CN101037632A

CN101037632A - 一种石灰立窑用复合型煤粘结剂

Info

Publication number: CN101037632A
Application number: CNA2007100348753A
Authority: CN
Inventors: 周孑民; 彭好义; 邓胜详
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2007-04-30
Filing date: 2007-04-30
Publication date: 2007-09-19

Abstract

本发明公开了一种石灰立窑用复合型煤粘结剂，可用于无烟煤粉或焦粉的冷压成型生产石灰立窑用型煤。该粘结剂组成及重量百分比为：固化剂25～35％，活化剂5～10％，生物质纤维6～12％，表面活性剂0.5～1.5％，热粘结剂50～60％。使用本粘结剂生产型煤，工艺简单，成本较低，型煤的冷热态抗压强度、抗跌强度、热稳定性、热值、挥发分、灰熔点、结焦性等指标均能满足石灰立窑的生产要求，且具有较好的防水性。

Description

一种石灰立窑用复合型煤粘结剂

技术领域

本发明涉及一种工业型煤粘结剂，特别涉及一种石灰立窑用复合型煤粘结剂。

背景技术

石灰的工业生产常采用机械混料式石灰立窑。由于窑体高，燃料与石灰石块混合后加料落差大，要求燃料必须具有良好的冷态性能，特别是抗跌性能；燃料在立窑内顺行时不仅要承受气流冲击及物料重力产生的高压，而且要经受1000℃以上的高温作用，要求燃料的热态性能也要足够好；为不降低煅烧石灰的品质，燃料热值还不能太低、灰分不能太高，同时燃料中Fe、Al、Si等元素的氧化物含量应尽可能地低；为防止窑内出现结瘤，要求燃料的灰熔点ST不低于1300℃。尽管焦炭是被公认的石灰立窑用优质燃料，但由于优质炼焦煤资源的日益紧缺，焦炭价格不断高涨，使得以焦炭为燃料的石灰立窑生产石灰的成本急剧升高；寻找性能好且价格低的代焦燃料，已成为石灰立窑工业生产急需解决的关键问题之一。

无烟块煤在燃料热值、灰分以及灰熔点等方面均能满足石灰立窑的生产要求，但在抗冲击性和热稳定性等方面有所欠缺。采用无烟块煤代替焦炭作燃料，则排烟带出可燃物增多，燃料不完全损失增大，特别是风机阻力及功耗急剧增加，炉内甚至出现局部过烧或结瘤等现象。型焦具有类似于焦炭的性能，且能扩大煤种的适应性，但其加工工艺比较复杂，能耗较高，初投资也较大。因此，开发冷态成型的石灰立窑用高强型煤，其加工工艺相对简单，生产成本也相对较低，而且可以充分利用煤炭市场上大量的低价无烟粉煤或焦粉，前景十分客观。

尽管我国对型煤技术的研究与开发为时已久，并取得了可观的实用效果，锅炉型煤、气化型煤的使用已较为普遍。对冷压成型的型煤来说，粘结剂起着至关重要的作用。目前，我国已公布了CN1149617、CN86101384、CN86108971、CN1036032、CN1036032、CN1036982、CN1050735、CN1057069、CN1188141、CN1110297，CN1106452、CN1104、CN1080316、CN1057065、CN1204685、CN1252429、CN1314454、CN1320670、CN1330137、CN1345918、CN1772854、CN1563295等型煤粘结剂专利，但利用这些粘结剂制作的型煤，或在型煤的冷态强度、热态强度上，或在型煤的热值、灰分含量上，或在含有较多的降低石灰活性的有害物质上，或在型煤的灰熔点、结焦性能等方面存在各自的不足，难以满足机械混料式石灰立窑对燃料的要求。

发明内容

为解决型煤粘结剂的上述技术问题，本发明提供一种制作工艺简单、成本低、粘结性强、防水性好的石灰立窑用复合型煤粘结剂。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：由固化剂、活化剂、生物质纤维、表面活性剂和热粘结剂组成。

上述的石灰立窑用复合型煤粘结剂中，所述固化剂的主要成分为氧化镁，活化剂的主要成分为氯化镁或硫酸镁，或氯化镁与硫酸镁混合物；生物质纤维可采用造纸工业的制浆方法，由树皮、木屑、秸秆、稻草加工而成，或直接采用瓦勒纸浆、废纸纸浆；表面活性剂主要成分为木质素磺酸钙；热粘结剂为烟煤或焦煤。

上述的石灰立窑用复合型煤粘结剂中，各组份的重量百分比为：固化剂25～35％，活化剂5～10％，生物质纤维6～12％，表面活性剂0.5～1.5％，热粘结剂50～60％。

上述的石灰立窑用复合型煤粘结剂中，除生物质纤维外各组分均采用粉料，粒度要求小于0.1mm；生物质纤维要求弹性要小，纤维细度不超过0.15mm，长度为2～5mm。

一种石灰立窑用复合型煤粘结剂的制备方法，包括以下步骤：将复合粘结剂与水以1∶1.1～1.3的重量比配制，先用水将生物质纤维充分地分散开，再加入其它组分的粉料，并混合搅拌均匀。

本发明的技术出发点：一是强化型煤的冷态强度，特别是提高其抗冲击性，确保型煤与石灰石块混料后高落差跌入炉内不散不碎；二是提高型煤的热态性能，特别是型煤的热稳定性，以保证型煤在炉内顺行时受气流冲刷、高温及燃烧等作用下不破碎；三是粘结剂的某些成分能改善型煤的燃烧活性从而提高型煤的发热量，使得在型煤的挥发分比焦炭有所提高、型煤的热值比焦炭略有降低时仍能保持石灰窑的生产能力基本不变或稍微下降；四是尽量避免粘结剂中包含有影响石灰活性的有害成分，并约束型煤的灰分、灰熔点ST及结焦性，使型煤的灰分略高于或接近焦炭，灰熔点ST不低于1300℃，焦渣特征指标值不超过2，以保证石灰的正常生产和石灰质量；五是粘结剂的成本要较低，粘结剂的制备及型煤制造工艺要简单，以提高石灰立窑型煤代焦的经济性。

本发明复合粘结剂的具体制备方法：将固化剂、活化剂、表面活性剂、热粘结剂四种组分分别粉碎、过筛后按成分重量百分比进行称量配料，并按配比称量好生物质纤维(干态重量，若为湿料则根据其含湿量计算，确保生物质纤维的干态重量满足配比要求)；取1.1～1.3倍于复合粘结剂重量的水(可采用加工生物质纤维的废液，若生物质纤维为湿料，取水量还应减去生物质纤维中的含水量)置于一容器中，将生物质纤维加入水中，待其充分吸水后再用搅拌器搅拌，使生物质纤维在水中很好地分散开；然后再将称量好的各组分粉料加入，且一边加一边搅拌，直到混合均匀后即可。

本发明的技术效果在于：

1)本发明中的固化剂及活化剂与水能在常温下发生化学反应，形成一种气硬性胶凝材料，该胶凝材料的亲水性与粘结性强，能与煤粒很好地浸润、接触，在成型压力的机械作用下，可渗入到无烟煤粉的孔隙内部，固化后产生机械键合而形成型煤坚实的骨架，从而提高型煤的冷态强度粘结性强，所制造的型煤冷、热态强度高，特别是抗冲击性能极佳。

2)本发明中的生物质纤维可在型煤中起到牵连、拉扯、镶嵌、包络等物理作用，能吸收冲击能量，大大提高型煤的抗冲击性能。

3)本发明中的表面活性剂可改善粘结剂与无烟煤粉混合物的和易性，减少拌和用水量，延长固化剂与活化剂水化物的凝固时间，从而进一步提高型煤的抗压、抗跌等物理力学性能，增强型煤的冷热态强度；同时它还能提高型煤的防水性能。

4)本发明中的热粘结剂为粘结性煤，均匀地分布在型煤中，在400℃以上温度时便能热分解产生液态粘性物，从而具有热粘结性，有利于提高型煤的热态性能。

5)活化剂对型煤的燃烧还具有活化作用，能提高型煤反应活性，改善燃烧，增加发热量。

6)本发明中的原料来源广，价格较便宜，吨煤粘结剂成本在40～60元。

7)本发明的粘结剂及型煤制造工艺均简单，能耗低，经济性好。

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

具体实施方式

实施例1：按固化剂氧化镁28.3％，活化剂7.1％，生物质纤维7.1％，表面活性剂0.8％，烟煤56.7％的重量配比，将固化剂、活化剂、表面活性剂、热粘结剂四种组分分别粉碎、过筛后按成分重量百分比进行称量配料，并按配比称量好生物质纤维(干态重量，若为湿料则根据其含湿量计算，确保生物质纤维的干态重量满足配比要求)；取1.3倍于复合粘结剂重量的水置于一容器中，将生物质纤维加入水中，待其充分吸水后再用搅拌器搅拌，使生物质纤维在水中很好地分散开；然后再将称量好的各组分粉料加入，且一边加料一边搅拌，直到混合均匀后即可。

将无烟粉煤破碎到3.0mm以下，配制好的粘结剂与无烟煤煤粉按28∶72的重量比混合，经充分地搅拌、搓碾，并静置8小时后，在成型机上以20MPa压力压制成直径为40mm、重40g的型煤，然后在100℃左右温度下干燥3小时既得成品型煤。经测试，该型煤的冷态抗压强度高于4.4MPa，热态抗压强度达1.1MPa以上，型煤从2m高处连续3次自由下落到一厚钢板上不破碎，型煤的热稳定性指标超过81％，耐磨性指标达96％以上；型煤的空气干燥基固定碳含量为72.53％，空气干燥基挥发分含量为9.5％，空气干燥基灰分含量15.28％，收到基低位发热量为27.6MJ/kg；型煤的灰熔点ST为1350℃，焦渣特征指标值为2。测试结果表明，型煤的各项指标均能满足石灰立窑生产对燃料的要求。此外，测试发现，经自然风干的型煤具有良好的防水性，型煤浸泡于水中3个月外观无变化，复干后型煤强度基本不变；但经100℃以上热风烘干的型煤防水性稍差些，浸泡于水中后外表面有起泡现象发生。

实施例2：按固化剂氧化镁25％，活化剂5％，生物质纤维12％，表面活性剂0.5％，烟煤57.5％的重量配比，取1.1倍于复合粘结剂重量的水，制作步骤如实施例1。

实施例3：按固化剂氧化镁35％，活化剂8.0％，生物质纤维6％，表面活性剂1.0％，烟煤50％的重量配比，取1.2倍于复合粘结剂重量的水，制作步骤如实施例1。

实施例4：按固化剂氧化镁25％，活化剂5％，生物质纤维9％，表面活性剂1.0％，烟煤60％的重量配比，取1.2倍于复合粘结剂重量的水，制作步骤如实施例1。

实施例5：按固化剂氧化镁27％，活化剂10％，生物质纤维9％，表面活性剂1.0％，烟煤53％的重量配比，取1.2倍于复合粘结剂重量的水，制作步骤如实施例1。

实施例6：按固化剂氧化镁30％，活化剂6.5％，生物质纤维12％，表面活性剂1.5％，烟煤50％的重量配比，取1.3倍于复合粘结剂重量的水，制作步骤如实施例1。

用本发明粘结剂制备无烟煤型煤时，无烟煤粒度要小于3mm，粘结剂的添加量为无烟粉煤或焦粉重量的25～35％；成型前，粘结剂与无烟粉煤或焦粉需充分混合、搅拌、搓碾，并静置6～12小时。型煤成型工艺为普通的低压冷态成型，成型压力为15～25MPa。型煤在100～150℃温度下干燥2～4小时，也可采用自然风干。

Claims

1、一种石灰立窑用复合型煤粘结剂，由固化剂、活化剂、生物质纤维、表面活性剂和热粘结剂组成。

2、如权利要求1所述的石灰立窑用复合型煤粘结剂，所述固化剂的主要成分为氧化镁，活化剂的主要成分为氯化镁或硫酸镁，或氯化镁与硫酸镁混合物；生物质纤维采用纸浆或废纸纸浆；表面活性剂主要成分为木质素磺酸钙；热粘结剂为烟煤或焦煤。

3、如权利要求1或2所述的石灰立窑用复合型煤粘结剂，各组份的重量百分比为：固化剂25～35％，活化剂5～10％，生物质纤维6～12％，表面活性剂0.5～1.5％，热粘结剂50～60％。

4、如权利要求1或2所述的石灰立窑用复合型煤粘结剂，除生物质纤维外各组分均采用粉料，粒度要求小于0.1mm；生物质纤维要求弹性要小，纤维细度不超过0.15mm，长度为2～5mm。

5、如权利要求3所述的石灰立窑用复合型煤粘结剂，各组份的重量百分比为：固化剂28.3％，活化剂7.1％，生物质纤维7.1％，表面活性剂0.8％，热粘结剂56.7％。

6、权利要求1所述的石灰立窑用复合型煤粘结剂的制备方法，包括以下步骤：将复合粘结剂与水以1∶1.1～1.3的重量比配制，先用水将生物质纤维充分地分散开，再加入其它组分的粉料，并混合搅拌均匀。