CN107572527A

CN107572527A - 制备生产电石用球团的方法

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Publication number: CN107572527A
Application number: CN201710682343.4A
Authority: CN
Inventors: 王辉; 刘涛; 高建; 丁力; 吴道洪
Original assignee: Shenwu Environmental Technology Co Ltd
Current assignee: Shenwu Environmental Technology Co Ltd
Priority date: 2017-08-10
Filing date: 2017-08-10
Publication date: 2018-01-12

Abstract

本发明公开了一种制备生产电石用球团的方法，包括：(1)将长焰煤进行破碎处理，以便得到长焰煤颗粒；(2)将生石灰进行破碎处理，以便得到生石灰颗粒；(3)将粘结剂进行破碎处理，以便得到粘结剂颗粒；(4)将所述长焰煤颗粒、所述生石灰颗粒和所述粘结剂颗粒进行混合处理，以便得到混合物料；(5)将所述混合物料进行成型处理，以便得到混合球团；(6)将所述混合球团进行热解处理，以便得到生产电石用球团，其中，在步骤(3)中，所述粘结剂包括淀粉、酚醛树脂、沥青和氢氧化钠。采用该方法可制备得到冷、热强度在650N以上、0.5m钢板落下强度不低于10次且能满足电石生产要求的球团。

Description

制备生产电石用球团的方法

技术领域

本发明属于电石生产领域，具体而言，本发明涉及制备生产电石用球团的方法。

背景技术

电石是有机合成的基本原料之一，有多种用途：电石和水反应生成乙炔，加氢后生成乙烯，进而制备多种有机化合物；加热粉状电石和氮气，生成氰氨化钙(石灰氮)，石灰氮和氯化钠加热反应生成的氰熔体用于采金及有色金属工业；电石还可用作钢铁工业的脱硫剂。传统的电石生产将块状生石灰和焦炭按一定比例配料，送入电石炉中热解，生石灰和焦炭接触面积小，反应时间长，反应温度高(1900-2200摄氏度)。

因此，现有生产电石的技术有待进一步改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种制备生产电石用球团的方法。该方法可制备出冷、热强度在650N以上、0.5m钢板落下强度不低于10次且能满足电石生产要求的球团，同时对成型设备要求较低、能耗低。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备生产电石用球团的方法，根据本发明的实施例，该方法包括：

(1)将长焰煤进行破碎处理，以便得到长焰煤颗粒；

(2)将生石灰进行破碎处理，以便得到生石灰颗粒；

(3)将粘结剂进行破碎处理，以便得到粘结剂颗粒；

(4)将所述长焰煤颗粒、所述生石灰颗粒和所述粘结剂颗粒进行混合处理，以便得到混合物料；

(5)将所述混合物料进行成型处理，以便得到混合球团；

(6)将所述混合球团进行热解处理，以便得到生产电石用球团，

其中，在步骤(3)中，所述粘结剂包括淀粉、酚醛树脂、沥青和氢氧化钠。

根据本发明实施例的制备生产电石用球团的方法通过采用含有淀粉、酚醛树脂、沥青和氢氧化钠的复合粘结剂作为长焰煤和生石灰成型过程的粘结剂，使得长焰煤和生石灰可以在较低的压力下即可成型，降低了对成型设备的要求，减少了能耗，且提高了混合物料的成型率，并且采用该类粘结剂可以降低所得生产电石用球团的粉化率，从而使得所得球团满足电石生产要求。具体的，采用本申请的方法所得生产电石用球团的冷、热强度达650N以上且0.5m钢板落下强度不低于10次。

另外，根据本发明上述实施例的制备生产电石用球团的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述长焰煤颗粒粒径不高于1mm。由此，可以显著提高所得生产电石用球团的强度。

在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述生石灰颗粒粒径不高于1mm。由此，可以进一步提高所得生产电石用球团的强度。

在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，所述粘结剂颗粒中淀粉、酚醛树脂和沥青的粒径分别独立地低于178微米。由此，可以进一步提高所得生产电石用球团的强度。

在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，所述粘结剂包括：20～40重量份的所述淀粉；5～20重量份的所述酚醛树脂；32～78重量份的所述沥青；1～8重量份的所述氢氧化钠。由此，可以进一步提高所得生产电石用球团的强度。

在本发明的一些实施例中，在步骤(4)中，所述长焰煤颗粒、所述生石灰颗粒和所述粘结剂颗粒按照质量比(80～90)：100：(1～10)混合。由此，可以进一步提高所得生产电石用球团的强度。

在本发明的一些实施例中，在步骤(4)中，所述长焰煤颗粒、所述生石灰颗粒和所述粘结剂颗粒中水含量分别独立地不高于5wt％。由此，可以进一步提高所得生产电石用球团的强度。

在本发明的一些实施例中，在步骤(4)中，所述混合处理的时间为6～10分钟。由此，可以进一步提高所得生产电石用球团的强度。

在本发明的一些实施例中，在步骤(5)中，所述成型处理的压力为14～20MPa。由此，可以进一步提高所得生产电石用球团的强度。

在本发明的一些实施例中，在步骤(6)中，所述热解处理的温度为800～900摄氏度，时间为0.5～1小时。由此，可以进一步提高所得生产电石用球团的强度。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的制备生产电石用球团的方法流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备生产电石用球团的方法，根据本发明的实施例，参考图1，该方法包括：

S100：将长焰煤进行破碎处理

该步骤中，将长焰煤进行破碎处理，以便得到长焰煤颗粒。由此，可显著增加长焰煤颗粒的比表面积，进而增加生产电石用球团的强度。

根据本发明的一个实施例，长焰煤颗粒的粒径可以不高于1mm。发明人发现，长焰煤显微硬度较大，不易压碎，和生石灰成型时，若长焰煤颗粒的粒径过大，和生石灰、粘结剂不能达到密堆积，使球团密度降低，影响后续所得生产电石用球团的强度。

S200：将生石灰进行破碎处理

该步骤中，将生石灰进行破碎处理，以便得到生石灰颗粒。由此，可显著增加生石灰颗粒的比表面积，使生石灰和煤粉接触面积增大，和传统电石生产相比，可显著降低生成电石的反应温度和反应时间。

根据本发明的一个实施例，生石灰颗粒的粒径可以不高于1mm。发明人发现，该粒径下的生石灰颗粒可以显著优于其他粒径提高后续所得生产电石用球团的强度。

S300：将粘结剂进行破碎处理

该步骤中，将粘结剂进行破碎处理，以便得到粘结剂颗粒，其中，上述粘结剂包括淀粉、酚醛树脂、沥青和氢氧化钠。发明人发现，长焰煤属于煤化度最低的烟煤，分子结构中的芳香环由长脂肪链连接，脂肪链枝化度低，热解时可生成大量低沸点烃类，而能增强型煤强度的胶质体则生成非常少，粘结指数为0，热解后型煤强度很低，非常容易粉化，并且在没有粘结剂时，需要高压成型，对成型设备要求较高，同时对其进行热解提质后所得球团强度低，很易粉化，不能满足生产电石需要，因此在制备电石生产用球团时必须添加粘结剂，而发明人经过大量实验意外发现，通过加入含有淀粉、酚醛树脂、沥青和氢氧化钠的粘结剂既可降低混合物料成型时对成型设备的要求、减少能耗，又能提高混合物料的成型速度和成球率，且所得的型煤具有较好的冷、热强度和跌落强度，可满足电石生产要求。具体的，粘结剂的制备方法为：先将淀粉、酚醛树脂和沥青分别独立的破碎至粒径低于178微米，然后把淀粉颗粒溶于少量温度为70-80摄氏度的热水中，再加入氢氧化钠，将溶液的pH值调至9-10，搅拌20-30min，然后加入酚醛树脂，搅拌约10min，最后加入沥青，搅拌均匀后将其烘干至水分不高于5wt％，即可得到上述粘结剂。

根据本发明的一个实施例，粘结剂可以包括：20～40重量份的淀粉，优选25-35重量份；5～20重量份的酚醛树脂，优选8-16重量份；32～78重量份的沥青，优选45-65重量份，和1～8重量份的氢氧化钠，优选2-4重量份。发明人发现，糊化可以破坏淀粉的团粒结构，导致团粒溶胀，使淀粉分子水合和溶解，提高其粘结力，而NaOH作为淀粉糊化剂，其作用为调节pH值，保证在碱性条件下氢氧化钠与淀粉中的羟基结合，破坏淀粉中的部分氢键，减弱淀粉大分子间的作用力，使之易于溶胀和糊化，从而增大粘结剂的剪切粘度。但NaOH的用量必须适中，若碱量过少，则淀粉不能充分糊化，导致胶液混浊、流动性降低且不易贮存；而若碱量过多，则易使淀粉颗粒表面迅速糊化并形成一层膜，防碍淀粉颗粒内部进一步糊化，导致淀粉粘度下降，防潮性降低。发明人经过大量实验意外发现，用氢氧化钠调溶液pH值至9-10时较合适。酚醛树脂是含芳环及羟基的大分子，煤分子是含稠芳环及O、N等杂原子的大分子，氧化钙是含氧原子的极性分子；酚醛树脂分子和煤分子以π-π堆积及氢键相互作用，其羟基又能和生石灰分子形成氢键，加强了煤粉和生石灰粉的相互作用，使型块强度增加。酚醛树脂在型块中形成平面网状结构及三维立体结构，能增加型块热强度；沥青在煤粉和生石灰粉成型中的作用机理和酚醛树脂相似，可同时增加型块的冷、热强度；二者同时添加，能起到协同作用，使型块具有较高的冷、热强度。由于酚醛树脂价格较高，加入量较少，沥青价格价低，加入量比酚醛树脂多。

S400：将长焰煤颗粒、生石灰颗粒和粘结剂颗粒进行混合处理

该步骤中，将长焰煤颗粒、生石灰颗粒和粘结剂颗粒进行混合处理，以便得到混合物料。

根据本发明的一个实施例，长焰煤颗粒、生石灰颗粒和粘结剂颗粒可以按照质量比(80～90)：100：(1～10)混合。发明人发现，若长焰煤加入比例较低，产品中碳化钙含量较低，导致发气量小；同时生石灰比例过低，剩余的生石灰不足形成CaC₂-CaO共熔体，导致炉料比电阻小，操作不好掌握，而该含量的复合粘结剂的加入可以在降低成本的同时提高球团强度。

根据本发明的再一个实施例，长焰煤颗粒、生石灰颗粒和粘结剂颗粒中水含量可以分别独立地不高于5wt％。发明人发现，若长焰煤和粘结剂中水含量过大，水分子和氧化钙分子反应，生成氢氧化钙，放出热量较多，可能使煤粉着火；生石灰密封不严，和空气中水分、二氧化碳反应，生成氢氧化钙及碳酸钙，影响热解后球团强度。因此长焰煤、粘结剂、生石灰应干燥后密封保存。

根据本发明的又一个实施例，混合处理的时间可以为6～10分钟。由此，即可以实现混合物料中长焰煤颗粒、生石灰颗粒和粘结剂颗粒混合均匀又可节约能耗。

S500：将混合物料进行成型处理

该步骤中，将混合物料进行成型处理，以便得到混合球团。具体的，成型处理的压力可以为14～20MPa。发明人发现，该成型压力下可以显著优于其他条件提高所得混合球团的强度。

S600：将混合球团进行热解处理

该步骤中，将混合球团进行热解处理，以便得到生产电石用球团。具体的，球团中的煤粉、酚醛树脂及沥青热解时发生分解及缩聚反应，放出低沸点有机物CO、H₂及低碳烷烃、烯烃，芳环缩聚，进一步稠环化，形成固定碳作为生产电石用碳质原料。

根据本发明的一个实施例，热解处理的温度可以为800～900摄氏度，时间可以为0.5～1小时。由此，可以显著提高所得球团的强度。

下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。

实施例1

粘结剂的制备：先将淀粉、酚醛树脂和沥青分别独立的破碎至粒径低于178微米，然后把30g淀粉颗粒溶于150mL温度为70-80摄氏度的热水中，再加入氢氧化钠溶液，将淀粉溶液的pH值调至9-10，搅拌20-30min，然后加入10g酚醛树脂，搅拌约10min，最后加入60g沥青，搅拌均匀后将其烘干至水分不高于5wt％，得到粘结剂。

分别把长焰煤和生石灰破碎至粒径2mm以下，接着将长焰煤颗粒和生石灰颗粒在105摄氏度下烘干，使得长焰煤颗粒和生石灰颗粒的水分含量均分别独立的小于5wt％；然后称取生石灰颗粒500g、长焰煤颗粒450g和粘结剂80g，放入混料机混合均匀，并用高压压球机压制成球(压力为16MPa)，最后在900摄氏度的温度下热解0.5-1h，得到生产电石用球团。经测量，其冷强度、热强度及0.5m跌落强度如表1所示。

表1生产电石用球团强度

项目	冷强度(N/个)	热解后强度(N/个)	跌落次数
				实施例1	750	680	10

实施例2

粘结剂的制备：先将淀粉、酚醛树脂和沥青分别独立的破碎至粒径低于178微米，然后把20g淀粉颗粒溶于100mL温度为70-80摄氏度的热水中，再加入氢氧化钠溶液，将淀粉溶液的pH值调至9-10，搅拌20-30min，然后加入15g酚醛树脂，搅拌约10min，最后加入65g沥青，搅拌均匀后将其烘干至水分不高于5wt％，得到粘结剂。

分别把长焰煤和生石灰破碎至2mm以下，接着将长焰煤颗粒和生石灰颗粒在105摄氏度下烘干，使得长焰煤颗粒和生石灰颗粒的水分含量均分别独立的小于5wt％；然后称取生石灰颗粒550g、长焰煤颗粒500g和粘结剂85g，放入混料机混合均匀，并用高压压球机压制成球(压力为20MPa)，最后在900摄氏度的温度下热解0.5-1h，得到生产电石用球团。经测量，其冷强度、热强度及0.5m跌落强度如表2所示。

表2生产电石用球团强度

项目	冷强度(N/个)	热解后强度(N/个)	跌落次数
				实施例2	720	750	10

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种制备生产电石用球团的方法，其特征在于，包括：

(1)将长焰煤进行破碎处理，以便得到长焰煤颗粒；

(2)将生石灰进行破碎处理，以便得到生石灰颗粒；

(3)将粘结剂进行破碎处理，以便得到粘结剂颗粒；

(5)将所述混合物料进行成型处理，以便得到混合球团；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述长焰煤颗粒粒径不高于1mm。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述生石灰颗粒粒径不高于1mm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述粘结剂颗粒中淀粉、酚醛树脂和沥青的粒径分别独立地低于178微米。

5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述粘结剂包括：

20～40重量份的所述淀粉；

5～20重量份的所述酚醛树脂；

32～78重量份的所述沥青；

1～8重量份的所述氢氧化钠。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述长焰煤颗粒、所述生石灰颗粒和所述粘结剂颗粒按照质量比(80～90)：100：(1～10)混合。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述长焰煤颗粒、所述生石灰颗粒和所述粘结剂颗粒中水含量分别独立地不高于5wt％。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述混合处理的时间为6～10分钟。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(5)中，所述成型处理的压力为14～20MPa。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(6)中，所述热解处理的温度为800～900摄氏度，时间为0.5～1小时。