CN105037814B - 一种混合粘合剂及其用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及化工领域，尤其涉及一种混合粘合剂及其用途，本发明的混合粘合剂按重量份为8‑17份羧甲基纤维素钠、1‑6份工业淀粉、2‑10份硅酸钠制备而成，其用于碳素压球成型工艺，在温度为300‑800℃下，将混合粘合剂与碳素细料进行混合反应15‑30min后，经碾压10‑25min，获得混合料；将混合料加入水中搅拌均匀后，将其经振动挤压6‑13min，获得碳素湿球，将其经烘干至水分含量为＜5％，获得碳素干球；本发明的混合粘合剂生产成本低，工艺简单，吸附性能佳，利用该粘合剂制备碳素球的型球效果好，抗压性能优，制备工艺简单。

Description

一种混合粘合剂及其用途

技术领域

本发明涉及化工领域，尤其涉及一种混合粘合剂及其用途。

背景技术

碳素作为生产电石的重要原料之一，其粒径对电石炉内料面透气性有重要影响，故而，在电石生产过程中碳素原料的粒径有严格的要求，但碳素原料仍难逃破损的命运，从而产生了大量的小粒径碳素细料，业内为降低电石生产成本及实现碳素细料再利用，碳素细料再生电石掀起了一股研究热潮，并根据近年来工艺发展，以碳素细料制球最为经济，并最大化发挥碳素细料的价值。

粘合剂作为碳素细料制球工艺中最重要的辅助剂，极易对电石炉况造成影响，进而影响正常生产，其的品质直接决定了成球效率、质量以及制球成本，若选择不当，非但不能降低电石生产成本，还会导致更大的损失。

其中，羟丙基甲基纤维作为碳素细料制球的常用粘合剂，其压制湿球效果较好，但湿球烘干后所得的干球，其抗压强度较低，在转运输送的过程中易破损，且羟丙基纤维素价格昂贵，故而增大了电石生产成本。

羧甲基纤维素钠作为碳素细料制球的常用粘合剂，其制备的干球具备较高的抗压强度，但湿球质量较差，在倒运输送过程容易破损，返工率较高，若反复压制，能源耗费大。

在现有压球成型工艺中，粘合剂种类繁多，质量不一，价格参差，成球质量不理想，本发明通过多年悉心研究，旨在弥补羟丙基纤维素与羧甲基纤维素钠所产生的不利影响，而提供一种新思路。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种成本低，质量高的混合黏合剂及其用途，具体通过以下方案实现：

一种混合粘合剂，原料按重量份计包括：8-17份羧甲基纤维素钠、1-6份工业淀粉、2-10份硅酸钠。

进一步，所述的混合粘合剂，原料按重量份计包括：11-17份羧甲基纤维素钠、2-5份工业淀粉、3-8份硅酸钠。

再进一步，所述的混合粘合剂，原料按重量份计包括：15份羧甲基纤维素钠、3份工业淀粉、5份硅酸钠。

上述的混合粘合剂的制备方法，其方法为：将羧甲基纤维素钠、工业淀粉、硅酸钠混合均匀，获得混合粘合剂。

上述的混合粘合剂应用于制备碳素球中。

所述碳素球，其原料组成按重量百分比计为：1-5％混合粘合剂、75-79％碳素细料、20％水。

进一步，所述碳素球，其原料组成按重量百分比计为：2-4％混合粘合剂、76-78％碳素细料、20％水。

再进一步，所述碳素球，其原料组成按重量百分比计为：2.3％混合粘合剂、77.7％碳素细料、20％水。

上述的碳素球的制备方法为：

1)在温度为300-800℃下，将混合粘合剂与碳素细料进行混合反应15-30min后，经碾压10-25min，获得混合料；

2)将混合料加入水中搅拌均匀后，将其经振动挤压6-13min，获得碳素湿球，将其经烘干至水分含量为＜5％，获得碳素干球。

所述的步骤1)中碾压的碾轮压力为5-15kN。

所述的步骤2)中振动挤压力为7-15kN，振动频率为500-800Hz。

本发明的有益效果

本发明以羧甲基纤维素钠和工业淀粉为基体，通过混合水玻璃，使两基体通过钠离子得以链接，使得水玻璃的强粘结性在工业淀粉水解形成二糖与单糖的过程中改善了粘合剂的结构疏松性，通过粘度实验测试，本发明制备的混合粘合剂粘度高达6.15mPa.s，说明本发明的粘合剂具有较好的粘性，进而提升了粘合剂对碳素的吸附能力；结合混合粘合剂采用低水量配比进行调制，充分发挥了混合粘合剂的强凝聚性，并采用先混合碳素原料与混合粘合剂，再加水的工艺流程，配合相关工艺参数的控制，提高了型球的紧密度，减少了型球结构中的孔隙率，通过对湿球、干球进行抗压强度测试，得：干球抗压强度高达7.34MPa，湿球抗压强度高达4.17MPa，而采用羟丙基纤维素为粘合剂，其型球抗压效果均不如本发明，采用羧甲基纤维素钠为粘合剂，其干球抗压强度较大，达7.93MPa，但其湿球抗压强度偏低，只有1.85MPa，使得其在倒运输送过程易破损，进而增高了返工率及能耗。

同时，通过控制混合粘合剂原料成分配比，降低了粘合剂的制作成本；通过采用年产量为75万吨的电石装置，分别使用羧甲基纤维素钠、羟丙基甲基纤维素及本发明的混合粘合剂处理重量为23881吨的碳素细料，得：当粘合剂为羧甲基纤维素钠时，最终成本为459.25万元；当粘合剂为羟丙基甲基纤维素时，最终成本为1395.65万元；当采用混合粘合剂时，最终成本约为315.95万元；由此可得，本发明的混合粘合剂的生产成本低；

综上，本发明的混合粘合剂生产成本低，工艺简单，吸附性能佳，再配合相关制备碳素球方法及其技术参数，使得利用该粘合剂制备碳素球的型球效果好，抗压性能优，制备工艺简单。

具体实施方式

下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。

实施例1

一种混合粘合剂，原料按重量计包括：1500吨羧甲基纤维素钠、300吨工业淀粉、500吨硅酸钠。

采用年产量75万吨的电石装置，处理粉灰量为23881t，其原料组成按重量百分比计为：2.3％混合粘合剂、77.7％碳素细料、20％水。

该混合粘合剂制备碳素球的方法，其包括以下步骤：

1)在温度为600℃下，将混合粘合剂与碳素细料进行混合反应17min后，经碾压18min，获得混合料；

2)将混合料加入水中搅拌均匀后，将其经振动挤压7min，获得碳素湿球，将其经烘干至水分含量为3％，获得碳素干球。

所述的步骤1)中碾压的碾轮压力为14kN。

所述的步骤2)中振动挤压力为11kN，振动频率为700Hz。

实施例2

一种混合粘合剂，原料按重量计包括：1400吨羧甲基纤维素钠、300吨工业淀粉、500吨硅酸钠。

采用年产量75万吨的电石装置，处理粉灰量为23881t，其原料组成按重量百分比计为：2％混合粘合剂、78％碳素细料、20％水。

该混合粘合剂制备碳素球的方法，其包括以下步骤：

1)在温度为600℃下，将混合粘合剂与碳素细料进行混合反应12min后，经碾压24min，获得混合料；

2)将混合料加入水中搅拌均匀后，将其经振动挤压11min，获得碳素湿球，将其经烘干至水分含量为0.8％，获得碳素干球。

所述混合粘合剂，由以下组分制备而成：9份羧甲基纤维素钠、4份工业淀粉、7份硅酸钠。

所述混合粘合剂的制备方法为：按照上述重量份配比分别称取羧甲基纤维素钠、工业淀粉、硅酸钠，在温度为0℃和空气湿度为65％的条件下将其进行混合20min，获得混合粘合剂。

所述的步骤1)中碾压的碾轮压力为8kN。

所述的步骤2)中振动挤压力为7kN，振动频率为400Hz。

实施例3

一种混合粘合剂，原料按重量计包括：1300吨羧甲基纤维素钠、600吨工业淀粉、900吨硅酸钠。

在实施例1的基础上，调整原料重量百分比为：2.5％混合粘合剂、77.5％碳素细料、20％水。

实施例4

一种混合粘合剂，原料按重量计包括：600吨羧甲基纤维素钠、1100吨工业淀粉、800吨硅酸钠。

在实施例1的基础上，调整原料重量百分比为：3％混合粘合剂、77％碳素细料、20％水。

实施例5

一种混合粘合剂，原料按重量计包括：900吨羧甲基纤维素钠、400吨工业淀粉、700吨硅酸钠。

在实施例2的基础上，调整原料重量百分比为：0.5％混合粘合剂、79.5％碳素细料、20％水。

实施例6

一种混合粘合剂，原料按重量计包括：2000吨羧甲基纤维素钠、200吨工业淀粉、800吨硅酸钠。

在实施例2的基础上，调整其原料组成按重量百分比计为：0.5％混合粘合剂、75％碳素细料、24.5％水。

试验例1

对比组1：采用年产量75万吨的电石装置，处理粉灰量为23881t，其原料组成按重量百分比计为：3％羟丙基纤维素、77％碳素细料、20％水。

该混合粘合剂制备碳素球的方法，其包括以下步骤：

1)在温度为600℃下，将上述重量份的羟丙基纤维素与碳素细料进行混合反应17min后，经碾压18min，获得料浆；

2)将料浆加入水中搅拌均匀后，将其经振动挤压7min，获得碳素湿球，将其经烘干至水分含量为3％，获得碳素干球。

所述的步骤1)中碾压的碾轮压力为14kN。

所述的步骤2)中振动挤压力为11kN，振动频率为700Hz。

对比组2：采用年产量75万吨的电石装置，处理粉灰量为23881t，其原料组成按重量百分比计为：2.5％羧甲基纤维素钠、77.5％碳素细料、20％水。

该混合粘合剂制备碳素球的方法，其包括以下步骤：

1)在温度为600℃下，将羧甲基纤维素钠与碳素细料进行混合反应12min后，经碾压24min，获得料浆；

2)将料浆加入水中搅拌均匀后，将其经振动挤压11min，获得碳素湿球，将其经烘干至水分含量为0.8％，获得碳素干球。

所述的步骤1)中碾压的碾轮压力为8kN。

所述的步骤2)中振动挤压力为7kN，振动频率为400Hz。

对实施例1-6、对比组1、对比组2制备的碳素球进行抗压测试，首先，缓慢加初荷载0.5MPa，而后以0.05MPa/s的速度均匀加荷，直至试件破坏，记录最大荷载，精确至0.1位，其结果如下表1所示：

表1

样品	湿球抗压强度(MPa)	干球抗压强度(MPa)
			对比组1	3.68	5.26
对比组2	1.85	7.93
			实施例1	4.02	7.34
实施例2	3.94	6.75
			实施例3	2.11	6.94
实施例4	4.17	5.03
			实施例5	2.65	4.78
实施例6	2.61	5.39

通过实施例1-6的样品对比，湿球抗压强度高达4.17MPa，干球抗压强度高达7.34MPa，其中，与对比组1相比，实施例1-6的干球抗压强度较大，与对比组2相比，实施例1-6的湿球强度较大，通过分析型球的抗压强度，得出：采用羧甲基纤维素钠、工业淀粉、硅酸钠混合制备的试剂，比羟丙基纤维素或羧甲基纤维素钠的粘性大，因粘度是吸附性、紧密度的影响因素之一，并且呈正相关，因而更有利于对碳素细料的凝结，进而增强了碳素细料间的紧密结合，使得碳素细料形成少且小空隙的球状结构，从而提升了型球的抗压强度，进一步通过对实施例1-6进行传统粘度测试，得到：本发明的混合粘合剂的粘度达2.99mPa.s以上，所以，本发明的混合粘合剂有助于物料间的结合，其粘度结果如表2所示：

表2

样品	粘度(mPa.s)
		实施例1	6.15

实施例2	3.08
		实施例3	5.69
实施例4	5.63
		实施例5	4.47
实施例6	2.99

试验例2

通过对实施例1、对比组1、对比组2进行粘合剂成本计算，按照羧甲基纤维素钠为6000元/t，工业淀粉为2600元/t，硅酸钠为1000元/t，羟丙基纤维素为15000元/t，其结果为表3所示：

表3

样品	实施例1(万元)	对比组1(万元)	对比组2(万元)
				成本	315.95	1395.65	459.25

Claims (7)

1.一种混合粘合剂，其特征在于，原料按重量份计为：8-17份羧甲基纤维素钠、1-6份工业淀粉、2-10份硅酸钠；

其应用于制备碳素球；

其制备方法为：

1)在温度为300-800℃下，将混合粘合剂与碳素细料进行混合反应15-30min后，经碾压10-25min，获得混合料；

2)将混合料加入水中搅拌均匀后，将其经振动挤压6-13min，获得碳素湿球，将其经烘干至水分含量为＜5％，获得碳素干球。

2.如权利要求1所述的混合粘合剂，其特征在于，原料按重量份计为：11-17份羧甲基纤维素钠、2-5份工业淀粉、3-8份硅酸钠。

3.如权利要求1所述的混合粘合剂，其特征在于，原料按重量份计为：15份羧甲基纤维素钠、3份工业淀粉、5份硅酸钠。

4.如权利要求1所述的混合粘合剂应用于制备碳素球，其特征在于，所述碳素球，其原料组成按重量百分比计为：1-5％混合粘合剂、75-79％碳素细料、20％水。

5.如权利要求1或4所述的混合粘合剂应用于制备碳素球，其特征在于，所述碳素球，其原料组成按重量百分比计为：2-4％混合粘合剂、76-78％碳素细料、20％水。

6.如权利要求5所述的混合粘合剂应用于制备碳素球，其特征在于，所述碳素球，其原料组成按重量百分比计为：2.3％混合粘合剂、77.7％碳素细料、20％水。

7.如权利要求1所述的混合粘合剂应用于制备碳素球，其特征在于，所述振动挤压力为7-15kN，振动频率为500-800Hz。