本申請涉及燃料，更具體地說，它涉及潔凈環保型炭。

背景技術：

1、蘭炭的粒度一般大于3mm，具有高固定碳、高比電阻、高化學活性、高比表面、熱穩定性好和低灰、低硫、低鋁、低磷等特點，是一種很好的清潔燃料。然而，蘭炭的抗壓強度和抗碎性較差，在運輸、使用的過程中會產生不能直接使用的蘭炭末，使得蘭炭的使用性能大大降低。近年來，隨著活性好的無煙粉煤價格上漲，將廢棄蘭炭粉末和淀粉膠等膠黏劑黏結成型來制備氣化型煤，既能降低成本，又能變廢為寶。

2、然而，現有技術中，用來制備氣化型煤的淀粉基膠黏劑存在有黏結強度低的問題，在使用和運輸過程中，易導致制備得到的氣化型炭出現損毀的問題，同時，淀粉基膠黏劑的加入，使得制備得到的環保型炭易燃燒不充分，產生大量的氮氧化合物，難以達到環保的排放的標準，基于上述陳述，本申請提供了潔凈環保型炭。

技術實現思路

1、為了解決目前制備氣化型炭的淀粉基膠黏劑存在的抗碎性能差和使用過程中，燃燒不充分，達不到環保排放的標準，本申請提供了潔凈環保型炭。

2、本申請提供了潔凈環保型炭，該潔凈環保型炭由以下步驟制得：

3、步驟s1、準備以下重量份原料：100-110份蘭炭焦粉、15-17份去離子水和9-12份功能化黏結劑；

4、步驟s2、制備潔凈環保型炭：將蘭炭焦粉和功能化黏結劑混合均勻，并加入去離子水，再經壓制成3-8cm的長條形或球型，烘干，得潔凈環保型炭。

5、優選的，所述壓制成型過程中，壓力為6-10mpa。

6、優選的，所述功能化黏結劑由以下步驟制得：

7、步驟a1、準備以下重量份原料：16-32份玉米淀粉、12-24份去離子水、18-36份三聚磷酸鈉、22-40份改性淀粉、6-10份季戊四醇烯丙基醚和0.3-0.5份引發劑溶液；

8、步驟a2、糊化：將玉米淀粉和三聚磷酸鈉加入1/3重量份去離子水中，邊攪拌邊升溫至65-75℃，繼續攪拌10-20min，得到糊化玉米淀粉；

9、步驟a3、自由基聚合：將改性淀粉加入剩余重量份去離子水中，攪拌均勻，邊攪拌邊加入步驟s2中制得的糊化玉米淀粉，繼續攪拌2-3h，再加入季戊四醇烯丙基醚和引發劑溶液，升溫至76-80℃，繼續攪拌6-8h，得功能化黏結劑。

10、優選的，所述引發劑溶液為質量分數為10%的過硫酸銨溶液。

11、優選的，所述蘭炭焦粉由以下步驟制得：

12、將蘭炭粉碎，篩分為0-1mm和1-3mm兩種粒徑，按照4-5：1混合均勻，得蘭炭焦粉。

13、優選的，所述改性淀粉由以下步驟制得：

14、步驟b1、將玉米淀粉和去離子水在35-45℃下混合均勻，調節ph值為8.5-9.5，再滴加辛烯基琥珀酸酐和異丙醇的混合液a，控制在30min內滴完，滴畢，升溫至65-75℃，繼續攪拌反應4-6h，反應結束后，調節ph值為5.5-6.5，洗滌至中性，干燥，粉碎，過40-60目篩，得酯化玉米淀粉，其中，玉米淀粉、去離子水和混合液a的質量比為1-3：25-35：110，混合液a中，辛烯基琥珀酸酐和異丙醇的質量比為2-4：110，在上述反應過程中，以去離子水為溶劑，氫氧化鈉溶液為堿催化劑，玉米淀粉和辛烯基琥珀酸酐發生開環酯化反應，得到酯化玉米淀粉，控制辛烯基琥珀酸酐略高于玉米淀粉的物質的量，使得反應過程中，仍存留有剩余的羧基參與后續的反應過程中；

15、步驟b2、將酯化玉米淀粉加入無水dmf中，攪拌均勻，邊攪拌邊滴加四丁基溴化銨、環氧基化合物和無水dmf的混合液b，控制在30min內滴完，滴畢，升溫至70-80℃，攪拌反應4-6h，反應結束后，離心，洗滌，干燥，得改性淀粉，其中，酯化玉米淀粉、無水dmf和混合液b的質量比為2-4：60-80：15-25，混合液b中，四丁基溴化銨、環氧基化合物和無水dmf的質量比為0.04-0.06：0.3-0.6：20-30，在上述反應過程中，以無水dmf為溶劑，酯化玉米淀粉上的羧基與環氧基化合物上的環氧基發生開環反應，得改性淀粉。

16、優選的，所述環氧基化合物由以下步驟制得：

17、將葡萄糖酸鈣和三乙胺加入無水dmf中，冰水浴下，混合均勻，再滴加環氧氯丙烷和無水dmf的混合液c，控制在15min內滴完，升溫至55-65℃，攪拌反應8-10h，反應結束后，過濾，濾液旋蒸，旋蒸產物置于丙酮中溶解后，過濾，濾液旋蒸至恒重，得環氧基化合物，其中，葡萄糖酸鈣、三乙胺、無水dmf、混合液c和丙酮的質量比為2-4：0.1-0.3：40-50：15-25：30-40，混合液c中，環氧氯丙烷和無水dmf的質量比為0.4-0.8：12-16，在上述反應過程中，以葡萄糖酸鈣上的活性羥基和環氧氯丙烷上的氯原子發生親核取代反應，得環氧基化合物。

18、綜上所述，本申請具有以下有益效果：

19、（1）為了提高制備潔凈環保型炭的抗碎性能和燃燒性能，本發明加入了改性淀粉，改性淀粉中含有柔性長鏈烷烴結構、葡萄糖酸鈣結構和不飽和雙鍵，柔性長鏈烷烴結構的存在能與季戊四醇烯丙基醚中的柔性烷基鏈發生糾纏繞結，提高淀粉膠黏劑的黏結強度，進而提高了潔凈環保型炭的抗碎性能，葡萄糖酸鈣結構的存在，一方面其分子鏈中含有大量的碳元素、氧元素和氫元素，能促進淀粉基膠黏劑的充分燃燒，另一方面，鈣離子不僅具有良好的水溶性，降低了膠黏劑的著火點，能促進淀粉基膠黏劑的充分燃燒，而且其還能與二氧化硫反應，起到固硫的作用，此外，鈣離子能與三聚磷酸鈉發生絡合反應，進一步提高了潔凈環保型炭的抗碎性能，不飽和雙鍵的存在，能在引發劑的作用下，與季戊四醇烯丙基醚上的不飽和雙鍵發生自由基聚合反應，引入含大量碳元素、氧元素和氫元素，不僅進一步增強了潔凈環保型炭的抗碎性能，而且促進了潔凈環保型炭的充分燃燒。

20、（2）本申請采用蘭炭替換傳統無煙煤相較于傳統無煙煤更加環保，其具體為pm2.5下降93%，致癌物下降92%，致霾物下降98%，多環芳烴類下降97%。

技術特征：

1.潔凈環保型炭，其特征在于，由以下步驟制得：

2.根據權利要求1所述的潔凈環保型炭，其特征在于，所述功能化黏結劑由以下步驟制得：

3.根據權利要求1所述的潔凈環保型炭，其特征在于，所述改性淀粉由以下步驟制得：

4.根據權利要求3所述的潔凈環保型炭，其特征在于，所述步驟b1中，玉米淀粉、去離子水和混合液a的質量比為1-3：25-35：110，混合液a中，辛烯基琥珀酸酐和異丙醇的質量比為2-4：110。

5.根據權利要求3所述的潔凈環保型炭，其特征在于，所述步驟b2中，酯化玉米淀粉、無水dmf和混合液b的質量比為2-4：60-80：15-25，混合液b中，四丁基溴化銨、環氧基化合物和無水dmf的質量比為0.04-0.06：0.3-0.6：20-30。

6.根據權利要求3所述的潔凈環保型炭，其特征在于，所述環氧基化合物由以下步驟制得：

7.根據權利要求6所述的潔凈環保型炭，其特征在于，葡萄糖酸鈣、三乙胺、無水dmf、混合液c和丙酮的質量比為2-4：0.1-0.3：40-50：15-25：30-40，混合液c中，環氧氯丙烷和無水dmf的質量比為0.4-0.8：12-16。

8.根據權利要求6所述的潔凈環保型炭，其特征在于，所述引發劑溶液為質量分數為10%的過硫酸銨溶液。

技術總結
本申請涉及燃料技術領域，具體公開了潔凈環保型炭，包括以下步驟：步驟S1、準備以下重量份原料：100?110份蘭炭焦粉、15?17份去離子水和9?12份功能化黏結劑；步驟S2、制備潔凈環保型炭；本申請加入了改性淀粉，改性淀粉中含有柔性長鏈烷烴結構、葡萄糖酸鈣結構和不飽和雙鍵，柔性長鏈烷烴結構的存在能與季戊四醇烯丙基醚中的柔性烷基鏈發生糾纏繞結，葡萄糖酸鈣結構中不僅含有易燃的碳、氧、氫元素，而且鈣離子能起到固硫和促進燃燒的作用，不飽和雙鍵能在引發劑的作用下，發生化學交聯，通過它們的協同作用，提高了氣化型炭的抗碎性能，促進燃燒，降低污染。

技術研發人員：郜春偉
受保護的技術使用者：新疆隆力澤環保潔凈型煤有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28