CN108517233A - 一种复合型煤粘结剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合型煤粘结剂，属于固体燃料粘结剂技术领域。本发明按重量份数计，40～60份碱性酚醛树脂，5～8份固化剂，5～8份纳米铁粉，8～10份氧化镁，10～20份环糊精，8～10份松香液，10～20份卡波姆，8～10份聚乙烯亚胺，40～60份皂化粘土，10～20份发酵米糠，30～50份去离子水8～10份增粘树脂和置于混料机中，于转速为1000～1200r/min条件下，高速搅拌混合40～60min，即得复合型煤粘结剂。本发明技术方案制备的复合型煤粘结剂具有优异的力学性能和防水性能特点，在固体燃料粘结剂技术行业的发展中具有广阔的前景。
Description
技术领域
本发明公开了一种复合型煤粘结剂，属于固体燃料粘结剂技术领域。
背景技术
随着炼焦煤资源的日益匮乏，为增加弱黏煤和不黏煤在炼焦煤中的比例，提高冶金焦炭质量，一直备受国内外关注。配型煤炼焦是世界上公认的扩大弱黏煤和不黏煤配用量的有效途径之一。然而用于炼焦的型煤必须有一定的冷强度，而型煤强度主要取决于所用粘结剂的质和量，与煤本身的粘结性无关，因此型煤炼焦的关键技术在于研发出合适的型煤粘结剂。近年来，国内外对型煤粘结剂的研究也很多，研制出了生物质粘结剂、复合粘结剂和无机粘结剂等，但大多数粘结剂的添加直接增加了生产成本或影响焦炭质量，不宜用于实际生产而且目前的植绒胶存在牢度不佳的问题。研究开发和应用的粘结剂达几百种，根据其基本性质可分为有机粘结剂、无机粘结剂、工农业废物粘结剂、复合粘结剂四大类。有机粘结剂包括焦油、沥青、淀粉、腐植酸、木质素、磺酸盐、高分子聚合物。有机粘结剂粘结能力强，制取的型煤冷态强度高，但高温时易分解燃烧，缺少成焦成分，因此对型煤热性能作用不强。无机粘结剂包括粘土、膨润土、高岭土、石灰、水玻璃、石膏、水泥、氯化钠等。该粘结剂价格低廉，具有一定的粘结强度，且内含的碱金属、碱土金属、碳酸盐或氧化物、氢氧化物等成分，还能和煤中的硫起反应，起到固硫作用，减少二氧化硫排放量。故往往作为复合粘结剂不可缺少的组成部分。缺点是使型煤的灰分增加、发热量降低、防潮、防水性差。
为了保证型煤粘结剂有较强的力学性能和防水性能，还需对其进行研究和改善，以提高制品质量，为型煤粘结剂制品种类的拓展提供一定参考和技术支撑。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：针对传统的型煤粘结剂力学性能和防水性能不佳的问题，提供了一种复合型煤粘结剂。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种复合型煤粘结剂，是由以下重量份数的原料组成：
碱性酚醛树脂 40～60份
固化剂 5～8份
纳米铁粉 5～8份
氧化镁 8～10份
环糊精 10～20份
松香液 8～10份
卡波姆 10～20份
聚乙烯亚胺 8～10份
皂化粘土 40～60份
发酵米糠 10～20份
去离子水 30～50份
增粘树脂 8～10份
所述复合型煤粘结剂的制备过程为：按原料组成称量各原料，将碱性酚醛树脂，固化剂，纳米铁粉，氧化镁，环糊精，松香液，卡波姆，聚乙烯亚胺，皂化粘土，发酵米糠，去离子水和增粘树脂搅拌混合，即得复合型煤粘结剂。
所述碱性酚醛树脂的制备过程为：按重量份数计，将30～40份乙二醛溶液，10～20份氢氧化钠溶液，30～40份对苯二酚恒温搅拌反应，降温，加入乙二醛溶液体积0.2～0.3倍的乙烯脲搅拌反应，降温，加入乙二醛溶液体积0.1～0.2倍的硅烷偶联剂KH-570搅拌反应，降温，即得碱性酚醛树脂。
所述固化剂为苯磺酸乙二胺或六亚甲基四胺中的任意一种。
所述松香液是由松香与乙醇溶液按质量比1：5～1：10混合配制而成。
所述卡波姆为卡波姆734P，卡波姆740P或卡波姆710P中的任意一种。
所述发酵米糠的制备过程为：将米糠汽爆，得米糠渣，按重量份数计，将30～50份米糠渣，10～20份甘油，10～20份氢氧化钠溶液，10～20份去离子水混合发酵，得发酵米糠。
所述增粘树脂为石油树脂或萜烯树脂中的任意一种。
本发明的有益效果是：
（1）本发明通过添加发酵米糠，在发酵过程中，首先，体系中的氢氧根离子破坏细胞壁中的木质素的吡喃环，拆开与木质素相互缠结的纤维素和半纤维素破坏了木质素与半纤维素的空间立体交联网状结构，使得生物质纤维得到良好的剥离，同时，生物质分解产生糖类物质以及果胶、单宁具有粘结作用，使得剥离后的生物质纤维良好的分散在体系中，在使用过程中，由于生物质纤维在糖类物质以及果胶、单宁的凝胶网络中，使得生物质纤维良好的分散并吸附在煤粒表面，形成复杂的网状结构，使得体系的力学性能得到提升；
（2）本发明通过添加环糊精，在使用过程中，环糊精能够良好的润湿煤粉表面，甚至能够渗透到煤的微孔结构中，在热压成型过程中，环糊精收缩固化，使得体系的力学性能得到增强，同时，由于环糊精环状结构外部憎水，使得体系的防水性能得到提升。
具体实施方式
按重量份数计，将30～40份质量分数为40～50%的乙二醛溶液，10～20份质量分数为20～30%的氢氧化钠溶液，30～40份对苯二酚置于四口烧瓶中，并将四口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为76～78℃，转速为300～500r/min条件下，恒温搅拌反应3～4h后，将四口烧瓶中温度降至60～62℃，再向四口烧瓶中加入乙二醛溶液体积0.2～0.3倍的乙烯脲，于温度为60～62℃，转速为300～500r/min条件下，恒温搅拌反应40～60min后，将四口烧瓶中温度降至50～52℃，接着向四口烧瓶中加入乙二醛溶液体积0.1～0.2倍的硅烷偶联剂KH-570，于温度为50～52℃，转速为300～500r/min条件下，恒温搅拌反应40～50min，将四口烧瓶中温度降至40～42℃，于温度为40～42℃，转速为300～500r/min条件下，继续恒温搅拌反应20～30min，即得碱性酚醛树脂；将松香与质量分数为40～60%的乙醇溶液按质量比1：5～1：10置于1号烧杯中，于转速为300～500r/min条件下，搅拌混合30～50min，得松香液；将米糠转入汽爆罐中，保压20～40s后，打开汽爆罐出料阀门，使汽爆罐中物料瞬间泄压喷射进入接收罐中，得米糠渣，按重量份数计，将30～50份米糠渣，10～20份甘油，10～20份质量分数为10～20%的氢氧化钠溶液，10～20份去离子水置于发酵罐中，并在封口处刷猪油封口，混合发酵5～8天，得发酵米糠；按重量份数计，40～60份碱性酚醛树脂，5～8份固化剂，5～8份纳米铁粉，8～10份氧化镁，10～20份环糊精，8～10份松香液，10～20份卡波姆，8～10份聚乙烯亚胺，40～60份皂化粘土，10～20份发酵米糠，30～50份去离子水和8～10份增粘树脂置于混料机中，于转速为1000～1200r/min条件下，高速搅拌混合40～60min，即得复合型煤粘结剂。所述碱性酚醛树脂为碱性酚醛树脂2123或碱性酚醛树脂2127中的任意一种。所述固化剂为苯磺酸乙二胺或六亚甲基四胺中的任意一种。所述卡波姆为卡波姆734P，卡波姆740P或卡波姆710P中的任意一种。所述增粘树脂为石油树脂或萜烯树脂中的任意一种。
按重量份数计，将40份质量分数为50%的乙二醛溶液，20份质量分数为30%的氢氧化钠溶液，40份对苯二酚置于四口烧瓶中，并将四口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为78℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应4h后，将四口烧瓶中温度降至62℃，再向四口烧瓶中加入乙二醛溶液体积0.3倍的乙烯脲，于温度为62℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应60min后，将四口烧瓶中温度降至52℃，接着向四口烧瓶中加入乙二醛溶液体积0.2倍的硅烷偶联剂KH-570，于温度为52℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应50min，将四口烧瓶中温度降至42℃，于温度为42℃，转速为500r/min条件下，继续恒温搅拌反应30min，即得碱性酚醛树脂；将松香与60%乙醇溶液按质量比1：10置于1号烧杯中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合50min，得松香液；将米糠转入汽爆罐中，保压40s后，打开汽爆罐出料阀门，使汽爆罐中物料瞬间泄压喷射进入接收罐中，得米糠渣，按重量份数计，将50份米糠渣，20份甘油，20份质量分数为20%的氢氧化钠溶液，20份去离子水置于发酵罐中，并在封口处刷猪油封口，混合发酵8天，得发酵米糠；按重量份数计，60份碱性酚醛树脂，8份固化剂，8份纳米铁粉，10份氧化镁，20份环糊精，10份松香液，20份卡波姆，10份聚乙烯亚胺，60份皂化粘土，20份发酵米糠，50份去离子水和10份增粘树脂置于混料机中，于转速为1200r/min条件下，高速搅拌混合60min，即得复合型煤粘结剂。所述碱性酚醛树脂为碱性酚醛树脂2123。所述固化剂为苯磺酸乙二胺。所述卡波姆为卡波姆734P。所述增粘树脂为石油树脂。
按重量份数计，将40份质量分数为50%的乙二醛溶液，20份质量分数为30%的氢氧化钠溶液，40份对苯二酚置于四口烧瓶中，并将四口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为78℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应4h后，将四口烧瓶中温度降至62℃，再向四口烧瓶中加入乙二醛溶液体积0.3倍的乙烯脲，于温度为62℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应60min后，将四口烧瓶中温度降至52℃，接着向四口烧瓶中加入乙二醛溶液体积0.2倍的硅烷偶联剂KH-570，于温度为52℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应50min，将四口烧瓶中温度降至42℃，于温度为42℃，转速为500r/min条件下，继续恒温搅拌反应30min，即得碱性酚醛树脂；将松香与60%乙醇溶液按质量比1：10置于1号烧杯中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合50min，得松香液；将米糠转入汽爆罐中，保压40s后，打开汽爆罐出料阀门，使汽爆罐中物料瞬间泄压喷射进入接收罐中，得米糠渣，按重量份数计，将50份米糠渣，20份甘油，20份质量分数为20%的氢氧化钠溶液，20份去离子水置于发酵罐中，并在封口处刷猪油封口，混合发酵8天，得发酵米糠；按重量份数计，60份碱性酚醛树脂，8份固化剂，8份纳米铁粉，10份氧化镁，10份松香液，20份卡波姆，10份聚乙烯亚胺，60份皂化粘土，20份发酵米糠，50份去离子水和10份增粘树脂置于混料机中，于转速为1200r/min条件下，高速搅拌混合60min，即得复合型煤粘结剂。所述碱性酚醛树脂为碱性酚醛树脂2123。所述固化剂为苯磺酸乙二胺。所述卡波姆为卡波姆734P。所述增粘树脂为石油树脂。
按重量份数计，将40份质量分数为50%的乙二醛溶液，20份质量分数为30%的氢氧化钠溶液，40份对苯二酚置于四口烧瓶中，并将四口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为78℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应4h后，将四口烧瓶中温度降至62℃，再向四口烧瓶中加入乙二醛溶液体积0.3倍的乙烯脲，于温度为62℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应60min后，将四口烧瓶中温度降至52℃，接着向四口烧瓶中加入乙二醛溶液体积0.2倍的硅烷偶联剂KH-570，于温度为52℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应50min，将四口烧瓶中温度降至42℃，于温度为42℃，转速为500r/min条件下，继续恒温搅拌反应30min，即得碱性酚醛树脂；将米糠转入汽爆罐中，保压40s后，打开汽爆罐出料阀门，使汽爆罐中物料瞬间泄压喷射进入接收罐中，得米糠渣，按重量份数计，将50份米糠渣，20份甘油，20份质量分数为20%的氢氧化钠溶液，20份去离子水置于发酵罐中，并在封口处刷猪油封口，混合发酵8天，得发酵米糠；按重量份数计，60份碱性酚醛树脂，8份固化剂，8份纳米铁粉，10份氧化镁，20份环糊精，20份卡波姆，10份聚乙烯亚胺，60份皂化粘土，20份发酵米糠，50份去离子水和10份增粘树脂置于混料机中，于转速为1200r/min条件下，高速搅拌混合60min，即得复合型煤粘结剂。所述碱性酚醛树脂为碱性酚醛树脂2123。所述固化剂为苯磺酸乙二胺。所述卡波姆为卡波姆734P。所述增粘树脂为石油树脂。
按重量份数计，将40份质量分数为50%的乙二醛溶液，20份质量分数为30%的氢氧化钠溶液，40份对苯二酚置于四口烧瓶中，并将四口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为78℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应4h后，将四口烧瓶中温度降至62℃，再向四口烧瓶中加入乙二醛溶液体积0.3倍的乙烯脲，于温度为62℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应60min后，将四口烧瓶中温度降至52℃，接着向四口烧瓶中加入乙二醛溶液体积0.2倍的硅烷偶联剂KH-570，于温度为52℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应50min，将四口烧瓶中温度降至42℃，于温度为42℃，转速为500r/min条件下，继续恒温搅拌反应30min，即得碱性酚醛树脂；将松香与60%乙醇溶液按质量比1：10置于1号烧杯中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合50min，得松香液；将米糠转入汽爆罐中，保压40s后，打开汽爆罐出料阀门，使汽爆罐中物料瞬间泄压喷射进入接收罐中，得米糠渣，按重量份数计，将50份米糠渣，20份甘油，20份质量分数为20%的氢氧化钠溶液，20份去离子水置于发酵罐中，并在封口处刷猪油封口，混合发酵8天，得发酵米糠；按重量份数计，60份碱性酚醛树脂，8份固化剂，8份纳米铁粉，10份氧化镁，20份环糊精，10份松香液，10份聚乙烯亚胺，60份皂化粘土，20份发酵米糠，50份去离子水和10份增粘树脂置于混料机中，于转速为1200r/min条件下，高速搅拌混合60min，即得复合型煤粘结剂。所述碱性酚醛树脂为碱性酚醛树脂2123。所述固化剂为苯磺酸乙二胺。所述增粘树脂为石油树脂。
按重量份数计，将40份质量分数为50%的乙二醛溶液，20份质量分数为30%的氢氧化钠溶液，40份对苯二酚置于四口烧瓶中，并将四口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为78℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应4h后，将四口烧瓶中温度降至62℃，再向四口烧瓶中加入乙二醛溶液体积0.3倍的乙烯脲，于温度为62℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应60min后，将四口烧瓶中温度降至52℃，接着向四口烧瓶中加入乙二醛溶液体积0.2倍的硅烷偶联剂KH-570，于温度为52℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应50min，将四口烧瓶中温度降至42℃，于温度为42℃，转速为500r/min条件下，继续恒温搅拌反应30min，即得碱性酚醛树脂；将松香与60%乙醇溶液按质量比1：10置于1号烧杯中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合50min，得松香液；将米糠转入汽爆罐中，保压40s后，打开汽爆罐出料阀门，使汽爆罐中物料瞬间泄压喷射进入接收罐中，得米糠渣，按重量份数计，将50份米糠渣，20份甘油，20份质量分数为20%的氢氧化钠溶液，20份去离子水置于发酵罐中，并在封口处刷猪油封口，混合发酵8天，得发酵米糠；按重量份数计，60份碱性酚醛树脂，8份固化剂，8份纳米铁粉，10份氧化镁，20份环糊精，10份松香液，20份卡波姆，60份皂化粘土，20份发酵米糠，50份去离子水和10份增粘树脂置于混料机中，于转速为1200r/min条件下，高速搅拌混合60min，即得复合型煤粘结剂。所述碱性酚醛树脂为碱性酚醛树脂2123。所述固化剂为苯磺酸乙二胺。所述卡波姆为卡波姆734P。所述增粘树脂为石油树脂。
按重量份数计，将40份质量分数为50%的乙二醛溶液，20份质量分数为30%的氢氧化钠溶液，40份对苯二酚置于四口烧瓶中，并将四口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为78℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应4h后，将四口烧瓶中温度降至62℃，再向四口烧瓶中加入乙二醛溶液体积0.3倍的乙烯脲，于温度为62℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应60min后，将四口烧瓶中温度降至52℃，接着向四口烧瓶中加入乙二醛溶液体积0.2倍的硅烷偶联剂KH-570，于温度为52℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应50min，将四口烧瓶中温度降至42℃，于温度为42℃，转速为500r/min条件下，继续恒温搅拌反应30min，即得碱性酚醛树脂；将松香与60%乙醇溶液按质量比1：10置于1号烧杯中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合50min，得松香液；按重量份数计，60份碱性酚醛树脂，8份固化剂，8份纳米铁粉，10份氧化镁，20份环糊精，10份松香液，20份卡波姆，10份聚乙烯亚胺，60份皂化粘土，50份去离子水和10份增粘树脂置于混料机中，于转速为1200r/min条件下，高速搅拌混合60min，即得复合型煤粘结剂。所述碱性酚醛树脂为碱性酚醛树脂2123。所述固化剂为苯磺酸乙二胺。所述卡波姆为卡波姆734P。所述增粘树脂为石油树脂。
对比例：烟台某化工有限公司生产的煤粘结剂。
将实例1至实例6所得的复合型煤粘结剂及对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：
抗压强度：将试件合成的型煤，逐一放在压力机上作压溃试验，每种实验四次，记录每个型煤开裂时所指示的压力值，计算平均值，单位为N/cm2。
具体检测结果如表1所示：
表1复合型煤粘结剂性能具体检测结果
| 检测项目 | 实例1 | 实例2 | 实例3 | 实例4 | 实例5 | 实例6 | 对比例 |
| 抗压强N/cm2 | 99.56 | 94.37 | 92.19 | 95.47 | 89.23 | 90.17 | 85.03 |
| 浸水强度SSC/(N.个－1) | 118 | 112 | 108 | 106 | 102 | 100 | 95 |
由表1检测结果可知，本发明技术方案制备的复合型煤粘结剂具有优异的力学性能和防水性能特点，在固体燃料粘结剂技术行业的发展中具有广阔的前景。
Claims (7)
1.一种复合型煤粘结剂，其特征在于：是由以下重量份数的原料组成：
碱性酚醛树脂 40～60份
固化剂 5～8份
纳米铁粉 5～8份
氧化镁 8～10份
环糊精 10～20份
松香液 8～10份
卡波姆 10～20份
聚乙烯亚胺 8～10份
皂化粘土 40～60份
发酵米糠 10～20份
去离子水 30～50份
增粘树脂 8～10份
所述复合型煤粘结剂的制备过程为：按原料组成称量各原料，将碱性酚醛树脂，固化剂，纳米铁粉，氧化镁，环糊精，松香液，卡波姆，聚乙烯亚胺，皂化粘土，发酵米糠，去离子水和增粘树脂搅拌混合，即得复合型煤粘结剂。
2.根据权利要求1所述一种复合型煤粘结剂，其特征在于：所述碱性酚醛树脂的制备过程为：按重量份数计，将30～40份乙二醛溶液，10～20份氢氧化钠溶液，30～40份对苯二酚恒温搅拌反应，降温，加入乙二醛溶液体积0.2～0.3倍的乙烯脲搅拌反应，降温，加入乙二醛溶液体积0.1～0.2倍的硅烷偶联剂KH-570搅拌反应，降温，即得碱性酚醛树脂。
3.根据权利要求1所述一种复合型煤粘结剂，其特征在于：所述固化剂为苯磺酸乙二胺或六亚甲基四胺中的任意一种。
4.根据权利要求1所述一种复合型煤粘结剂，其特征在于：所述松香液是由松香与乙醇溶液按质量比1：5～1：10混合配制而成。
5.根据权利要求1所述一种复合型煤粘结剂，其特征在于：所述卡波姆为卡波姆734P，卡波姆740P或卡波姆710P中的任意一种。
6.根据权利要求1所述一种复合型煤粘结剂，其特征在于：所述发酵米糠的制备过程为：将米糠汽爆，得米糠渣，按重量份数计，将30～50份米糠渣，10～20份甘油，10～20份氢氧化钠溶液，10～20份去离子水混合发酵，得发酵米糠。
7.根据权利要求1所述一种复合型煤粘结剂，其特征在于：所述增粘树脂为石油树脂或萜烯树脂中的任意一种。
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