鐵的氧化產物發生鋁熱反應可產生3000K高溫，並釋放大量的熱量，2Al+Fe203=A1203+2!^)；金屬粉末還起到了很好的除碳、脫硫、消氮的功效⑶卩2Mg+C02=2Mg0+C, 2Mg+S02=2Mg0+S, Mg+S=MgS, 2A1+3S=A12S3, Fe+S=FeS, 3Mg+N2=Mg3N2，3Mg+2N0=Mg3N2+02)。分散介質為脂肪醇類、烴類、水中的一種或幾種，脂肪醇類優選低級脂肪醇甲醇、 乙醇或丁醇；烴類優選的是烷烴C12-C20正構烷烴。分散介質其優選的組分重量百分比為低級脂肪醇65— 85%、烷烴10 — 20%、水0. 5 —15%。助燃劑組成是煤粉、焦粉或兩者的混合物，優選的是混合物，其組成範圍是煤粉 20—50%，其餘為焦粉。煤粉和焦粉的製備方法為原煤、焦炭經粉碎、潤溼、超細化研磨加工，製得的粉體80— 90%通過200目篩網，其餘過120目篩，浮選淨化脫灰、脫硫去雜，乾燥失水即得。催化劑為引燃劑和氧化劑，引燃劑優選烏洛託品，氧化劑優選為高氯酸銨和/或二氧化錳；分散劑優選為烷基磺酸鹽；乳化劑優選為脂肪酸失水山梨醇脂和/或聚氧乙烯醚；穩定劑優選為甲基環戊二烯三羰基錳和/或聚異丁烯基丁二醯亞胺。金屬保護劑包括緩蝕劑和脂肪酸，其優選的組分重量百分比為環氧丙烷環氧乙烷共聚物30— 50%、偏釩酸銨10 — 30%、硬脂酸20— 50%。本發明金屬燃料的製備方法，包括如下步驟
(1)製備可燃金屬粉；
(2)製備助燃劑；
(3)將步驟(1)、步驟(2)製備物與組合物中其他組分混合，攪拌、均質、分散、研磨、精製即得。本發明金屬燃料及其製備方法的有益效果是以煤粉、焦粉為助燃劑提高燃料熱值的同時，還優化了燃料的燃燒性能；各固體組分分散於以脂肪醇類、烴類、水或其混合物組成的分散介質中，加入表面活性劑以提高分散體系的穩定性，加入以抗暴劑為主的穩定劑以提高燃料的安全性，加入金屬保護劑用於減緩金屬在各種介質及加工過程中的腐蝕， 根據燃料的用途差異，製成流體燃料或固態燃料，是一種高能量、高密度、高清潔、可再生的新型能源，可用於航空航天、航海運輸、電力供暖、工業窯爐和鍋爐、以及汽車等領域。
具體實施方式
實施例1
用環氧乙烷環氧丙烷共聚物30% ；偏釩酸銨30% ；硬脂酸40%組成的金屬保護劑，按金屬金屬保護劑=100 2的要求處理好的金屬粉(鐵鋁鎂=1:1:0.5) 20g，與煤粉100g、 分散劑0. 5g、液體石蠟20g、甲醇57g、乳化劑1. 5g、穩定劑lg、二氧化錳0. 4 g混合均勻； 用膠體磨研磨得到具有顆粒均勻、有良好流變性的組合物200g、密度1. 185g/cm3的金屬燃料。實施例2:
按照實施例1的方法製取金屬粉(鐵鎂鋁合金硼=1:1. 5:0. 01)448、分散劑28、甲醇61. 5g、焦粉90g、穩定劑2. 5g混合均勻，用膠體磨研磨得到具有顆粒均勻、有良好流變性的組合物200g、密度1. 201g/cm3的金屬燃料。實施例3:
按照實施例1的方法製取金屬粉(鐵鋁=1:幻1(^、分散劑28、甲醇3(^、水2(^、煤粉60g、焦粉60g、液體石蠟15g、乳化劑1. 5g、穩定劑1. 5g混合均勻，用膠體磨研磨得到具有顆粒均勻、有良好流變性的組合物200g、密度1. 181g/cm3的金屬燃料。實施例4
按照實施例1的方法製取金屬粉(鐵鋁鎂=l:2:0.2)60g、分散劑4g、水68g、煤粉67. 5g、穩定劑0. 5g混合均勻，用膠體磨研磨得到具有顆粒均勻、有良好流變性的組合物 200g、密度1. 333g/cm3的金屬燃料。實施例5:
按照實施例1的方法製取金屬粉(鎂鋁鋅=0.5:2:0. O80g、分散劑3g、液體石蠟 20g、水60g、煤粉10g、焦粉24. 5g、乳化劑1. 5g、穩定劑Ig混合均勻，用膠體磨研磨得到具有顆粒均勻、有良好流變性的組合物200g、密度1. 391g/cm3的金屬燃料。實施例6
按照實施例1的方法製取金屬粉(鎂鋁=0. 1:幻5(^、分散劑38、液體石蠟117g、甲醇 20g、乳化劑2g、穩定劑3g、二氧化錳5g混合均勻，攪拌均質得到具有顆粒均勻、有良好流變性的組合物200g、密度1. 23g/cm3的金屬燃料。實施例7
按照實施例1的方法製取金屬粉(鎂鋁=0. 5: 100g、分散劑4g、液體甲醇89g、穩定劑3g、高氯酸銨4g混合均勻，攪拌均質得到具有顆粒均勻、有良好流變性的組合物200g、 密度1. 412g/cm3的金屬燃料。實施例8
按照實施例1的方法製取金屬粉(鐵鎂鋁合金=2:l)120g、分散劑5g、液體石蠟 67g、穩定劑3g、二氧化錳5g混合均勻，攪拌均質得到具有顆粒均勻、有良好流變性的組合物200g，密度2. 215g/cm3的金屬燃料。實施例9
按照實施例1的方法製取金屬粉(鐵鎂鋁=1:0. l:2)130g、固體石蠟15g、煤粉 20g、焦粉20g、烏洛託品10g、二氧化錳5g均勻混合，用膠體磨研磨得到具有顆粒均勻的膏狀體、經壓實得到密度3. 426g/cm3的金屬燃料。實施例中所用催化劑為引燃劑和氧化劑，引燃劑優選烏洛託品，氧化劑優選為高氯酸銨和/或二氧化錳；分散劑優選為烷基磺酸鹽；乳化劑優選為脂肪酸失水山梨醇脂和/ 或聚氧乙烯醚；穩定劑優選為甲基環戊二烯三羰基錳和/或聚異丁烯基丁二醯亞胺。
權利要求
1.一種金屬燃料，其特徵是以可燃金屬粉為基料，以脂肪醇類、烴類、水中的一種或幾種為分散介質，再添加表面活性劑製備而成的燃料組合物。
2.根據權利要求1所述的金屬燃料，其特徵是表面活性劑為催化劑、分散劑、金屬保護齊 、乳化劑、穩定劑中的一種或幾種；以煤粉和/或焦粉為助燃劑。
3.根據權利要求2所述的金屬燃料，其特徵是由以下重量百分比的組分製成 可燃金屬粉0. 5—80%分散介質2—85%助燃劑0 — 75%催化劑0—15%分散劑1一洲金屬保護劑0. 1—2%乳化劑0—洲穩定劑0. 1—洲。
4.根據權利要求3所述的金屬燃料，其特徵是由以下重量百分比的組分製成可燃金屬粉2--65%分散介質2--70%助燃劑0--65%催化劑0.2—10%分散劑 --2%金屬保護劑ο.1—1. 5%乳化劑O--1. 5%穩定劑0.1—，/0ο
5.根據權利要求4所述的金屬燃料，其特徵是可燃金屬粉為金屬或合金顆粒在金屬保護劑、分散劑作用下放入研磨機中，控制溫度在30-65°C進行研磨，所得的粉體80— 90% 過325目篩，其餘過120目篩。
6.根據權利要求4所述的金屬燃料，其特徵是分散介質為脂肪醇類、烴類、水中的一種或幾種，脂肪醇類為低級脂肪醇甲醇、乙醇或丁醇；烴類為烷烴C12-C20正構烷烴。
7.根據權利要求4所述的金屬燃料，其特徵是助燃劑煤粉和焦粉的製備方法為原煤、焦炭經粉碎、潤溼、超細化研磨加工，製得的粉體80— 90%通過200目篩網，其餘過120 目篩，浮選淨化脫灰、脫硫去雜，乾燥失水即得。
8.根據權利要求4所述的金屬燃料，其特徵是催化劑為引燃劑和氧化劑，引燃劑為烏洛託品，氧化劑為高氯酸銨和/或二氧化錳；分散劑為烷基磺酸鹽；乳化劑為脂肪酸失水山梨醇脂和/或聚氧乙烯醚；穩定劑為甲基環戊二烯三羰基錳和/或聚異丁烯基丁二醯亞胺。
9.根據權利要求4所述的金屬燃料，其特徵是金屬保護劑包括緩蝕劑和脂肪酸，其組分重量百分比為環氧丙烷環氧乙烷共聚物30—50%、偏釩酸銨10 — 30%、硬脂酸20— 50%。
10.根據權利要求4所述的金屬燃料的製備方法，其特徵是包括如下步驟(1)製備可燃金屬粉；(2)製備助燃劑；(3)將步驟(1)、步驟⑵製備物與組合物中其他組分混合，攪拌、均質、分散、研磨、精製即得。
全文摘要
本發明公開了一種能源燃料，特別公開了一種金屬燃料及其製備方法。該金屬燃料，其特殊之處在於以可燃金屬粉為基料，以脂肪醇類、烴類、水中的一種或幾種為分散介質，再添加表面活性劑製備而成的燃料組合物。本發明金屬燃料及其製備方法的有益效果是以煤粉、焦粉為助燃劑提高燃料熱值的同時，還優化了燃料的燃燒性能；根據燃料的用途差異，製成流體燃料或固態燃料，是一種高能量、高密度、高清潔、可再生的新型能源，可用於航空航天、航海運輸、電力供暖、工業窯爐和鍋爐、以及汽車等領域。
文檔編號C10L1/32GK102229824SQ20111013024
公開日2011年11月2日 申請日期2011年5月19日 優先權日2011年5月19日
發明者劉建堂, 周偉, 左秀麗, 魏雪楓 申請人:周偉, 濟南中能能源環境科技有限公司