CN106661474A - 用于型煤的粘合剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于型煤的粘合剂。所公开的用于型煤的粘合剂包括至少一种具有粘度在1,000cps至80,000cps范围内并且选自由烷基纤维素、羟烷基纤维素和羟烷基烷基纤维素构成的组的基于纤维素醚的化合物。该用于型煤的粘合剂可以不需要另外的强度增强剂，可以简化型煤的制造工艺，并且可以制备具有高强度的型煤。

Description

用于型煤的粘合剂
技术领域
本发明公开了用于型煤的粘合剂。具体地，本发明公开了包括具有一定粘度范围的纤维素醚的化合物的用于型煤的粘合剂。
背景技术
钢铁制造工艺可以分类为：通过将铁矿石和煤装入鼓风炉生产铁水的炼铁工艺，通过去除包含在铁水中的杂质生产高纯度钢水的炼钢工艺，从液态的钢水生产诸如固相板坯的半成品的铸造工艺，以及通过加工诸如板坯的半成品来生产成品钢产品的轧制工艺。
在新的钢铁制造工艺FINEX(粉矿还原工艺)和COREX(熔融还原工艺)中，将初始状态的烟煤装入熔化炉中，而不是像在常规钢铁制造工艺中将烟煤加工成焦炭。
粒径大于8mm的烟煤无需任何特殊处理可以立即使用；然而，具有8mm或以下的粒径的烟煤的使用会受到诸如操作期间产生粉尘的原因的限制。因此，具有8mm或以下的粒径的烟煤可以在加工成具有特定粒径的型煤后使用。
当将具有这种小粒径的烟煤加工成型煤时，常规地主要使用糖蜜作为粘合剂。然而，当使用糖蜜作为粘合剂时，会出现如下各种缺点。
首先，当使用糖蜜作为粘合剂时，由于最终产生的型煤的强度弱，必须另外使用强度增强剂(例如生石灰、膨润土或其混合物)，以增强型煤的强度。
其次，在操作时会产生源自糖蜜的恶臭。
另外，由于糖蜜具有粘性液体的形状，并且其粘度随着温度降低而增加，因此存在的问题是在储存、运输和喷雾期间糖蜜附着到储罐、管道和喷嘴。因此，需要设备(例如高压泵和加热设备)以防止这样的问题。因此，当使用糖蜜作为粘合剂时，型煤的制造工艺变得复杂。
而且，由于糖蜜来源于天然材料，其粘度根据供应来源、供应商和供应时间而会是不恒定的，使得难以保持型煤的质量始终如一。
另外，由于糖蜜是液体并且具有低密度，糖蜜必须大量使用，因此，存在的缺点是需要大容量的储存设备，并且运输的货物量和相关的运输成本增加。
另外，存在的缺点是糖蜜的供应和价格不稳定。
发明内容
技术问题
根据本发明的一个示例性实施方式，提供一种用于型煤的粘合剂，其包括至少一种具有一定粘度范围并且选自由烷基纤维素、羟烷基纤维素和羟烷基烷基纤维素构成的组的基于纤维素醚的化合物。
技术方案
根据本发明的一个方面，提供了一种用于型煤的粘合剂，包括至少一种粘度在1,000cps至80,000cps范围内，并且选自由烷基纤维素、羟烷基纤维素和羟烷基烷基纤维素构成的组的基于纤维素醚的化合物。
用于型煤的粘合剂可以通过将粉煤粘合来制备型煤。
粉煤可以是具有8mm或更小的粒径，特别是4mm或更小的粒径的烟煤。
基于纤维素醚的化合物可以包括选自由甲基纤维素(MC)、羟乙基纤维素(HEC)、羟丙基纤维素(HPC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)和羟乙基甲基纤维素(HEMC)构成的组中的至少一种材料。
MC可以具有18重量％至32重量％范围内的甲基取代度，HEC可以具有20重量％至80重量％范围内的羟乙基取代度，HPC可以具有在20重量％至80重量％范围内的羟丙基取代度，HPMC可以具有在18重量％至32重量％范围内的甲基取代度和在2重量％至14重量％范围内的羟丙基取代度，以及HEMC可以具有在18重量％至32重量％范围内的甲基取代度和在2重量％至14重量％范围内的羟乙基取代度。
基于100重量份的粉煤，基于纤维素醚的化合物的用量可以为0.01重量份至15.0重量份。
基于100重量份的基于纤维素醚的化合物，用于型煤的粘合剂可以还包括大于0至10,000重量份范围内的另外的粘合剂。
另外的粘合剂可以包括选自由糖蜜、玉米淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉、聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酰胺(PAM)、蔗糖、液体葡萄糖、阿拉伯树胶、黄蓍胶、明胶、海藻酸、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚丙烯酸钠、聚乙烯基甲基醚(PLM)、海藻酸、沥青质(asphalt)、沥青(bitumen)、酪蛋白、环氧树脂、柏油(pitch)、聚酰胺、聚氨酯和聚乙烯醇缩醛构成的组中的至少一种材料。
发明效果
根据本发明的示例性实施方式的用于型煤的粘合剂包括具有一定粘度范围的基于纤维素醚的化合物。因此，可以减少所用粘合剂的总量(在用于粘合剂的糖蜜为100％的情况下，可以减少至使用的糖蜜的量的1/10的程度)，可以不需要使用另外的强度增强剂，可以简化型煤的制造工艺，并且与糖蜜相比可以制造可以保持稳定的供应和价格的高强度型煤。
此外，包括基于纤维素醚的化合物的用于型煤的粘合剂是无色无味的，没有产生臭味，从而改善了操作环境。
具体实施方式
在下文中，将详细地描述根据示例性实施方式的用于型煤的粘合剂。根据示例性实施方式的用于型煤的粘合剂包括至少一种粘度在1,000至80,000厘泊(cps)或mPa·s范围内，并且选自由烷基纤维素、羟烷基纤维素和羟烷基烷基纤维素构成的组的纤维素醚的化合物。
在本说明书中，术语“基于纤维素醚的化合物的粘度”是通过使用Brookfield公司的DV-Ⅱ+Pro(spindle HA)测量的粘度，表示具有2重量％浓度的基于纤维素醚的化合物水溶液在20±0.1℃的粘度。
当基于纤维素醚的化合物的粘度小于1,000cps时，含有基于纤维素醚的化合物的溶液(例如水溶液)的粘度会显著地低，导致基于纤维素醚的化合物针对粉煤的粘合强度降低。当基于纤维素醚的化合物的粘度大于80,000cps时，基于纤维素醚的化合物的分子量较高而使得水溶性降低，导致不能充分地发挥基于纤维素醚的化合物针对粉煤的粘合强度。
基于纤维素醚的化合物的粘度可以为例如2,000cps至70,000cps，例如6,000cps至60,000cps，例如7,000cps至50,000cps，例如8,000cps至40,000cps，例如9,000cps至30,000cps，以及，例如10,000cps至20,000cps。
用于型煤的粘合剂可以是通过将粉煤粘合来制备型煤。在本说明书中，术语“粉煤”是指具有8mm或以下的粒径的煤。
粉煤可以是烟煤。在本说明书中，术语“烟煤”是指相对软且包含称为“沥青”的焦油型材料的煤。
粉煤可以具有4mm或以下的粒径。当粉煤的粒径为4mm或以下时，在型煤的制造过程中可以防止由于施加的压力而导致的粉煤破裂。这样，当粉煤的粒径为4mm或以下时，最终形成的型煤可以保持高强度。
基于纤维素醚的化合物可以起到将粉煤的颗粒粘合在一起的作用。
基于纤维素醚的化合物不仅可以容易地溶解在水中，并且当通过喷嘴喷射处于水溶液状态的基于纤维素醚的化合物时，基于纤维素醚的化合物不沉积在喷嘴的内表面使得其不阻塞喷嘴孔口。此外，由于基于纤维素醚的化合物以单独或与粉煤混合的方式以固相粉末形式储存和运输，并在最终使用阶段与水混合，故可以实现储存设备的小型化和简化以及运输设备的简化。另外，即使基于纤维素醚的化合物的量比糖蜜的量少，基于纤维素醚的化合物也可以具有与糖蜜相同的粘合效果，从而降低材料成本。而且，当使用基于纤维素醚的化合物时，即使不使用强度增强剂也可以获得具有优异强度的型煤。
基于纤维素醚的化合物可以不包括羧甲基纤维素(CMC)。如果基于纤维素醚的化合物包含CMC，则使用包含用于型煤的粘合剂的型煤成型组合物制备的型煤的强度会降低。
基于纤维素醚的化合物可以包括选自由甲基纤维素(MC)、羟乙基纤维素(HEC)、羟丙基纤维素(HPC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)和羟乙基甲基纤维素(HEMC)构成的组中的至少一种材料。
MC可以具有18重量％至32重量％范围内的甲基取代度，HEC可以具有20重量％至80重量％范围内的羟乙基取代度，HPC可以具有在20重量％至80重量％范围内的羟丙基取代度，HPMC可以具有在18重量％至32重量％范围内的甲基取代度和在2重量％至14重量％范围内的羟丙基取代度，以及HEMC可以具有在18重量％至32重量％范围内的甲基取代度和在2重量％至14重量％范围内的羟乙基取代度。
基于100重量份的粉煤，基于纤维素醚的化合物的用量可以为0.01重量份至15.0重量份。当使用在上述范围内的基于纤维素醚的化合物时，即使与糖蜜相比，基于纤维素醚的化合物的添加量少，也可以获得高强度的型煤。
基于100重量份的基于纤维素醚的化合物，用于型煤的粘合剂可以进一步包含大于0至10,000重量份范围内的另外的粘合剂。当另外的粘合剂的量在上述范围内时，可以通过减少所用基于纤维素醚的化合物的量来降低用于型煤的粘合剂的制造成本，可以增大包含用于型煤的粘合剂的型煤成型组合物的干燥速度，且可以减少粉尘的产生，并且可以获得具有改善强度的型煤。
另外的粘合剂可以包括选自由糖蜜、玉米淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉、聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酰胺(PAM)、蔗糖、液体葡萄糖、阿拉伯树胶、黄蓍胶、明胶、海藻酸、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚丙烯酸钠、聚乙烯基甲基醚(PLM)、海藻酸、沥青质(asphalt)、沥青(bitumen)、酪蛋白、环氧树脂、柏油(pitch)、聚酰胺、聚氨酯和聚乙烯醇缩醛构成的组中的至少一种材料。
用于型煤的粘合剂可以提供一种具有改善强度的型煤，即使不包括强度增强剂，该强度增强剂例如是生石灰、膨润土、或可以改善型煤强度的其它材料。
根据本发明的另一示例性实施方式，提供通过使用用于型煤的粘合剂制备的型煤。
当使用用于型煤的粘合剂制备型煤时，基于100重量份的粉煤，可以使用大于0至15.0重量份范围内的水。当水的量在上述范围内时，可以获得易于处理并具有均匀组成的型煤成型组合物，并且可以防止型煤成型过程中型煤成型组合物的一些组分对铸模机表面的粘附现象。
使用用于型煤的粘合剂制备的型煤不是用于焦炭生产工艺，而是用作FINEX工艺和COREX工艺中的热源。相应地，所制备的型煤具有热效率高、干燥速度快的优点。
使用用于型煤的粘合剂制备型煤的方法如下。即，可以将用于型煤的粘合剂、粉煤和水混合，制备型煤成型组合物，然后可以将所制备的型煤成型组合物注入到模具中，并且施加预先规定的压力以制备型煤。
本发明的用于型煤的粘合剂，即使不包含强度增强剂，也可以提供强度改善的用于型煤的粘合剂。
在下文中，结合实施例将更加详细地描述本发明。然而，本发明不限于此。
实施例
实施例1至9以及比较实施例1至4
(制备包含用于型煤的粘合剂的型煤成型组合物)
将粉煤(可从SK Networks Co.，Ltd获得，粒径：0.1至5mm)、和可选的羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素(CMC)(可从Ashland Co.，Ltd获得，AQUALONTM，粘度：6,000cps)、糖蜜(可从Kcchem Co.,Ltd获得，固体含量：77.2重量％，总重量当量：49.3重量％)、生石灰(可从Chungmoo Chemical Co.,Ltd获得，CaO含量：70重量％或以上，粉体的细度：其95重量％通过170目(89μm)筛)根据表1所列的组成和用量混合，从而获得第一组合物。然后，向第一组合物中加入蒸馏水以获得型煤成型组合物。各实施例和比较实施例中使用的成分的量在表1中示出。
(型煤的制备)
使用压块机(可从Jeil Machinery Co.,Ltd获得，JCB250T)通过70kN的负荷将制备的型煤成型组合物压缩成型以制备五十块型煤，随后选择除开始和结束时制备的二十块型煤外的三十块型煤。每块制备的型煤的重量为5g至10g。
【表1】
HPMC 1：三星精密化学株式会社(Samsung Fine Chemicals Co.,Ltd)，HPMC(PMC-60U)，粘度：60,000cps，甲基取代度：23.2重量％，且羟丙基取代度：8.8重量％
HPMC 2：三星精密化学株式会社，HPMC(PMC-40H)，粘度：4,000cps，甲基取代度：28.6重量％，且羟丙基取代度：6.1重量％
HPMC 3：三星精密化学株式会社，HPMC，粘度：80,000cps，甲基取代度：22.8重量％，且羟丙基取代度：9.1重量％
HPMC 4：三星精密化学株式会社，HPMC，粘度：500cps，甲基取代度：26.4重量％，且羟丙基取代度：8.2重量％
HPMC 5：三星精密化学株式会社，HPMC，粘度：85,000cps，甲基取代度：22.6重量％，且羟丙基取代度：9.2重量％
CMC：Ashland Co.,Ltd,AQUALONTM,且粘度：6,000cps
评估实施例
评估实施例1
按以下评估实施例1至9以及比较实施例1至4制备的型煤的冲击强度和抗压强度。其结果在表2中示出。
(冲击强度评估)
将充填有沙子的长方体托盘(总重量：0.5kg)从十块型煤上方50cm的高度处朝向这十块型煤跌落。在剩余的二十块型煤上，每次十块型煤，重复另外两次跌落试验。然后，将残留的型煤中尺寸为10mm或以上的颗粒的总重量通过相对于在跌落试验之前的型煤的总重量的百分数来表示，且该值被认定为冲击强度。这里，获得的较高的值表示较高的冲击强度。冲击强度是用于确定当型煤通过传送带输送时由于若干次跌落造成的损失率的参考。
(抗压强度评估)
当型煤在通用试验机(可从Shin Gang Precision IND.Co.,Ltd获得，AD-通用试验机-kN)中以5mm/min的速率压缩时，测量型煤的最大强度。将测量值记录为压缩强度。压缩强度是用于确定当型煤储存在储存罐中时由型煤自身重量引起的损坏率的参考。
【表2】
参照表2，可以发现：实施例1至9中制备的相应的型煤比比较实施例1至4中制备的型煤具有更大的冲击强度和抗压强度。
尽管已经参照其示例性实施方式具体示出和描述了本发明的构思，但是本领域普通技术人员应理解，可以在其中进行各种形式和细节上的变化。因此，本发明的范围由所附权利要求的技术思想限定。

Claims (6)

1.一种用于型煤的粘合剂，所述用于型煤的粘合剂用于通过将粉煤粘合来制备型煤，其中所述用于型煤的粘合剂包含至少一种粘度在1,000cps至80,000cps范围内，并且选自由烷基纤维素、羟烷基纤维素和羟烷基烷基纤维素构成的组的基于纤维素醚的化合物。
2.根据权利要求1所述的用于型煤的粘合剂，其中，所述基于纤维素醚的化合物包括选自由甲基纤维素(MC)、羟乙基纤维素(HEC)、羟丙基纤维素(HPC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)和羟乙基甲基纤维素(HEMC)构成的组中的至少一种材料。
3.根据权利要求2所述的用于型煤的粘合剂，其中，所述甲基纤维素(MC)具有18重量％至32重量％范围内的甲基取代度，所述羟乙基纤维素(HEC)具有20重量％至80重量％范围内的羟乙基取代度，所述羟丙基纤维素(HPC)具有20重量％至80重量％范围内的羟丙基取代度，所述羟丙基甲基纤维素(HPMC)具有18重量％至32重量％范围内的甲基取代度和在2重量％至14重量％范围内的羟丙基取代度，以及所述羟乙基甲基纤维素(HEMC)具有18重量％至32重量％范围内的甲基取代度和在2重量％至14重量％范围内的羟乙基取代度。
4.根据权利要求1所述的用于型煤的粘合剂，其中，基于100重量份的所述粉煤，所述基于纤维素醚的化合物的用量为0.01重量份至15.0重量份。
5.根据权利要求1所述的用于型煤的粘合剂，所述用于型煤的粘合剂还包括，基于100重量份的所述基于纤维素醚的化合物，大于0至10,000重量份范围内的另外的粘合剂。
6.根据权利要求5所述的用于型煤的粘合剂，其中，所述另外的粘合剂包括选自由糖蜜、玉米淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉、聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酰胺(PAM)、蔗糖、液体葡萄糖、阿拉伯树胶、黄蓍胶、明胶、海藻酸、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚丙烯酸钠、聚乙烯基甲基醚(PLM)、海藻酸、沥青质、沥青、酪蛋白、环氧树脂、柏油、聚酰胺、聚氨酯和聚乙烯醇缩醛构成的组中的至少一种材料。
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