CN105567368A - 一种基于酱油渣制备复合型煤粘结剂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于酱油渣制备复合型煤粘结剂的方法，属于型煤粘结剂制备技术领域。本发明利用酱油渣中丰富的粗纤维，通过酶解去除其中的杂质，再通过添加邻酞酸二辛酯作为改性辅助剂，在碱性条件下对其进行改性，然后对钙沸石进行活化改性，将两者混合使其纤维与沸石中的钙镁相结合，随后添加聚丙烯酰胺增加其结合度，最后与其他添加剂混合，从而得到基于酱油渣制备复合型煤粘结剂的方法。实例证明，本发明操作简便，不仅利用酱油渣为原料，废物利用，成本低，而且在制备的过程中绿色环保，对于环境没有危害，最终制得的型煤粘结剂既有良好的燃烧性能，又有较好的稳定性、粘结性，有显著的经济和社会效益。
Description
技术领域
本发明公开了一种基于酱油渣制备复合型煤粘结剂的方法，属于型煤粘结剂制备技术领域。
背景技术
型煤是一种由煤粉中加入型煤粘结剂而制成的用于煤气发生炉以及替代无烟块煤的二次加工煤。
目前，还有很大一部份地区使用蜂窝煤、柴禾、褐煤、烟煤和土焦等作为民用燃料，由于土焦具有运输方便、燃烧无烟等优点，加之许多地区环保部门因烟尘控制地需要，规定只能使用土焦，限制使用其它有烟燃料，因此土焦就成为城镇普遍使用的燃料。而土焦由于价格高、破碎损耗较大，灰份硫份偏高、引火困难等，给用户带来许多不便。代替土焦的措施之一，是在无烟粉煤或粉焦中掺配一定数量的粘结剂加工制成型煤或型焦使用。
为了充分利用现有的煤炭资源和减少燃煤对环境的污染，世界各国都很重视型煤的研究与开发。目前，世界上一些主要产煤国都已将型煤技术视为洁净煤技术的主要组成部分，而型煤粘结剂是型煤生产中特别是冷压成型工艺中的关键技术，为了生产出高质量的型煤，世界各国已对数百种粘结剂进行了研究。对型煤粘结剂的选择，主要有以下几点基本要求：(1)对粉煤粘结作用强，使型煤具有足够的冷热强度和机械强度；(2)粘结剂加入量少，且粘结剂的加入不产生二次污染；(3)具有一定的防潮、防水性能；(4)不影响气化效果、煤气质量和炉况的操作性等；(5)源料来源广泛，价格低廉。
目前开发的粘结剂类型多种多样，按其化学性质可分为有机粘结剂和无机粘结剂；
（1）有机粘结剂中的焦油沥青类粘结剂灰分低、热值高、不溶于水，可提高型煤的耐水和燃烧等性能，但成本高，容易污染环境。生物质淀粉类粘结剂来源广，不增加型煤灰分，有较高的发热量，生产的型煤燃点低，燃烧不结渣，而粘结性不佳，价格也持续走高。工农业废料类粘结剂绝大多数为有机化合物，例如废蜜糖，纸浆黑液等，它们的性能较好，可以实现废物利用，同时减少对环境的污染，不足是耐水性差。高分子类粘结剂粘结力强，防水性好，具有一定热值，缺点是稳定性差，成本高。
（2）无机粘结剂来源广，包括石灰，粘土，水泥，陶土，石膏，水玻璃和多种无机盐等，该类粘结剂价格低廉，缺点是粘结性低，掺入量大，显著增加了型煤的灰分，防潮防水性能差。
酱油始创于我国，是有着几千年悠久历史的传统调味品，它主要是通过黄豆、面粉等原料发酵而成。我国是酱油生产大国，目前年产量已达500万吨，占世界年总产量的60％以上。随着酱油工业的迅速发展，对酱油废渣的处理已日益成为酱油生产企业迫切需要解决的难题。据报道，一个年产5000吨的酱油厂可产湿酱油渣1500吨。如此巨大的富含粗蛋白、粗纤维、粗脂肪和其它营养物质的酱油渣如果处理不当，极易在微生物作用下迅速腐败，造成严重的环境污染和资源浪费。目前，国内对酱油渣的处理大多停留在干燥后直接用做辅助饲料，其过程能耗大，经济价值甚低，大部分的酱油生产厂家选择直接将其丢弃。因此，如何充分利用酱油渣中的有效物质，开发出具有高附加值、高营养价值的新产品，提高企业的积极性，是酱油渣处理技术发展的一个新方向。这对于实现酱油工业，乃至整个酿造行业的清洁生产，提高企业的经济效益和社会效益具有重大意义。
发明内容
本发明主要解决的技术问题：针对目前传统有机型煤粘结剂虽热值高、不溶于水，燃烧不结渣，可提高型煤的耐水和燃烧性能，但是稳定性差、成本高且容易污染环境，而传统的无机型煤粘结剂虽价格低廉，但是粘结性差、防潮防水性能差的现状，提供了一种利用酱油渣中丰富的粗纤维，通过酶解去除其中的杂质，再通过添加邻酞酸二辛酯作为改性辅助剂，在碱性条件下对其进行改性，然后对钙沸石进行活化改性，将两者混合使其纤维与沸石中的钙镁相结合，随后添加聚丙烯酰胺增加其结合度，最后与其他添加剂混合，从而得到基于酱油渣制备复合型煤粘结剂的方法。该方法操作简便，不仅利用酱油渣为原料，废物利用，成本低，而且在制备的过程中绿色环保，对于环境没有危害，最终制得的型煤粘结剂既有良好的燃烧性能，又有较好的稳定性、粘结性，有显著的经济和社会效益。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）称取酱油渣放入容器中，按固液比1:3，向其中加入质量分数10％的氨水溶液，以200r/min搅拌1～2h后过滤，收集过滤物，将所得的过滤物与其质量5～7％的蛋白酶混合，再加入蒸馏水浸泡混合物，在35～40℃下，以120r/min搅拌酶解30～40min；
（2）待上述酶解结束后，进行过滤，使用无水乙醇冲洗过滤物2～3次后将过滤物放入反应釜中，按固液比1:4，向反应釜中加入质量分数为3％的氢氧化钠溶液，再向其中加入氢氧化钠溶液体积1.0～1.5％的邻酞酸二辛酯，搅拌均匀，使用氨气将反应釜中的空气排出；
（3）待空气排出后，设定温度为90～100℃，压力为4～6MPa，以转速160～200r/min，搅拌改性4～6h，改性结束，停止加热，同时使用10℃的氢气置换出反应釜内的气体，在将降至室温后出料，将所得的出料物进行过滤，再将过滤物放入烘箱中，在100℃下干燥1～2h，得改性酱油渣，备用；
（4）称取钙沸石放入粉碎机中进行粉碎，过150目筛，将所得的颗粒与其质量1～2％的十二烷基硫酸钠混合均匀，放入煅烧炉中，在600～800℃下，煅烧活化30～50min，再将活化后的钙沸石颗粒与质量分数为10％的氯化镁乙醇溶液，随后将其置于超声振荡器中，在20～24KHz下振荡1～2h后过滤，得改性钙沸石；
（5）按重量份数计，取40～50份步骤（3）所得的改性酱油渣、15～20份上述所得的钙沸石、10～15份聚丙烯酰胺及8～12份腐植酸钠，放入混合机中，在200～250℃下，以900～1000r/min混合30～40min，再自然冷却至室温，即可得到复合型煤粘结剂。
本发明的应用方法是：在制备型煤的过程中，向原料无烟粉煤中加入本发明制得的复合型煤粘接剂，其中加入量为1～2kg无烟粉煤中加入10～12kg，充分混合均匀，加工成型煤即可。制得的型煤不仅可以保持良好的耐水和燃烧性能，而且具有更好的稳定性、粘结性，经检测，添加了本发明复合型煤粘结剂的型煤比未添加复合型煤粘结剂的型煤的抗压能力提高了30～50N/球，可大规模生产应用。
本发明的有益效果是：
（1）本发明工艺简单，操作方便，以废弃酱油渣为原料，实现了废物利用，降低了生产成本；
（2）本发明在制备的过程中绿色环保，对于环境没有危害，符合绿色化工的宗旨；
（3）本发明制得的型煤粘结剂既有良好的燃烧性能，又有较好的稳定性、粘结性，有显著的经济和社会效益。
具体实施方式
首先称取酱油渣放入容器中，按固液比1:3，向其中加入质量分数10％的氨水溶液，以200r/min搅拌1～2h后过滤，收集过滤物，将所得的过滤物与其质量5～7％的蛋白酶混合，再加入蒸馏水浸泡混合物，在35～40℃下，以120r/min搅拌酶解30～40min；待上述酶解结束后，进行过滤，使用无水乙醇冲洗过滤物2～3次后将过滤物放入反应釜中，按固液比1:4，向反应釜中加入质量分数为3％的氢氧化钠溶液，再向其中加入氢氧化钠溶液体积1.0～1.5％的邻酞酸二辛酯，搅拌均匀，使用氨气将反应釜中的空气排出；待空气排出后，设定温度为90～100℃，压力为4～6MPa，以转速160～200r/min，搅拌改性4～6h，改性结束，停止加热，同时使用10℃的氢气置换出反应釜内的气体，在将降至室温后出料，将所得的出料物进行过滤，再将过滤物放入烘箱中，在100℃下干燥1～2h，得改性酱油渣，备用；接下来称取钙沸石放入粉碎机中进行粉碎，过150目筛，将所得的颗粒与其质量1～2％的十二烷基硫酸钠混合均匀，放入煅烧炉中，在600～800℃下，煅烧活化30～50min，再将活化后的钙沸石颗粒与质量分数为10％的氯化镁乙醇溶液，随后将其置于超声振荡器中，在20～24KHz下振荡1～2h后过滤，得改性钙沸石；最后按重量份数计，取40～50份上述所得的改性酱油渣、15～20份上述所得的钙沸石、10～15份聚丙烯酰胺及8～12份腐植酸钠，放入混合机中，在200～250℃下，以900～1000r/min混合30～40min，再自然冷却至室温，即可得到复合型煤粘结剂。
实例1
首先称取酱油渣放入容器中，按固液比1:3，向其中加入质量分数10％的氨水溶液，以200r/min搅拌1h后过滤，收集过滤物，将所得的过滤物与其质量5％的蛋白酶混合，再加入蒸馏水浸泡混合物，在35℃下，以120r/min搅拌酶解30min；待上述酶解结束后，进行过滤，使用无水乙醇冲洗过滤物2次后将过滤物放入反应釜中，按固液比1:4，向反应釜中加入质量分数为3％的氢氧化钠溶液，再向其中加入氢氧化钠溶液体积1.0％的邻酞酸二辛酯，搅拌均匀，使用氨气将反应釜中的空气排出；待空气排出后，设定温度为90℃，压力为4MPa，以转速160r/min，搅拌改性4h，改性结束，停止加热，同时使用10℃的氢气置换出反应釜内的气体，在将降至室温后出料，将所得的出料物进行过滤，再将过滤物放入烘箱中，在100℃下干燥1h，得改性酱油渣，备用；接下来称取钙沸石放入粉碎机中进行粉碎，过150目筛，将所得的颗粒与其质量1％的十二烷基硫酸钠混合均匀，放入煅烧炉中，在600℃下，煅烧活化30min，再将活化后的钙沸石颗粒与质量分数为10％的氯化镁乙醇溶液，随后将其置于超声振荡器中，在20KHz下振荡1h后过滤，得改性钙沸石；最后按重量份数计，取40份上述所得的改性酱油渣、15份上述所得的钙沸石、10份聚丙烯酰胺及8份腐植酸钠，放入混合机中，在200℃下，以900r/min混合30min，再自然冷却至室温，即可得到复合型煤粘结剂。
本实例操作简单易行，在制备型煤的过程中，向原料无烟粉煤中加入本发明制得的复合型煤粘接剂，其中加入量为1kg无烟粉煤中加入10kg，充分混合均匀，加工成型煤即可。制得的型煤不仅可以保持良好的耐水和燃烧性能，而且具有更好的稳定性、粘结性，经检测，添加了本发明复合型煤粘结剂的型煤比未添加复合型煤粘结剂的型煤的抗压能力提高了30N/球，可大规模生产应用。
实例2
首先称取酱油渣放入容器中，按固液比1:3，向其中加入质量分数10％的氨水溶液，以200r/min搅拌1.5h后过滤，收集过滤物，将所得的过滤物与其质量6％的蛋白酶混合，再加入蒸馏水浸泡混合物，在38℃下，以120r/min搅拌酶解35min；待上述酶解结束后，进行过滤，使用无水乙醇冲洗过滤物2次后将过滤物放入反应釜中，按固液比1:4，向反应釜中加入质量分数为3％的氢氧化钠溶液，再向其中加入氢氧化钠溶液体积1.3％的邻酞酸二辛酯，搅拌均匀，使用氨气将反应釜中的空气排出；待空气排出后，设定温度为95℃，压力为5MPa，以转速180r/min，搅拌改性5h，改性结束，停止加热，同时使用10℃的氢气置换出反应釜内的气体，在将降至室温后出料，将所得的出料物进行过滤，再将过滤物放入烘箱中，在100℃下干燥1.5h，得改性酱油渣，备用；接下来称取钙沸石放入粉碎机中进行粉碎，过150目筛，将所得的颗粒与其质量1.5％的十二烷基硫酸钠混合均匀，放入煅烧炉中，在700℃下，煅烧活化40min，再将活化后的钙沸石颗粒与质量分数为10％的氯化镁乙醇溶液，随后将其置于超声振荡器中，在22KHz下振荡1.5h后过滤，得改性钙沸石；最后按重量份数计，取45份上述所得的改性酱油渣、18份上述所得的钙沸石、13份聚丙烯酰胺及10份腐植酸钠，放入混合机中，在230℃下，以950r/min混合35min，再自然冷却至室温，即可得到复合型煤粘结剂。
本实例操作简单易行，在制备型煤的过程中，向原料无烟粉煤中加入本发明制得的复合型煤粘接剂，其中加入量为1.5kg无烟粉煤中加入11kg，充分混合均匀，加工成型煤即可。制得的型煤不仅可以保持良好的耐水和燃烧性能，而且具有更好的稳定性、粘结性，经检测，添加了本发明复合型煤粘结剂的型煤比未添加复合型煤粘结剂的型煤的抗压能力提高了40N/球，可大规模生产应用。
实例3
首先称取酱油渣放入容器中，按固液比1:3，向其中加入质量分数10％的氨水溶液，以200r/min搅拌2h后过滤，收集过滤物，将所得的过滤物与其质量7％的蛋白酶混合，再加入蒸馏水浸泡混合物，在40℃下，以120r/min搅拌酶解40min；待上述酶解结束后，进行过滤，使用无水乙醇冲洗过滤物3次后将过滤物放入反应釜中，按固液比1:4，向反应釜中加入质量分数为3％的氢氧化钠溶液，再向其中加入氢氧化钠溶液体积1.5％的邻酞酸二辛酯，搅拌均匀，使用氨气将反应釜中的空气排出；待空气排出后，设定温度为100℃，压力为6MPa，以转速200r/min，搅拌改性6h，改性结束，停止加热，同时使用10℃的氢气置换出反应釜内的气体，在将降至室温后出料，将所得的出料物进行过滤，再将过滤物放入烘箱中，在100℃下干燥2h，得改性酱油渣，备用；接下来称取钙沸石放入粉碎机中进行粉碎，过150目筛，将所得的颗粒与其质量2％的十二烷基硫酸钠混合均匀，放入煅烧炉中，在800℃下，煅烧活化50min，再将活化后的钙沸石颗粒与质量分数为10％的氯化镁乙醇溶液，随后将其置于超声振荡器中，在24KHz下振荡2h后过滤，得改性钙沸石；最后按重量份数计，取50份上述所得的改性酱油渣、20份上述所得的钙沸石、15份聚丙烯酰胺及12份腐植酸钠，放入混合机中，在250℃下，以1000r/min混合40min，再自然冷却至室温，即可得到复合型煤粘结剂。
本实例操作简单易行，在制备型煤的过程中，向原料无烟粉煤中加入本发明制得的复合型煤粘接剂，其中加入量为2kg无烟粉煤中加入12kg，充分混合均匀，加工成型煤即可。制得的型煤不仅可以保持良好的耐水和燃烧性能，而且具有更好的稳定性、粘结性，经检测，添加了本发明复合型煤粘结剂的型煤比未添加复合型煤粘结剂的型煤的抗压能力提高了50N/球，可大规模生产应用。
Claims (1)
1.一种基于酱油渣制备复合型煤粘结剂的方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）称取酱油渣放入容器中，按固液比1:3，向其中加入质量分数10％的氨水溶液，以200r/min搅拌1～2h后过滤，收集过滤物，将所得的过滤物与其质量5～7％的蛋白酶混合，再加入蒸馏水浸泡混合物，在35～40℃下，以120r/min搅拌酶解30～40min；
（2）待上述酶解结束后，进行过滤，使用无水乙醇冲洗过滤物2～3次后将过滤物放入反应釜中，按固液比1:4，向反应釜中加入质量分数为3％的氢氧化钠溶液，再向其中加入氢氧化钠溶液体积1.0～1.5％的邻酞酸二辛酯，搅拌均匀，使用氨气将反应釜中的空气排出；
（3）待空气排出后，设定温度为90～100℃，压力为4～6MPa，以转速160～200r/min，搅拌改性4～6h，改性结束，停止加热，同时使用10℃的氢气置换出反应釜内的气体，在将降至室温后出料，将所得的出料物进行过滤，再将过滤物放入烘箱中，在100℃下干燥1～2h，得改性酱油渣，备用；
（4）称取钙沸石放入粉碎机中进行粉碎，过150目筛，将所得的颗粒与其质量1～2％的十二烷基硫酸钠混合均匀，放入煅烧炉中，在600～800℃下，煅烧活化30～50min，再将活化后的钙沸石颗粒与质量分数为10％的氯化镁乙醇溶液，随后将其置于超声振荡器中，在20～24KHz下振荡1～2h后过滤，得改性钙沸石；
（5）按重量份数计，取40～50份步骤（3）所得的改性酱油渣、15～20份上述所得的钙沸石、10～15份聚丙烯酰胺及8～12份腐植酸钠，放入混合机中，在200～250℃下，以900～1000r/min混合30～40min，再自然冷却至室温，即可得到复合型煤粘结剂。
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