CN101760276A - 一种用于焦炭粉成型的粘结剂及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于焦炭粉成型的粘结剂及其应用方法，属于煤炭领域。本发明的粘结剂由A、B两种组分组成，其中A组分由胶粘剂、助粘剂、填充剂组成；B组分为表面改性剂。本发明粘结剂适用于焦粉(包括兰炭粉、石油焦粉)的冷态固结成型，成品可作为矿热炉原料、化工煤气原料、电石生产原料等代替部分焦炭应用。本发明粘结剂应用方法简单，不需原料加热搅拌，产品也无需炭化，整个生产过程没有污染，成型率95％以上，湿球强度1米高落下＞3次，成品强度大于800N/球、耐高温1000℃不散不粉。

Description

一种用于焦炭粉成型的粘结剂及其应用方法

技术领域

本发明涉及一种粘结剂，尤其涉及一种用于焦炭粉成型的粘结剂及其应用方法，属于煤炭领域。

背景技术

中国是焦炭生产大国，生产量占世界总产量的60％以上，预计2009年焦炭产量将达到4亿吨；另外，预计2010年全国兰炭(也称半焦、焦炭)生产规模为4500万吨，石油焦总产量为2000万吨。焦炭在生产破碎、转运装卸及使用过程中会产生一定数量的焦粉，其中，钢铁联合企业焦化厂的焦粉量(小于10mm)较少，一般占全焦量的5％，以生产城市煤气为主的炼焦制气厂焦粉量较多，尤以直立炉炼焦工艺焦粉量最多，约占全焦量的15％-25％，由此估算每年产生焦末约2325-4650万吨，焦粉除用于钢铁冶金企业生产烧结矿外，大多廉价售出，用作电煤和民用等低级燃料消耗。

随着炼焦煤炭资源的日益溃泛，焦炭价格水涨船高，如何通过有效的方法将相对廉价的焦粉成型代替焦炭以降低企业生产成本已成为各国的一项重要研究课题。

目前常用的焦粉粘结剂主要有三种：(1)无机粘结剂，如消石灰、波特兰水泥、水玻璃等；(2)工业废料，如纸浆黑液；(3)高分子聚合物粘结剂，如水溶性苯酚-甲醛树脂、腐植酸钠、沥青等粘结剂。成型工艺有(1)冷态成型，烘干或自然干燥，如使用无机粘结剂；(2)加热成型，高温炭化，如使用沥青粘结剂。当单独使用无机粘结剂时存在灰分高、成型率低、产品使用时粘结炉壁等问题；而单独使用有机粘结剂时又存在热稳定性低、价格昂贵或工艺复杂、污染环境等问题，因此限制了焦粉成型技术在实际生产中的使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种新的粘结剂及其应用方法，该粘结剂适用于焦粉(包括兰炭粉、石油焦粉)的冷态固结成型，成品可作为矿热炉原料、化工煤气原料、电石生产原料等代替部分焦炭应用。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术途径来实现的：

一种用于焦炭粉成型的粘结剂，由以下A、B两种组分组成：

A组分由以下重量份的原料组成：胶粘剂20～40份、助粘剂2～5份、填充剂50～70份；优选地，各原料的重量份是：胶粘剂31.5份、助粘剂3.5份；填充剂65份。

B组分：表面改性剂。

其中所述的胶粘剂为植物蛋白胶、聚乙烯醇、淀粉醚类或纤维素醚类四者之中的任一种或它们一种以上以任意比例所组成的混合物。所述的淀粉醚类优选为羟乙基淀粉、羟丙基淀粉或羧甲基淀粉钠；所述的纤维素醚类优选为羧烷基纤维素醚(如羧甲基纤维素醚、羧丙基甲基纤维素醚等)或羟烷基纤维素醚(如羟丙基纤维素醚、羟乙基纤维素醚、羟乙基甲基纤维素醚等)。

所述的助粘剂为硼砂或硼酸；

所述的填充剂为膨润土、硅灰石或高岭土；

所述的表面改性剂为氨基类硅烷偶联剂。所述的氨基类硅烷偶联剂优选是γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷。

本发明所用到的原料可从国内外化工市场获得，其规格符合行业标准即可。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种上述粘结剂的应用方法。

本发明所要解决的另一个技术问题是通过以下技术途径来实现的：

将所述粘结剂用于焦炭粉成型，具体步骤如下：

步骤一：按重量份称取下列各物质：焦炭粉(粒径＜3mm)100份，粘结剂A组分4～10份，粘结剂B组分0.1～0.5份，水10～15份；

步骤二：用1/3量的水溶解粘结剂B组分，得溶液1，备用；

步骤三：将溶液1均匀喷洒在处于搅拌状态的焦炭粉上，得混料1；

步骤四：将粘结剂A组分加入混料1中，用强力搅拌器充分搅拌后喷入剩下的2/3量的水，继续搅拌，直到完全均化，得混料2；

步骤五：将混料2用成型机成型，成型后于150℃～200℃下烘干20～30min即得成品。

其中，步骤五所述的成型是用成型机将混料2造成球型或块型。

本发明的粘结机理如下：

表面改性剂能够很好地附着于焦炭表面，使得原本惰性的焦炭表面带上具有活性的官能团，该官能团能与胶粘剂中携带的官能团发生缩合反应，形成化学键，从而增强胶粘剂对焦炭的粘结力。助粘剂能与胶粘剂中的官能团络合，进一步增强胶粘剂间的作用力。填充剂一方面填充空隙增加成型强度，另一方面增加了焦炭的热强度，解决焦炭使用中易粉化的问题。

本发明粘结剂配方合理，应用方法简单，不需原料加热搅拌，产品也无需炭化，整个生产过程没有污染，成型率95％以上，湿球强度1米高落下＞3次，成品强度大于800N/球、耐高温1000℃不散不粉。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

实施例1：

按重量份称取下列各物质(单位kg)

粘结剂：

A组分：5.3份，其中植物蛋白胶2份、硅灰石3份、硼酸0.3份，

B组分：γ-氨基丙基三乙氧基硅烷0.2份，

焦炭粉(粒径＜3mm)：100份，

水：10份；

将粘结剂B组分溶于所称量的1/3的水中，得溶液1；将溶液1均匀喷洒在处于搅拌状态的焦炭粉上，得混料1；将粘结剂A组分加入混料2中，用强力搅拌器(普通立式砂浆搅拌机或卧式螺旋强力搅拌输送机)充分搅拌后喷入剩下的2/3的水，继续搅拌，直到完全均化，得混料2；将混料2用成型机造球(块)，成型后于150℃烘干30min，成品强度平均950N。

实施例2：

按重量份称取下列各物质(单位kg)

粘结剂：

A组分：7.85份，其中羟乙基淀粉2.5份，硼酸0.35份，膨润土5份；

B组分：γ-氨基丙基三甲氧基硅烷0.1份；

焦炭粉(粒径＜3mm)：100份；

水：10份；

将粘结剂B组分溶于所称量的1/3的水中，得溶液1；将溶液1均匀喷洒在处于搅拌状态的焦炭粉上，得混料1；将粘结剂A组分加入混料2中，用强力搅拌器(普通立式砂浆搅拌机或卧式螺旋强力搅拌输送机)充分搅拌后喷入剩下的2/3的水，继续搅拌，直到完全均化，得混料2；将混合料2用成型机造球(块)，成型后于150℃烘干20min，成品强度平均1050N。

实施例3：

按重量份称取下列各物质(单位kg)

粘结剂：

A组分：5.7份，其中羧甲基纤维素醚2份，硼砂0.2份，高岭土3.5份；

B组分：γ-氨基丙基三甲氧基硅烷0.3份；

焦炭粉(粒径＜3mm)：100份；

水：15份；

将粘结剂B组分溶于所称量的1/3的水中，得溶液1；将溶液1均匀喷洒在处于搅拌状态的焦炭粉上，得混料1；将粘结剂A组分加入混料2中，用强力搅拌器(普通立式砂浆搅拌机或卧式螺旋强力搅拌输送机)充分搅拌后喷入剩下的2/3的水，继续搅拌，直到完全均化，得混料2；将混合料2用成型机造球(块)，成型后于200℃烘干30min，成品强度平均1080N。

实施例4：

按重量份称取下列各物质(单位kg)

粘结剂：

A组分：8.2份，其中植物蛋白胶0.5份，聚乙烯醇0.3份，羟丙基淀粉1份，羧丙基甲基纤维素醚1份，硼砂0.4份，硅灰石5份；

B组分：γ-氨基丙基三甲氧基硅烷0.3份；

焦炭粉(粒径＜3mm)：100份；

水：12份；

将粘结剂B组分溶于所称量的1/3的水中，得溶液1；将溶液1均匀喷洒在处于搅拌状态的焦炭粉上，得混料1；将粘结剂A组分加入混料2中，用强力搅拌器(普通立式砂浆搅拌机或卧式螺旋强力搅拌输送机)充分搅拌后喷入剩下的2/3的水，继续搅拌，直到完全均化，得混料2；将混合料2用成型机造球(块)，成型后于170℃烘干25min，成品强度平均850N。

实施例5：

按重量份称取下列各物质(单位kg)

粘结剂：

A组分：8.2份，其中聚乙烯醇2份，羟乙基纤维素醚1份，硼酸0.2份，膨润土5份；

B组分：γ-氨基丙基三乙氧基硅烷0.2份；

焦炭粉(粒径＜3mm)：100份；

水：10份；

将粘结剂B组分溶于所称量的1/3的水中，得溶液1；将溶液1均匀喷洒在处于搅拌状态的焦炭粉上，得混料1；将粘结剂A组分加入混料2中，用强力搅拌器(普通立式砂浆搅拌机或卧式螺旋强力搅拌输送机)充分搅拌后喷入剩下的2/3的水，继续搅拌，直到完全均化，得混料2；将混合料2用成型机造球(块)，成型后于160℃烘干27min，成品强度平均1100N。

实施例6：

按重量份称取下列各物质(单位kg)

粘结剂：

A组分：6.3份，其中植物蛋白胶1份，羟乙基甲基纤维素醚1份，硼砂0.3份，高岭土4份；

B组分：γ-氨基丙基三乙氧基硅烷0.4份；

焦炭粉(粒径＜3mm)：100份；

水：15份；

将粘结剂B组分溶于所称量的1/3的水中，得溶液1；将溶液1均匀喷洒在处于搅拌状态的焦炭粉上，得混料1；将粘结剂A组分加入混料2中，用强力搅拌器(普通立式砂浆搅拌机或卧式螺旋强力搅拌输送机)充分搅拌后喷入剩下的2/3的水，继续搅拌，直到完全均化，得混料2；将混合料2用成型机造球(块)，成型后于180℃烘干24min，成品强度平均1200N。

试验例1：本发明粘结剂的应用效果试验

供试样品：本发明实施例6制备的成型产品，其中的焦炭粉为兰炭粉，由鄂尔多斯冶金集团硅铁厂提供。

兰炭粉的成型试验在鄂尔多斯圣宝荷能源综合利用有限公司进行。

兰炭粉及成型产品的成份与冷热强度检测由鄂尔多斯冶金集团技术中心进行，成型产品替代焦炭的试验在鄂尔多斯硅铁厂进行。

试验表明，兰炭粉成型率95％以上，湿球强度1米高落下＞3次，成品强度大于800N/球、耐高温1000℃不散不粉。

成分结果见下表：

实际应用时，在每批入炉焦炭中配入10％的成型产品，对硅铁的生产技术指标未产生任何影响。

Claims (9)

1.一种用于焦炭粉成型的粘结剂，由以下A、B两种组分组成：

A组分由以下重量份的原料组成：

胶粘剂20～40份、助粘剂2～5份、填充剂50～70份；

B组分：表面改性剂；

其中，所述的胶粘剂为植物蛋白胶、聚乙烯醇、淀粉醚类或纤维素醚类四者之中的任一种或它们一种以上以任意比例所组成的混合物；所述的助粘剂为硼砂或硼酸；所述的填充剂为膨润土、硅灰石或高岭土。

2.按照权利要求1所述的粘结剂，其特征是A组分中各组分的重量份是：胶粘剂31.5份、助粘剂3.5份、填充剂65份。

3.按照权利要求1所述的粘结剂，其特征是所述的淀粉醚类优选羟乙基淀粉、羟丙基淀粉或羧甲基淀粉钠。

4.按照权利要求1所述的粘结剂，其特征是所述的纤维素醚类优选羧烷基纤维素醚、羟烷基纤维素醚。

5.按照权利要求4所述的粘结剂，其特征是所述的羧烷基纤维素醚优选是羧甲基纤维素醚、羧丙基甲基纤维素醚；所述的羟烷基纤维素醚优选羟丙基纤维素醚、羟乙基纤维素醚、羟乙基甲基纤维素醚。

6.按照权利要求1所述的粘结剂，其特征是所述的表面改性剂为氨基类硅烷偶联剂。

7.按照权利要求6所述的粘结剂，其特征是所述的氨基类硅烷偶联剂优选是γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷。

8.权利要求1所述的粘结剂的应用方法，包括如下步骤：

步骤一：按重量份称取下列各物质：焦炭粉100份，粘结剂A组分4～10份，粘结剂B组分0.1～0.5份，水10～15份；

步骤二：用1/3量的水溶解粘结剂B组分，得溶液1，备用；

步骤三：将溶液1均匀喷洒在处于搅拌状态的所述焦炭粉上，得混料1；

步骤四：将粘结剂A组分加入混料1中，用强力搅拌器充分搅拌后喷入剩下的2/3量的水，继续搅拌，直到完全均化，得混料2；

步骤五：将混料2用成型机成型，成型后于150℃～200℃下烘干20～30min。

9.按照权利要求8所述的应用方法，其特征在是步骤五所述的成型是用成型机将混料2造成球型或块型。