CN114100829A - 一种兰炭助磨剂及其制备和使用方法 - Google Patents

一种兰炭助磨剂及其制备和使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种兰炭助磨剂及其制备和使用方法，该兰炭助磨剂，由以下质量百分比的原料混合而成：十二烷基苯磺酸钠20‑50％，糖钙3‑9％，柠檬酸钠5‑15％，六亚甲基四胺5‑10％，余量为去离子水。制备方法为将十二烷基苯磺酸钠和柠檬酸钠的混合物、六亚甲基四胺、糖钙分贝加入去离子水中完全溶解后，再混合均匀即可。使用时将兰炭助磨剂均匀喷洒在兰炭中，兰炭助磨剂与兰炭的质量比为1‑25:5000。该兰炭助磨剂制作工艺简单，便于工业化大量生产；该兰炭助磨剂加入到兰炭中后，可吸附在兰炭颗粒表面，使得其表面的强度和硬度发生改变，降低兰炭颗粒的表面能，从而降低兰炭颗粒磨碎所需要的力，能显著提高兰炭的哈氏可磨性指数，缩短兰炭的研磨时间，提高工作效率。

Description

一种兰炭助磨剂及其制备和使用方法
技术领域
本发明属于助磨剂技术领域，涉及一种兰炭助磨剂。
背景技术
随着世界范围内钢铁行业普遍推行高炉喷吹技术，为了降低成本，无烟煤需求量不断增加，而无烟煤储量仅占全国煤炭总资源量的10％，其稀缺性和广泛适用性逐渐凸显，使得价格不断升高。因此，寻找一种低价燃料替代部分无烟煤是钢铁企业降低成本的有效措施之一，对缓解日益紧缺的焦煤资源具有重要意义。
兰炭，又称半焦、焦粉，是无黏结性或弱黏结性的低变质煤在中低温条件下干馏热解得到的固体炭质产品，结构为块状，粒度一般在0-80mm之间，颜色呈浅黑色，相比一般意义的焦炭产品，兰炭是一种不可多得的新型清洁能源，具有固定炭高、比电阻高、化学活性高、含灰分低、铝低、硫低、磷低“三高四低”的特性，且相对煤炭市场价格较低。基于兰炭的以上优良特性，兰炭在高炉喷吹领域作为一种替代燃料逐渐引起了国内外众多企业的高度重视，逐渐开始探究将价格低廉的兰炭作为低价燃料应用于高炉喷吹中，且在我国的宝钢、首钢、包钢等多家钢铁企业已经开展了兰炭替代部分无烟煤作为高炉喷吹用料的前期工业试验，结果表明，兰炭具有发热量高和无爆炸性等优势，是潜在的优良高炉喷吹燃料之一，具有良好的应用前景。
但是，目前兰炭并没有大规模的应用于高炉喷吹领域中，只在少数企业中试验性的投入使用，主要是因为兰炭在使用过程中存在以下几个问题，进而导致兰炭只能部分应用于高炉喷吹领域。兰炭可磨性差，磨粉过程中效率低且耗能大，所以兰炭在高炉喷吹技术领域中用量较少；现有技术所制成的兰炭粉末，兰炭颗粒大，有明显的尖锐棱角，这会使得兰炭在输送过程中对输送管道以及喷枪的磨损大大增强，导致相关使用设备周期寿命大大降低，进而影响生产效率以及增加安全隐患。
发明内容
为解决背景技术中的问题，本发明提出了一种兰炭助磨剂及其制备和使用方法。
本发明的兰炭助磨剂，由以下质量百分比的原料混合而成：十二烷基苯磺酸钠20-50％，糖钙3-9％，柠檬酸钠5-15％，六亚甲基四胺5-10％，余量为去离子水。
进一步地，所述的十二烷基苯磺酸钠为39-50％，所述的糖钙为6-7％，所述的柠檬酸钠为8-15％，所述的六亚甲基四胺为5-10％，余量为去离子水。
更进一步地，所述的十二烷基苯磺酸钠为45-50％，所述的糖钙为6-7％，所述的柠檬酸钠为12-15％，所述的六亚甲基四胺为5-10％，余量为去离子水。
该兰炭助磨剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将去离子水分为A、B、C三份备用；
(2)将十二烷基苯磺酸钠和柠檬酸钠加入到去离子水A中，通过磁力搅拌至完全溶解，得到混合液I待用；
(3)将六亚甲基四胺加入到去离子水B中，通过磁力搅拌至完全溶解，得到混合液II待用；
(4)将糖钙加入到去离子水C中，通过磁力搅拌至完全溶解，得到混合液III待用；
(5)将混合液I和混合液II缓慢加入至混合液III中，通过磁力搅拌至均匀，得到兰炭助磨剂。
因不同原料在水中的溶解度差异很大，为了保证每种原料都能完全溶解，所以将原料单独溶解后再进行混合均匀，以便得到混合均匀的兰炭助磨剂。
进一步地，所述的步骤(1)中，去离子水A、B、C三份的重量比为1:1:1。
该兰炭助磨剂的使用方法为：将兰炭助磨剂均匀喷洒在兰炭中，所述的兰炭助磨剂与兰炭的质量比为1-25:5000。
本发明与现有技术相比，兰炭助磨剂的配方种类较少，组分产品易得且成本低廉，在助磨剂中加入十二烷基苯磺酸钠作为表面活性剂，为兰炭颗粒提供更多的吸附位点；在助磨剂中加入的糖钙，吸附在兰炭颗粒表面，兰炭颗粒表面的强度和硬度发生改变，使得兰炭颗粒的耐磨性和硬度均达到最小，研磨更易进行，大大提高了细度；在助磨剂中加入六亚甲基四胺，使兰炭颗粒间的表面张力减小，表面变得酥软，容易研磨，起到降低表面张力和润滑的作用；在助磨剂中加入的柠檬酸钠渗透到兰炭中有机和矿物组分的界面，使得兰炭中矿物组分更容易解离出来并反作用于兰炭，起到一定的助磨作用。本发明的兰炭助磨剂制作工艺简单，便于工业化大量生产；该兰炭助磨剂加入到兰炭中后，可吸附在兰炭颗粒表面，使得兰炭颗粒表面的强度和硬度发生改变，降低兰炭颗粒的表面能，从而降低兰炭颗粒磨碎所需要的力，有利于提高粉磨效率，起到一定的助磨作用；经实验验证，该兰炭助磨剂能显著提高兰炭的哈氏可磨性指数，缩短兰炭的研磨时间，提高工作效率。
附图说明
图1为未添加助磨剂的兰炭研磨后的电镜图。
图2为添加助磨剂的兰炭研磨后的电镜图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅做举例而已，同时通过说明，将更加清楚地理解本发明的优点。本领域的普通的技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。实施例中所述的位置关系均与附图所示一致，实施例中其他未详细说明的部分均为现有技术。
实施例1
一种兰炭助磨剂，由以下质量百分比的原料混合而成：十二烷基苯磺酸钠20％，糖钙3％，柠檬酸钠13％，六亚甲基四胺6.2％，余量为去离子水。
兰炭助磨剂的制备方法为：
(1)按照上述兰炭助磨剂各原料的用量，准确称量各物质，将去离子水分为A、B、C三份备用；
(2)将十二烷基苯磺酸钠和柠檬酸钠加入到去离子水A中，通过磁力搅拌至完全溶解，得到混合液I待用；
(3)将六亚甲基四胺加入到去离子水B中，通过磁力搅拌至完全溶解，得到混合液II待用；
(4)将糖钙加入到去离子水C中，通过磁力搅拌至完全溶解，得到混合液III待用；
(5)将混合液I和混合液II缓慢加入至混合液III中，通过磁力搅拌至均匀，得到兰炭助磨剂。
兰炭助磨剂的制备中，去离子水A、B、C三份的重量比为1:1:1。
取3.1g的兰炭助磨剂，均匀喷洒在3.1kg兰炭中，根据测试标准GB/T 2565-2014《煤的可磨性指数测定方法哈德格罗夫法》，测试其哈氏可磨性指数。
实施例2
一种兰炭助磨剂，由以下质量百分比的原料混合而成：十二烷基苯磺酸钠22％，糖钙3.2％，柠檬酸钠14％，六亚甲基四胺9.5％，余量为去离子水。
兰炭助磨剂的制备方法同实施例1。
取3.5g的兰炭助磨剂，均匀喷洒在5kg兰炭中，根据测试标准GB/T 2565-2014《煤的可磨性指数测定方法哈德格罗夫法》，测试其哈氏可磨性指数。
实施例3
一种兰炭助磨剂，由以下质量百分比的原料混合而成：十二烷基苯磺酸钠24％，糖钙3.3％，柠檬酸钠12％，六亚甲基四胺8.3％，余量为去离子水。
兰炭助磨剂的制备方法同实施例1。
取3.2g的兰炭助磨剂，均匀喷洒在6.4kg兰炭中，根据测试标准GB/T 2565-2014《煤的可磨性指数测定方法哈德格罗夫法》，测试其哈氏可磨性指数。
实施例4
一种兰炭助磨剂，由以下质量百分比的原料混合而成：十二烷基苯磺酸钠25％，糖钙3.7％，柠檬酸钠11％，六亚甲基四胺5％，余量为去离子水。
兰炭助磨剂的制备方法同实施例1。不同点在于去离子水A、B、C三份的重量比为1:2:1。
取3.7g的兰炭助磨剂，均匀喷洒在10kg兰炭中，根据测试标准GB/T 2565-2014《煤的可磨性指数测定方法哈德格罗夫法》，测试其哈氏可磨性指数。
实施例5
一种兰炭助磨剂，由以下质量百分比的原料混合而成：十二烷基苯磺酸钠27％，糖钙4％，柠檬酸钠12％，六亚甲基四胺7.6％，余量为去离子水。
兰炭助磨剂的制备方法同实施例1。
取4.5g的兰炭助磨剂，均匀喷洒在8kg兰炭中，根据测试标准GB/T 2565-2014《煤的可磨性指数测定方法哈德格罗夫法》，测试其哈氏可磨性指数。
实施例6
一种兰炭助磨剂，由以下质量百分比的原料混合而成：十二烷基苯磺酸钠30％，糖钙4.3％，柠檬酸钠5％，六亚甲基四胺5％，余量为去离子水。
兰炭助磨剂的制备方法同实施例1。不同点在于去离子水A、B、C三份的重量比为1:2:2。
取2.5g的兰炭助磨剂，均匀喷洒在12.5kg兰炭中，根据测试标准GB/T 2565-2014《煤的可磨性指数测定方法哈德格罗夫法》，测试其哈氏可磨性指数。
实施例7
一种兰炭助磨剂，由以下质量百分比的原料混合而成：十二烷基苯磺酸钠31％，糖钙4.7％，柠檬酸钠5.2％，六亚甲基四胺5.4％，余量为去离子水。
兰炭助磨剂的制备方法同实施例1。
取3.7g的兰炭助磨剂，均匀喷洒在2.5kg兰炭中，根据测试标准GB/T 2565-2014《煤的可磨性指数测定方法哈德格罗夫法》，测试其哈氏可磨性指数。
实施例8
一种兰炭助磨剂，由以下质量百分比的原料混合而成：十二烷基苯磺酸钠32.5％，糖钙4.8％，柠檬酸钠6％，六亚甲基四胺5.7％，余量为去离子水。
兰炭助磨剂的制备方法同实施例1。
取3.5g的兰炭助磨剂，均匀喷洒在3kg兰炭中，根据测试标准GB/T 2565-2014《煤的可磨性指数测定方法哈德格罗夫法》，测试其哈氏可磨性指数。
实施例9
一种兰炭助磨剂，由以下质量百分比的原料混合而成：十二烷基苯磺酸钠35％，糖钙5％，柠檬酸钠7％，六亚甲基四胺6.3％，余量为去离子水。
兰炭助磨剂的制备方法同实施例1。
取4g的兰炭助磨剂，均匀喷洒在2kg兰炭中，根据测试标准GB/T2565-2014《煤的可磨性指数测定方法哈德格罗夫法》，测试其哈氏可磨性指数。
实施例10
一种兰炭助磨剂，由以下质量百分比的原料混合而成：十二烷基苯磺酸钠36％，糖钙5.1％，柠檬酸钠7.6％，六亚甲基四胺6.7％，余量为去离子水。
兰炭助磨剂的制备方法同实施例1。
取4.1g的兰炭助磨剂，均匀喷洒在2kg兰炭中，根据测试标准GB/T 2565-2014《煤的可磨性指数测定方法哈德格罗夫法》，测试其哈氏可磨性指数。
实施例11
一种兰炭助磨剂，由以下质量百分比的原料混合而成：十二烷基苯磺酸钠37％，糖钙5.2％，柠檬酸钠8％，六亚甲基四胺7.3％，余量为去离子水。
兰炭助磨剂的制备方法同实施例1。
取3.3g的兰炭助磨剂，均匀喷洒在1kg兰炭中，根据测试标准GB/T 2565-2014《煤的可磨性指数测定方法哈德格罗夫法》，测试其哈氏可磨性指数。
实施例12
一种兰炭助磨剂，由以下质量百分比的原料混合而成：十二烷基苯磺酸钠39％，糖钙6％，柠檬酸钠8.3％，六亚甲基四胺7.5％，余量为去离子水。
兰炭助磨剂的制备方法同实施例1。
取3.9g的兰炭助磨剂，均匀喷洒在1kg兰炭中，根据测试标准GB/T 2565-2014《煤的可磨性指数测定方法哈德格罗夫法》，测试其哈氏可磨性指数。
实施例13
一种兰炭助磨剂，由以下质量百分比的原料混合而成：十二烷基苯磺酸钠40％，糖钙6.5％，柠檬酸钠9％，六亚甲基四胺5.9％，余量为去离子水。
兰炭助磨剂的制备方法同实施例1。
取4.8g的兰炭助磨剂，均匀喷洒在2kg兰炭中，根据测试标准GB/T 2565-2014《煤的可磨性指数测定方法哈德格罗夫法》，测试其哈氏可磨性指数。
实施例14
一种兰炭助磨剂，由以下质量百分比的原料混合而成：十二烷基苯磺酸钠45％，糖钙6.9％，柠檬酸钠12.2％，六亚甲基四胺5.2％，余量为去离子水。
兰炭助磨剂的制备方法同实施例1。
取5g的兰炭助磨剂，均匀喷洒在2.5kg兰炭中，根据测试标准GB/T 2565-2014《煤的可磨性指数测定方法哈德格罗夫法》，测试其哈氏可磨性指数。
实施例15
一种兰炭助磨剂，由以下质量百分比的原料混合而成：十二烷基苯磺酸钠50％，糖钙7％，柠檬酸钠15％，六亚甲基四胺9.7％，余量为去离子水。
兰炭助磨剂的制备方法同实施例1。
取8g的兰炭助磨剂，均匀喷洒在4kg兰炭中，根据测试标准GB/T2565-2014《煤的可磨性指数测定方法哈德格罗夫法》，测试其哈氏可磨性指数。
各个实施例中所用兰炭的工业分析结果见表1。
表1兰炭的工业分析结果
M<sub>ad</sub>/％ A<sub>ad</sub>/％ V<sub>ad</sub>/％ F<sub>Cd</sub>/％
8.24 11.26 10.07 70.43
备注：Mad表示水分，Aad表示灰分，Vad表示挥发分，FCd表示固定碳。
各个实施例的兰炭助磨剂和兰炭混合后，所测得的哈氏可磨性指数见表2。
表2哈氏可磨性指数测试结果
项目 空白 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
HGI 45 48 58 51 47 55
项目 实施例6 实施例7 实施例8 实施例9 实施例10 实施例11
HGI 49 53 59 59 63 65
项目 实施例12 实施例13 实施例14 实施例15
HGI 69 69 70 72
备注：HGI即为哈氏可磨性指数。
由表2可以看出，实施例1-15中，加入了兰炭助磨剂的兰炭的哈氏可磨性指数均有提高，其中实施例12-15所制备的兰炭助磨剂，加入到兰炭中后，哈氏可磨性指数增加最为明显，这是由于在兰炭助磨剂中，随着作为表面活性剂的十二烷基苯磺酸钠的加入量的增大，其为兰炭提供了更多的吸附位点，更加便于糖钙的吸附，并同时随着柠檬酸钠的加入量的增大，起到的助磨作用更为显著。通过测试结果可知，将本发明的兰炭助磨剂加入到兰炭中后，可有效的改变兰炭颗粒的强度和硬度，降低其表面能，提高兰炭的哈氏可磨性指数，起到助磨的作用。
以上结合附图及具体实施例详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种兰炭助磨剂，其特征在于，由以下质量百分比的原料混合而成：十二烷基苯磺酸钠20-50％，糖钙3-9％，柠檬酸钠5-15％，六亚甲基四胺5-10％，余量为去离子水。
2.根据权利要求1所述的一种兰炭助磨剂，其特征在于：所述的十二烷基苯磺酸钠为39-50％，所述的糖钙为6-7％，所述的柠檬酸钠为8-15％，所述的六亚甲基四胺为5-10％，余量为去离子水。
3.根据权利要求1所述的一种兰炭助磨剂，其特征在于：所述的十二烷基苯磺酸钠为45-50％，所述的糖钙为6-7％，所述的柠檬酸钠为12-15％，所述的六亚甲基四胺为5-10％，余量为去离子水。
4.一种权利要求1至3中任意一项所述的兰炭助磨剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将去离子水分为A、B、C三份备用；
(2)将十二烷基苯磺酸钠和柠檬酸钠加入到去离子水A中，通过磁力搅拌至完全溶解，得到混合液I待用；
(3)将六亚甲基四胺加入到去离子水B中，通过磁力搅拌至完全溶解，得到混合液II待用；
(4)将糖钙加入到去离子水C中，通过磁力搅拌至完全溶解，得到混合液III待用；
(5)将混合液I和混合液II缓慢加入至混合液III中，通过磁力搅拌至均匀，得到兰炭助磨剂。
5.根据权利要求4所述的一种兰炭助磨剂的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中，去离子水A、B、C三份的重量比为1:1:1。
6.一种权利要求1至3中任意一项所述的兰炭助磨剂的使用方法，其特征在于：将兰炭助磨剂均匀喷洒在兰炭中，所述的兰炭助磨剂与兰炭的质量比为1-25:5000。
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