CN114702999A - 一种用于制备活性焦的耐高温干粉粘结剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于制备活性焦的耐高温干粉粘结剂，其按照质量百分数计，包括：固态酚醛树脂22‑28％、氯化铁1‑2％、氧化钙1‑2％、氧化硅2.2‑3.2％、氢氧化钾0.3‑0.8％、有机高分子聚合物12‑18％、沥青50‑55％。本发明的耐高温干粉粘结剂可将兰炭粉末很好地粘接成型以用于生产活性焦，替代目前国内外制备活性焦常用的高温煤焦油，克服了高温煤焦油有毒性不环保、需预先加热再使用等高能耗缺点，在使用该耐高温干粉粘结剂制备的活性焦时，不需要将干粉粘结剂预先进行预加热使用，只需要将其与兰炭粉及水混合捏合搅拌、螺杆挤出成型炭柱，经高温炭化、高温活化处理后，活性焦炭柱外形完整无缺损、粉化率在2％以下，产品成型率高，抗压强度大，分装、运输和装填使用过程不易破碎。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐高温粘接剂，尤其是一种用于制备活性焦的耐高温干粉粘结剂及其制备方法。
背景技术
鉴于当前我国环保形势，国家号召煤炭的清洁高效利用，减少煤炭开采量，提高煤炭利用率。活性焦的开发利用既是在国家政策支持下，又符合企业的发展要求。兰炭作为活性焦的生产原料，具有高固定碳、低灰、高化学活性的特点，可以显著提高活性焦产品的质量。但是因兰炭的弱粘性，导致活性焦成型造粒阶段需要耐高温粘结剂的参与。目前国内外活性焦粘结剂通常是采用高温煤焦油，煤焦油是一种致癌的有毒物质，对环境污染性大，危害人身健康。同时煤焦油常温下呈固态，生产过程中需对其加热后方可使用，造成能源浪费，不符合国家节能环保的政策。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种用于制备活性焦的耐高温干粉粘结剂，可用于粘接兰炭粉末以制备活性焦，其解决了利用兰炭制备活性焦时利用高温煤焦油作为粘接剂所带来的环境污染和毒性大等技术问题。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
第一方面，本发明提供一种用于制备活性焦的耐高温干粉粘结剂，按照质量百分数计，其包括：固态酚醛树脂22-28％、氯化铁1-2％、氧化钙1-2％、氧化硅2.2-3.2％、氢氧化钾0.3-0.8％、有机高分子聚合物12-18％、沥青50-55％。
根据本发明的较佳实施例，所述耐高温干粉粘结剂包含：固态酚醛树脂25％、氯化铁1.5％、氧化钙1.5％、氧化硅2.4％、氢氧化钾0.6％、有机高分子聚合物15％、沥青54％。
根据本发明的较佳实施例，所述有机高分子聚合物具体是聚乙烯、聚丙烯、PVC、淀粉中的一种或多种。
根据本发明的较佳实施例，所述耐高温干粉粘结剂的各组分均为固态粉状，筛分粒度目数为150目以上，如200目。
根据本发明的较佳实施例，所述沥青为低温沥青、中温沥青、高温沥青的一种或多种组合。
第二方面，本发明提供一种用于制备活性焦的耐高温干粉粘结剂的制备方法，其包括：
S1、将酚醛树脂、氯化铁、氧化钙、氧化硅、氢氧化钾按比例混合，得到预混物；
S2、将沥青按比例添加到S1的预混物中，在常温状态下搅拌均匀；
S3、将有机高分子聚合物添加的S2的混合物中，继续在常温状态下搅拌，直至形成均匀的黑灰色粉末物料，即为成品。
本发明的耐高温干粉粘结剂中，各成分的作用说明如下：
固态酚醛树脂在粘结剂中主要起到后期高温环境下骨架形成，增强耐磨耐压强度的作用；其用量为22-28％，其用量过高时会存在活性炭比表面积降低，孔隙堵塞，碘值降低的缺点，用量过低时会使活性炭强度降低的缺点。固态酚醛树脂在活性焦挤出成型碳化后成为无定型炭，亦具有吸附性。
氯化铁在粘结剂中主要起到催化作用；用量为1-2％，其用量过高时会存在灰分增加，用量过低时会催化效果降低缺点，碘值降低。
氧化钙在粘结剂中主要起到增强活性炭强度的作用；用量为1-2％，其用量过高时会存在灰分增加，用量过低时会使活性炭强度降低。
氧化硅在粘结剂中主要起到增强碘值的效果，促进孔隙形成的作用；用量为2.2-3.2％，其用量过高时会存在活性炭灰分增加，用量过低时会碘值降低。
氢氧化钾在粘结剂中主要起到增强碘值的作用；用量为0.3-0.8％；其用量过高时会存在腐蚀设备的缺点，用量过低时会碘值降低缺点。
有机高分子聚合物在粘结剂中主要起到增强活性炭制备初期强度的作用；用量为12-18％；其用量过高时会存在成本升高的缺点，用量过低时会前期强度低，不易成型的缺点。聚合物在活性焦挤出成型碳化后成为无定型炭，亦具有吸附性。
沥青在粘结剂中主要起到增强活性炭中期强度的作用；用量为50-55％；其用量过高时会存在堵塞孔隙，碘值降低的缺点，强度增加，用量过低时会活性炭中期强度降低，损耗增加的缺点。沥青在活性焦挤出成型碳化后成为无定型炭，亦具有吸附性。
(三)有益效果
本发明的耐高温干粉粘结剂可将兰炭粉末很好地粘接成型以用于生产活性焦，替代目前国内外制备活性焦常用的高温煤焦油，克服了高温煤焦油有毒性不环保、需预先加热再使用等高能耗缺点，有效降低了活性焦制备的生产成本，具有节能环保、操作简单、使用方便的特点。使用该耐高温干粉粘结剂制备的活性焦时，不需要将干粉粘结剂预先进行加热后使用，只需要将其与兰炭粉及水混合捏合搅拌、螺杆挤出成型炭柱，经高温炭化、高温活化处理后，活性焦炭柱外形完整无缺损、粉化率在2％以下，产品成型率高，抗压强度大，分装、运输和装填使用过程不易破碎。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合具体实施方式，对本发明作详细描述。
实施例1
本实施例涉及一种耐高温干粉粘结剂，总量为100重量份，由25重量份固态酚醛树脂粉末、1.5重量份氯化铁、1.5重量份氧化钙、2.4重量份氧化硅、0.6重量份氢氧化钾、15重量份淀粉、54质量份高温沥青所制成。制备过程如下：
(1)将固态酚醛树脂粉末、氯化铁、氧化钙、氧化硅、氢氧化钾混合，在常温状态下搅拌10min；
(2)将沥青添加进去，常温状态下再搅拌5min。
(3)将有机高分子聚合物添加进去，继续在常温状态下搅拌10min，待物料形成均匀的黑灰色粉末物料，即为成品。
实施例2
本实施例涉及一种耐高温干粉粘结剂，总量为100重量份，由22重量份固态酚醛树脂粉末、2重量份氯化铁、2重量份氧化钙、3重量份氧化硅、0.5重量份氢氧化钾、18重量份淀粉、52.5质量份高温沥青所制成。制备方法如实施例1。
实施例3
本实施例涉及一种耐高温干粉粘结剂，总量为100重量份，由28重量份固态酚醛树脂粉末、1重量份氯化铁、1重量份氧化钙、2.2重量份氧化硅、0.6重量份氢氧化钾、14重量份淀粉、53.2质量份高温沥青所制成。制备过程如实施例1。
实施例4
本实施例涉及一种耐高温干粉粘结剂，总量为100重量份，由25重量份固态酚醛树脂粉末、1.2重量份氯化铁、1.3重量份氧化钙、3重量份氧化硅、0.8重量份氢氧化钾、16重量份淀粉、52.7质量份中温沥青所制成。制备过程如实施例1。
实施例5
本实施例涉及一种耐高温干粉粘结剂，总量为100重量份，由26重量份固态酚醛树脂粉末、2重量份氯化铁、2重量份氧化钙、3重量份氧化硅、0.5重量份氢氧化钾、12重量份淀粉、54.5质量份中温沥青所制成。制备过程如实施例1。
实施例6
本实施例涉及一种耐高温干粉粘结剂，总量为100重量份，由23重量份固态酚醛树脂粉末、1重量份氯化铁、1重量份氧化钙、2.5重量份氧化硅、0.8重量份氢氧化钾、16.7重量份淀粉、55质量份低温沥青所制成。制备过程如实施例1。
对比例1-5
对比例1-5的耐高温干粉粘结剂组分如下表(总重100质量份)，制备方法参照实施例1。
使用实施例1-6和对比例1-5的耐高温干粉粘结剂制备圆柱状活性焦，制备方法如下：将0.5Kg兰炭研磨成的200目的炭粉，加入炭粉质量15％的耐高温干粉粘结剂和10％的水，在常温下进行捏合制成炭泥；将炭泥在20MPa的压力下挤压成型制成直径为5毫米的圆柱状炭柱后，进行自然干燥，并在600℃下炭化处理40min；然后，将炭化后的炭化料进行一次筛分处理去除不合格的炭化料(不成型的炭粉和破损的炭柱)；最后，将合格的炭化料在800℃下进行60min的活化处理形成活化料后，二次筛分处理去除不合格的活化料(不成型的炭粉和破损的炭柱)，即制备成合格的圆柱状活性焦。
将上述各方法制备圆柱状活性焦过程中的不成型率(制备过程中筛除的碳粉和破碎炭柱，算法为：不成型率＝1-活性焦产品重量/(0.5Kg+粘结剂重量))和活性焦自身性能测试如下：
| 组别 | 不成型率 | 炭柱抗压强度daN | 碘值mg/g | 灰分％ |
| 实施例1 | 1.3％ | 54 | 454 | 10.3 |
| 实施例2 | 1.6％ | 48 | 456 | 11.3 |
| 实施例3 | 1.8％ | 54 | 433 | 9.8 |
| 实施例4 | 1.6％ | 52 | 435 | 11.8 |
| 实施例5 | 1.9％ | 53 | 449 | 11.5 |
| 实施例6 | 1.5％ | 52 | 429 | 12.1 |
| 对比例1 | 6％ | 53 | 432 | 10.1 |
| 对比例2 | 13％ | 39 | 437 | 9.9 |
| 对比例3 | 3.5％ | 50 | 351 | 9.5 |
| 对比例4 | 3.9％ | 52 | 372 | 10.2 |
| 对比例5 | 17％ | 36 | 404 | 10.3 |
综上所述，本发明使用实施例1-6的干粉粘结剂制备圆柱状活性焦时，其不成型率均低于对比例1-5，且成品圆柱状活性焦的抗压强度均大于对比例1-5制备的活性焦产品。由此说明，本发明的耐高温干粉粘结剂用于粘接兰炭粉生产活性焦时综合性能优异。此外，在制备活性焦过程中，只需在常温下将炭粉捏合制成炭泥，不需要预加热，因此相比使用煤焦油而言可有效节省能耗，并降低毒性、改善生产环境，更加环保。就综合性能而言，实施例1的干粉粘结剂用于活性焦时性能最显著，说明实施例1中的各成分搭配最合理，这也是难以预预料的。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (6)
1.一种用于制备活性焦的耐高温干粉粘结剂，其特征在于，按照质量百分数计，包括：固态酚醛树脂22-28％、氯化铁1-2％、氧化钙1-2％、氧化硅2.2-3.2％、氢氧化钾0.3-0.8％、有机高分子聚合物12-18％、沥青50-55％。
2.根据权利要求1所述的耐高温干粉粘结剂，其特征在于，所述耐高温干粉粘结剂包含：固态酚醛树脂25％、氯化铁1.5％、氧化钙1.5％、氧化硅2.4％、氢氧化钾0.6％、有机高分子聚合物15％、沥青54％。
3.根据权利要求1或2所述的耐高温干粉粘结剂，其特征在于，所述有机高分子聚合物具体是聚乙烯、聚丙烯、PVC、淀粉中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的耐高温干粉粘结剂，其特征在于，所述耐高温干粉粘结剂的各组分均为固态粉状，筛分粒度目数为150目以上。
5.根据权利要求1所述的耐高温干粉粘结剂，其特征在于，所述沥青为低温沥青、中温沥青、高温沥青的一种或多种组合。
6.一种用于制备活性焦的耐高温干粉粘结剂的制备方法，其特征在于，包括：
S1、将酚醛树脂、氯化铁、氧化钙、氧化硅、氢氧化钾按比例混合，得到预混物；
S2、将沥青按比例添加到S1的预混物中，在常温状态下搅拌均匀；
S3、将有机高分子聚合物添加的S2的混合物中，继续在常温状态下搅拌，直至形成均匀的黑灰色粉末物料，即为成品。
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