CN101735873A - 基于镁渣的型炭复合粘结剂 - Google Patents

基于镁渣的型炭复合粘结剂 Download PDF

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Abstract

基于镁渣的型炭复合粘结剂,包括A组分和B组分,A组分由70~85重量份镁渣、12~25重量份CaCl2、8~18重量份木炭粉混合制成,B组分为聚乙烯醇粉末,且A、B组分的重量份数比满足100∶2.5~4。本发明的复合粘结剂中同时使用了镁渣和聚乙烯醇,它们之间相互作用,既起到粘结作用,又可提高型炭强度。经测试,使用本发明镁渣复合粘结剂制作的型炭燃尽率达到98.8%,二氧化硫排放≤600mg/m3,烟尘排放浓度≤320mg/m3,烟气黑度<1级,节煤率18~30%,燃烧后的灰渣只有原煤的30~40%,节能27.75%,达到国家推广的洁净煤技术要求。

Description

基于镁渣的型炭复合粘结剂
技术领域
本发明涉及一种制备型炭用粘结剂,特别是涉及一种以镁渣为主要原料的型炭用复合粘结剂。
背景技术
我国的型煤技术开发起步于上世纪70年代初期,至今已有三十多年的历史。虽然几经更新换代,已经取得了长足的发展,但真正能够达到节能环保要求的型煤却寥寥无几。
粘结剂是型煤生产技术的关键,现在国内的型煤粘结剂大致可分为有机粘结剂、无机粘结剂、工业粉料粘结剂和复合粘结剂几种,其优缺点大致如下:
1、有机粘结剂:如腐植酸类粘结剂,该类粘结剂虽然对煤的热值没有影响,但不具备固硫、降烟和防水的特性,达不到环保要求。
2、无机类粘结剂:如水泥、粘土类粘结剂,水泥粘结剂制作的型煤虽有一定的强度和防水性,但其热稳定性差,而且增加灰分,降低型煤的发热量;粘土粘结剂制作的型煤既增加灰分,降低热量,又不防水。所以该类粘结剂不宜推广。
3、工业粉料粘结剂:如纸浆废液粘结剂、制革废液粘结剂等,利用该类粘结剂制作型煤可以减少废料对环境的污染,但其工艺上要求烘干,需消耗一定的能源,而且制作的型煤不防水,运输和储存困难,不固硫、不降烟,达不到环保要求。
4、复合粘结剂:如以淀粉和矿物质为原料的粘结剂,该类粘结剂生产成本过高,加工工艺复杂,并且需要在100~150℃的环境下烘干3~4小时,浪费能源,还达不到环保要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于有机粘结剂和无机粘结剂之间的型炭复合粘结剂,该粘结剂的主要成分为镁渣,可以节约能源和减少环境污染。
本发明基于镁渣的型炭复合粘结剂包括有A组分和B组分,其中,A组分是由下述重量份数的原料混合制成:
镁渣   70~85   CaCl2   12~25    木炭粉   8~18,
B组分为聚乙烯醇粉末,
且A、B组分的重量份数比满足100∶2.5~4。
上述原料中,所使用的镁渣为金属镁冶炼过程中的废渣。
为了提高复合粘结剂的使用性能,可以预先对镁渣进行活化处理。其处理方法是:将镁渣粉碎成不大于1mm的颗粒,在180~250℃加热30~45分钟,冷却后再粉碎成不大于0.1mm的细粉。经过上述活化处理后,可以使镁渣中CaO和MgO的活性增加,扩散性能和移动性能提高,与被粘结物之间的亲和力增强。
所用的木炭粉为秸秆木炭或锯末木炭。其中,秸秆木炭是利用农作物秸秆粉碎后,经炭化炉碳化处理,再粉碎得到;锯末木炭是由锯板厂的木糠(加工废料)碳化处理后得到。
本发明基于镁渣的型炭复合粘结剂的具体制备方法是:
1、将镁渣或活化处理的镁渣与CaCl2、木炭粉按照上述重量份数混合,粉碎过筛,得到粒径0.1mm以下的细粉作为A粉;
2、将聚乙烯醇制成粉末后作为B粉密封保存,与A粉按照上述重量比分别包装组成复合粘结剂。
使用本发明基于镁渣的型炭复合粘结剂生产型炭的方法是:
1、取配套的复合粘结剂,先将B粉加入其重量16~18倍的水中,加热至40~70℃溶解制成溶液;
2、按照A粉的掺入量为2~5wt%准备含水量控制在7%以下的粉煤或煤泥,加入A粉并搅拌均匀,倒入上述以B粉制成的溶液拌匀;
3、以不小于20MPa的压力成型制成型炭。
本发明的复合粘结剂中,如果单用镁渣做粘结剂,型煤的灰分高,冷强度差,不易储存运输;如果单用聚乙烯醇做粘结剂,型煤的防水性差,热强度低;而将两者同时使用,它们相互作用,既起到粘结作用,又可使强度提高。这是由于在镁渣中加入聚乙烯醇后,利用聚乙烯醇的强力粘结性和气体阻绝性,使镁渣具有了抗拉和抗摔的柔韧性,同时又提高了镁渣粘结剂的防水性,聚乙烯醇为镁渣在凝固过程中提供了良好的水分和保湿环境。
在上述复合粘结剂中加入适量的CaCl2,利用其快干性,可以改善粘结剂的凝固时间;加入适量的木炭粉,可以增加粘结剂本身的含碳量,加快型炭的点燃时间和燃烧温度,起到助燃的作用。
镁渣中含有的CaO在高温中可以与煤中的S反应生成固体沉降物,起到固硫的作用;MgO在粘结剂中的水化性可以增强型炭的防水性,提高型炭的强度,同时具备了控制型炭挥发的特性,使型炭的燃尽率大大提高,节省了能源。
与现有技术相比,本发明基于镁渣的型炭复合粘结剂具有以下有益效果:
1、粘结剂的主要原料为工业废料镁渣,容易获得,价格便宜,可以使废料得到充分的再利用,节约能源,减少对环境的污染,利国利民。
2、使用粘结剂制作型炭的工艺简单易操作,制作的型炭冷强度高,固化时间快,堆放过程中不易破碎,可露天堆放自然风干,也可低温快速烘干。
3、型炭中粘结剂的使用添加量少,只占煤体重量的2.5~4%,对型炭的热值影响小,产品成本低。
4、本发明的复合粘结剂通过利用不同物质的优点,优势互补,从而使型炭在具有较高的冷强度和热强度的同时,又减少对环境的污染。
5、本发明的复合粘结剂对被粘结物的选料广泛,要求低,可用于无烟煤、烟煤等煤粉的成型加工,尤其适用于煤泥、焦粉和低热值中煤的开发再利用,使其成为有用的环保再生燃料。
有关环保部门按照GB13271《锅炉大气污染物排放标准》,对使用本发明镁渣复合粘结剂制成的型炭进行测试,型炭的燃尽率达到98.8%,二氧化硫排放≤600mg/m3,烟尘排放浓度≤320mg/m3,烟气黑度<1级。
同时,使用相同热值的原煤和型炭在不同类型的锅炉上进行燃烧对比,结果显示使用镁渣复合粘结剂的型炭节煤率18~30%,燃烧后的灰渣只有原煤的30~40%,效果非常理想,达到国家推广的洁净煤技术要求。
对本发明复合粘结剂的节能效果进行测试,结果表明使用本发明复合粘结剂同比节能27.75%。
表1利用镁渣复合粘结剂制作的型炭与原煤的燃烧对比
Figure GSA00000008512500031
具体实施方式
实施例1
取聚乙烯醇粉末0.45Kg,加入8.1L水中,加热至40~70℃完全溶解,调制成B粉的水溶液。
准备水分<7%,热值6150cal,粒度<1mm的粉煤500Kg,加入由镁渣11.25Kg、CaCl21.95Kg、木炭粉1.8Kg混合制成的A粉,以及上述配好的B粉溶液,搅拌均匀,最后用成型机以20MPa的压力制成规格为¢35mm×¢25mm的煤球。
实施例2
取聚乙烯醇粉末0.38Kg,加入6.84L水中,加热至40~70℃完全溶解,调制成B粉的水溶液。
准备水分<7%,热值6150cal,粒度<1mm的粉煤500Kg,加入由镁渣7.5Kg、CaCl21.3Kg、木炭粉1.2Kg混合制成的A粉,以及上述配好的B粉溶液,搅拌均匀,最后用成型机以20MPa的压力制成规格为¢35mm×¢25mm的煤球。
实施例3
取聚乙烯醇粉末0.63Kg,加入11.34L水中,加热至40~70℃完全溶解,调制成B粉的水溶液。
准备水分<7%,热值6150cal,粒度<1mm的粉煤500Kg,加入由镁渣18.75Kg、CaCl23.25Kg、木炭粉3Kg混合制成的A粉,以及上述配好的B粉溶液,搅拌均匀,最后用成型机以20MPa的压力制成规格为¢35mm×¢25mm的煤球。
表1成型后型煤的强度检测结果
  湿球强度   1星期后强度   10天后强度   水中浸泡1星期后晾干强度   热值
  实施例1   30Kg/cm2   55Kg/cm2   75Kg/cm2   45Kg/cm2   5980
  实施例2   25Kg/cm2   46Kg/cm2   56Kg/cm2   36Kg/cm2   6080
  实施例3   38Kg/cm2   56Kg/cm2   65Kg/cm2   48Kg/cm2   5700

Claims (7)

1.基于镁渣的型炭复合粘结剂,包括有A组分和B组分,其中,A组分是由下述重量份数的原料混合制成:
镁渣  70~85  CaCl2  12~25  木炭粉  8~18,
B组分为聚乙烯醇粉末,
且A、B组分的重量份数比满足100∶2.5~4。
2.根据权利要求1所述的基于镁渣的型炭复合粘结剂,其特征是所述的镁渣为金属镁冶炼过程中的废渣。
3.根据权利要求1所述的基于镁渣的型炭复合粘结剂,其特征是预先对镁渣进行活化处理。
4.根据权利要求3所述的基于镁渣的型炭复合粘结剂,其特征是对镁渣进行活化处理的方法是:将镁渣粉碎成不大于1mm的颗粒,在180~250℃加热30~45分钟,冷却后再粉碎成不大于0.1mm的细粉。
5.根据权利要求1所述的基于镁渣的型炭复合粘结剂,其特征是所述的木炭粉为秸秆木炭或锯末木炭。
6.权利要求1所述基于镁渣的型炭复合粘结剂的制备方法,包括以下步骤:
a、将镁渣与CaCl2、木炭粉按照上述重量份数混合,粉碎过筛,得到粒径0.1mm以下的细粉作为A粉;
b、将聚乙烯醇制成粉末后作为B粉密封保存,与A粉按照上述重量比分别包装组成复合粘结剂。
7.使用权利要求1所述基于镁渣的型炭复合粘结剂生产型炭的方法,包括:
a、取配套的复合粘结剂,先将B粉加入其重量16~18倍的水中,加热至40~70℃溶解制成溶液;
b、按照A粉的掺入量为2~5wt%准备含水量控制在7%以下的粉煤或煤泥,加入A粉并搅拌均匀,倒入上述以B粉制成的溶液拌匀;
c、以不小于20MPa的压力成型制成型炭。
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