CN101798538B - 一种偶联复合型煤粘结剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种偶联复合型煤粘结剂，是由膨润土、增粘剂、纯碱、高岭土和腐植酸钠混合组成的混合物，所述混合物中各组份含量以重量份数计算为：膨润土350～600份，增粘剂45～55份，纯碱3～5份，高岭土：280～320份腐植酸钠100～125份；所述增粘剂是由聚丙烯酸盐10～15重量份、丙烯酰胺5～10重量份、纤维素3～5重量份、木薯茎20～25重量份、改性淀粉3～5重量份和交联剂0.2～0.5重量份粉碎为50～100目后混合制成。其制作方法包括：制作增粘剂，备料，预处理部分组份，混合搅拌等步骤。该型煤粘结剂吸水性能好，挤压后成型的煤棒水分蒸发快，易于烘干，解决了南方雨天原煤水份高，生产型煤困难和成型率低的问题。

Description

一种偶联复合型煤粘结剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种型煤粘结剂及制备方法，特别是一种复合类型煤粘结剂及其制备方法。

背景技术

型煤是一种由煤粉中加入型煤粘结剂而制成的用于煤气发生炉以及替代无烟块煤的二次加工煤。

为了充分利用现有的煤炭资源和减少燃煤对环境的污染，世界各国都很重视型煤的研究与开发。目前，世界上一些主要产煤国都已将型煤技术视为洁净煤技术的主要组成部分，而型煤粘结剂是型煤生产中特别是冷压成型工艺中的关键技术，为了生产出高质量的型煤，世界各国已对数百种粘结剂进行了研究。对型煤粘结剂的选择，主要有以下几点基本要求：(1)对粉煤粘结作用强，使型煤具有足够的冷热强度和机械强度；(2)粘结剂加入量少，且粘结剂的加入不产生二次污染；(3)具有一定的防潮、防水性能；(4)不影响气化效果、煤气质量和炉况的操作性等；(5)源料来源广泛，价格低廉。

型煤粘结剂按其化学成分可分为有机类、无机类、复合类三大类，主要用于民用、工业锅炉、化肥造气等广泛领域，目前研究复合类粘结剂是当前发展的主流，它是根据不同的煤种、型煤的用途和粘结剂的性质，采用不同的复合粘结剂，从而克服使用单一粘结剂的缺点。所谓复合粘结剂主要包括有机和有机、有机和无机、无机和无机三种类型。但从型煤冷热强度和机械强度、耐水性、固定碳、经济指标来看，还没有一种十全十美的理想粘结剂品种。

国内许多化肥厂在利用粉煤制型煤(煤球或煤棒)时，都使用含腐植酸等有机物作型煤粘结剂，这种粘结剂虽然能满足生产型煤的需求，但腐植酸类粘结剂生产过程比较复杂，使用时要加碱，并蒸煮到100℃左右，加进煤中沤制8小时以上，才能进行型煤加工，工人劳动强度大，粘结剂吸水率低，加工得到的型煤含水量相对较高，雨天(特别是南方)生产使用困难，且需用大面积煤场，生产工艺由于需沤制不能连续生产。因此，在使用这种型煤时，会额外消耗一部分能量。公开号为CN101492624A所述的“环保节能气化型煤粘结剂的制备方法”所制备的环保节能气化型煤粘结剂也是一种水剂粘结剂，同样存在由于粘结剂吸水率低，加工得到的型煤含水量相对较高，雨天(特别是南方)生产使用困难的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种偶联复合型煤粘结剂，该复合型煤粘结剂吸水性能好，用于制作型煤时不需要煮、也不需要沤制、可连续生产，挤压成型后的型煤水分蒸发快，节省场地、减少设备、生产效率高，可大幅度提高生产能力和降低生产成本。同时，本发明还提供了该偶联复合型煤粘结剂的生产方法，以解决已有技术存在的上述问题。

解决上述问题的技术方案是：一种偶联复合型煤粘结剂，是由膨润土、增粘剂、纯碱、高岭土和腐植酸钠混合组成的混合物，所述混合物中各组份含量以重量份数计算为：

膨润土350～600份，   增粘剂45～55份，  纯碱3～5份，

高岭土：280～320份， 腐植酸钠100～125份；

所述的增粘剂是由聚丙烯酸盐10～15重量份、丙烯酰胺5～10重量份、纤维素3～5重量份、木薯或红薯茎20～25重量份、改性淀粉3～5重量份和交联剂0.2～0.5重量份粉碎为50～100目后混合制成。

其进一步的技术方案是：所述混合物中各组份含量以重量份数计算或为：

膨润土350～450份，   增粘剂45～50份，  纯碱3～4份，

高岭土：300～320份， 腐植酸钠100～110份；

或者为：

膨润土500～600份，  增粘剂52～55份， 纯碱4～5份，

高岭土：280～290份，腐植酸钠115～125份。

其更进一步的技术方案是：所述混合物中的增粘剂或是由聚丙烯酸盐10～13重量份、丙烯酰胺5～8重量份、纤维素3～4重量份、木薯或红薯茎20～22重量份、改性淀粉3～4重量份、交联剂0.2～0.3重量份粉碎混合制成；

或者是：由聚丙烯酸盐14～15重量份、丙烯酰胺8～10重量份、纤维素4～5重量份、木薯或红薯茎22～25重量份、改性淀粉4～5重量份、交联剂0.2～0.3重量份粉碎混合制成。

其另一技术方案是：一种偶联复合型煤粘结剂的制作方法，它包括以下步骤：

A、制作增粘剂：按下述比例取组成增粘剂的各组份粉碎成50～100目粉末后均匀混合，组成增粘剂的各组份以重量份数计算为：

聚丙烯酸盐10～15份、丙烯酰胺5～10份、纤维素3～5份、木薯或红薯茎20～25份、改性淀粉3～5份、交联剂0.2～0.5份；

B、备料：按下述比例称取制作偶联复合型煤粘结剂的各组份物，

膨润土350～600重量份，    增粘剂45～55重量份，  纯碱3～5重量份，

高岭土：280～320重量份，  腐植酸钠100～125重量份；

C、预处理部分组份：

将膨润土的一半、全部的增粘剂和纯碱均匀加入到反应釜中，加热并混合搅拌反应，加热温度：60～90℃，设备转速：700～1000转/分，30分钟后取样，加水1比1用旋转粘度计测定其粘度达到5000u后出料备用；

D、将余量膨润土、全部的高岭土和腐植酸钠均匀混合；

E、将经步骤C预处理部分组份与经步骤D混合处理后的组份同时加进搅拌机中混合，搅拌15～20分钟制成偶联复合型煤粘结剂。

本发明之偶联复合型煤粘结剂是一种由有机物和无机物混合构成的复合类型煤粘结剂，根据粉煤与粘合剂成型的分子粘合机理、胶体的强极性机理、型煤的干湿态粘结成型机理和煤种配伍均衡机理，采用由聚丙烯酸盐、改性纤维素与木薯或红薯的茎及交联剂作为主要粘结料经偶联反应制成强粘剂，加配腐植酸钠和有机膨润土等混合制成，本发明之偶联复合型煤粘结剂经柳州化学工业集团有限公司实际试应用的试验和测试表明，制备的型煤完全能满足造气所提出的要求，本发明之偶联复合型煤粘结剂具有以下有益效果(参见附表三-附表六)：

1、吸水性能好，挤压后成型的型煤(包括煤球和煤棒)水分蒸发快，易于烘干，减少了烘干时间，提高了烘干塔的生产能力，解决了南方雨天原煤水份高，生产型煤困难和成型率低的问题。

本发明偶联复合型煤粘结剂是一种干粉添加剂，用于制作型煤时不需要煮、也不需要制液、沤制，将偶联复合型煤粘结剂与原料煤混合加水搅拌均匀后，即可直接送输到挤压机挤压成型，吸水性能好，挤压后成型的煤棒水分蒸发快，易于烘干，减少了烘干时间，提高了烘干塔的生产能力，因而，解决了南方雨天原煤水份高，生产型煤困难和成型率低的问题。

2.采用本发明偶联复合型煤粘结剂制作型煤可连续生产、节省场地、减少设备、生产效率高，可大幅度提高生产能力和降低生产成本：本发明之型煤添加剂是一种干粉添加剂，直接与原料煤混合破碎后再加水搅拌均匀，然后直接输送到挤压机挤压成型，不需要煮，节省蒸汽成本，不需反应提取罐，节省设备投资，不需加碱，节省原料成本，也不需要沤制，还可减少制液人员，降低人工工资，因而，可大幅度提高生产能力和降低生产成本。

3、制成的型煤质量好(参见附表五-附表六)，外表光滑，不堵挤压机，大大减少工人的劳动强度和设备的使用强度。

4、环保性能好，对周围环境不产生二次污染。

5、粘结剂原料来源广、制作工艺简单、易于推广。

下面结合实施例对本发明之一种偶联复合型煤粘结剂及其制备方法的技术特征作进一步说明。

附图说明

图1为本发明一种偶联复合型煤粘结剂的制作方法的工艺流程图。

具体实施方式

实施例一：

一种偶联复合型煤粘结剂，是由膨润土、增粘剂、纯碱、高岭土和腐植酸钠混合组成的混合物，所述混合物中各组份含量以重量份数计算为：

膨润土550重量份，  增粘剂50重量份， 纯碱3重量份，

高岭土：320重量份，腐植酸钠125重量份。

所述的增粘剂是由聚丙烯酸盐12重量份、丙烯酰胺7重量份、纤维素4重量份、木薯茎22重量份、改性淀粉4重量份、交联剂0.3重量份粉碎成60～80目粉末后均匀混合制成。

实施例二～实施例七：

一种偶联复合型煤粘结剂，是由膨润土、增粘剂、纯碱、高岭土和腐植酸钠混合组成的混合物，所述混合物中各组份含量以重量份数计算为(参见附表一)：

膨润土350～600份，  增粘剂45～55份， 纯碱3～5份，

高岭土：280～320份，腐植酸钠100～125份；

对于每个实施例所述的组份含量混合物中，所述的腐植酸纳包括胡敏酸钠和腐钠；

所述的增粘剂是由聚丙烯酸盐10～15重量份、丙烯酰胺5～10重量份、纤维素3～5重量份、木薯茎或红薯茎20～25重量份、改性淀粉3～5重量份和交联剂0.2～0.5重量份粉碎为50～100目后混合制成，所述的增粘剂的配合比例可以有多种(参见附表二)，附表二仅仅列出其中的6种，每个实施例可以选其中的一种或多种。

在实施例一～实施例七所述的增粘剂的组份中：

聚丙烯酸盐包括丙烯酸、丙烯酰胺的钠盐，在配方中的作用是：吸水、粘合；

纤维素采用改性CMC，即改性羧甲基纤维素钠，在配方中的作用是：粘合；

木薯是广西等地独有的小叶根生植物，木薯茎在配方中的作用是吸水、粘合，也可以改用红薯茎。

改性淀粉是指采用玉米、豌豆、马铃薯淀粉为原料，用丙烯酸、丙烯酰胺接枝改性后的氧化淀粉；其作用是增粘、吸水、凝聚。

交联剂采用过氧化苯甲酰BPO，化学名为：过氧化苯甲酰；过氧化二苯甲酰，其作用是：对组成强粘剂的各组份起交联作用。

根据粉煤与粘合剂成型的分子粘合机理、胶体的强极性机理、型煤的干湿态粘结成型机理和煤种配伍均衡机理，将上述原料混合、各组份物相互作用经偶联反应，制成粘结性能极强的强粘剂，再加配腐植酸钠、高岭土和有机膨润土等混合即可制备出本发明之偶联复合型煤粘结剂。

上述各实施例只是本发明偶联复合型煤粘结剂实施方式的举列，但本发明偶联复合型煤粘结剂中各组份的取值不仅仅限于表中所列数据，根据不同规格的粉煤原料以及制成的型煤的不同用途，本发明偶联复合型煤粘结剂的各组份的具体含量可以在上述范围内增减，所有在权利要求书范围内的数值变化，均在本发明专利的保护范围之内。

实施例八：

一种偶联复合型煤粘结剂的制作方法，它包括以下步骤：

A、制作增粘剂：按下述比例取组成增粘剂的各组份粉碎为50～100目后混合：

聚丙烯酸盐10～15重量份、丙烯酰胺5～10重量份、纤维素3～5重量份、木薯径叶20～25重量份、改性淀粉3～5重量份、交联剂0.2～0.5重量份；

B、备料：按下述比例称取制作偶联复合型煤粘结剂的各组份物，各组份的比例以重量份数计算为：

膨润土350～600重量份，  增粘剂45～55重量份， 纯碱3～5重量份，

高岭土：280～320重量份，腐植酸钠100～125重量份；

C、预处理部分组份：

将膨润土的一半、全部的增粘剂和纯碱均匀加入到反应釜中，加热并混合搅拌反应，加热温度：60～90℃，设备转速：700～1000转/分，30分钟后取样，加水1比1用旋转粘度计测定其粘度达到5000u后出料备用；

D、将余量膨润土、全部的高岭土和腐植酸钠均匀混合；

E、将经步骤C预处理部分组份与经步骤D混合处理后的组份同时加进搅拌机中混合，搅拌15～20分钟制成偶联复合型煤粘结剂。

本发明一种偶联复合型煤粘结剂的制作方法的实施例中，根据不同规格的粉煤原料以及制成的型煤的不同用途，本发明偶联复合型煤粘结剂的各组份的具体含量可以在上述范围内参照附表一、附表二任选，但也不仅仅限于表中所列数据，所有在权利要求书范围内的数值变化，均在本发明专利的保护范围之内。

附表一：偶联复合型煤粘结剂中各组份含量一览表(含量以重量份数计算)

附表二：增粘剂中各组份含量一览表    (含量以重量份数计算)

附表三-四：用本发明偶联复合型煤粘结剂(干粉)制作型煤煤样小试数据与柳州化学工业集团有限公司目前使用的煤粉结果对比：

附表三：型煤煤样添加粘结剂比例

煤样编号	湿煤粉重量(kg)	干粉粘结剂(％)	干粉粘结剂(kg)
				1	50	0	0
2	50	3	1.5
				3	50	4	2.0
4	50	5	2.5
				5(先加干粉粘结剂后加水)	50	3	1.5

附表四：型煤煤样工业分析数据

注：1、上表中，A煤粉，

B表示加有本发明偶联复合型煤粘结剂的型煤煤样。

2、从分析数据来看，添加3％的干粉添加剂并采用先加干粉粘结剂，然后再加水搅拌的方式，效果比较好，煤的热稳定性达78.46％，抗碎强度达92.48％。

附表五-六：用本发明偶联复合型煤粘结剂(干粉)制作煤棒的性能与企业型煤质量标准对比：

附表五：本发明偶联复合型煤粘结剂(干粉)制作的型煤(煤棒)工业分析数据

烘干水份％	挥发份％	灰份％	固定碳％	热稳定性％	抗碎强度％	灰熔点(ST)
							0.82	5.06	27.54	64.58	93.67	89.08	1420℃

附表六：企业型煤质量标准Q/LH 003-2010、

烘干水份％

挥发份％

灰份％

固定碳％

热稳定性％

抗碎强度％

灰熔点(ST)

1～4

≥5

≥25

≥60

≥80

≥70

≥1400℃

。

Claims (6)

1.一种偶联复合型煤粘结剂，其特征在于：该粘结剂是由膨润土、增粘剂、纯碱、高岭土和腐植酸钠混合组成的混合物，所述混合物中各组份含量以重量份数计算为：

膨润土  350～600份，  增粘剂 45～55份，  纯碱  3～5份，

高岭土：280～320份，  腐植酸钠100～125份；

所述的增粘剂是由聚丙烯酸盐10～15重量份、丙烯酰胺5～10重量份、纤维素3～5重量份、木薯茎或红薯茎20～25重量份、改性淀粉3～5重量份和交联剂0.2～0.5重量份粉碎为50～100目混合制成。

2.根据权利要求1所述的一种偶联复合型煤粘结剂，其特征在于：所述混合物中各组份含量以重量份数计算为：

膨润土  350～450份，  增粘剂 45～50份，  纯碱  3～4份，

高岭土：300～320份，  腐植酸钠100～110份。

3.根据权利要求1所述的一种偶联复合型煤粘结剂，其特征在于：所述混合物中各组份含量以重量份数计算为：

膨润土  500～600份，  增粘剂 52～55份，  纯碱  4～5份，

高岭土：280～290份，  腐植酸钠115～125份。

4.根据权利要求1所述的一种偶联复合型煤粘结剂，其特征在于：所述混合物中各组份含量以重量份数计算为：

膨润土  550重量份，  增粘剂 50重量份，  纯碱  3重量份，

高岭土：320重量份，  腐植酸钠125重量份。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种偶联复合型煤粘结剂，其特征在于：所述混合物中的增粘剂是由聚丙烯酸盐10～13重量份、丙烯酰胺5～8重量份、纤维素3～4重量份、木薯茎或红薯茎20～22重量份、改性淀粉3～4重量份和交联剂0.2～0.3重量份粉碎混合制成。

6.根据权利要求1、2、3或4所述的一种偶联复合型煤粘结剂，其特征在于：所述混合物中的增粘剂是由聚丙烯酸盐14～15重量份、丙烯酰胺8～10重量份、纤维素4～5重量份、木薯茎或红薯茎22～25重量份、改性淀粉4～5重量份和交联剂0.2～0.3重量份粉碎混合制成。

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