CN107915228A - 一种复合粘结剂及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合粘结剂，其由以下配比的组分组成：30wt％的蔗糖溶液100重量份，磷酸氢二铝干粉20‑30重量份，氧化铬干粉5‑10重量份，焦煤煤粉20‑30重量份，氧化锌固化剂3‑5重量份。该复合粘结剂能够同时提高长焰煤和生石灰球团冷热强度。本发明同时公开了一种复合粘结剂的制备方法以及一种利用复合粘结剂制备优质电石的方法。
Description
技术领域
本发明涉及粘结剂领域，具体涉及一种复合粘结剂及其制备方法，同时还涉及利用该复合粘结剂制备优质电石的方法。
背景技术
长焰煤是变质程度最低的一种烟煤，粘结性极弱，主要用于发电或其它动力用，在缺少石油的地区也可用来提取低温(500℃～600℃)炼焦油。电石是有机化学合成领域内用于生产乙炔的重要原料，应用十分广泛，但其生产过程普遍存在高污染、高耗能等缺点。
以粉状的长焰煤与粉状的生石灰为原料生产电石可以大幅降低生产电石的电耗，对节能减排具有巨大的贡献，其工艺流程为：粉状长焰煤与粉状生石灰首先进行成型生成冷球团，冷球团经过热解，提出长焰煤中大部分的挥发分后生成热球团，热球团再进入电石炉进行反应生成电石。在这个过程中我们要保证球团同时具备较高的冷强度和热强度，使其能够满足其在倒运过程中的摔打。然而，在长焰煤和生石灰形成球团的过程中，生石灰遇水以后会发生激烈的反应，生成氢氧化钙，因此所有需要加水的粘结剂不适用于长焰煤与生石灰的成型，而对于无需加水的有机粘结剂而言，其所耐的温度太低，无法达到700℃～900℃的高温，无法维持球团的热强度。
因此，如何同时提高长焰煤和生石灰球团冷热强度成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种同时提高长焰煤和生石灰球团冷热强度的复合粘结剂及其制备方法，同时还提供一种利用该复合粘结剂制备优质电石的方法。
依据本发明的一种复合粘结剂，其由以下配比的组分组成：30wt％的蔗糖溶液100重量份，磷酸氢二铝干粉20-30重量份，氧化铬干粉5-10重量份，焦煤煤粉20-30重量份，氧化锌固化剂3-5重量份。
在上下文中，蔗糖溶液是指蔗糖水溶液。
进一步地，其由以下配比的组分组成：30wt％的蔗糖溶液100重量份，磷酸氢二铝干粉20-28重量份，氧化铬干粉6-8重量份，焦煤煤粉23-27重量份，氧化锌固化剂3-5重量份。
进一步地，其由以下配比的组分组成：30wt％的蔗糖溶液100重量份，磷酸氢二铝干粉25重量份，氧化铬干粉8重量份，焦煤煤粉25重量份，氧化锌固化剂4重量份。
进一步地，氧化铬的粒度不高于150μm，氧化锌的粒度不高于150μm，焦煤煤粉的粒度不高于500μm。
进一步地，氧化铬的粒度不高于50μm，氧化锌的粒度不高于50μm，焦煤煤粉的粒度不高于150μm。
依据本发明的一种复合粘结剂的制备方法，包含以下步骤：
1a)按配方比准备各组分，将磷酸氢二铝干粉加入蔗糖溶液中，均匀搅拌至完全溶解；
1b)在1a)所得混合物中加入氧化铬干粉和焦煤煤粉，均匀搅拌；
1c)在1b)所得混合物中加入氧化锌固化剂，均匀搅拌至形成凝胶状的液-固混合体，即得复合粘结剂。
依据本发明的一种利用复合粘结剂制备电石的方法，其特征在于，包含以下步骤：
2a)将重量比为1：1-1.3：0.1-0.2长焰煤、生石灰和复合粘结剂混合均匀；
2b)将混合物通过对辊压球机进行成型处理，得到冷球团，其中压球机的线压力设置为10-12t/cm；
2c)将冷球团放入热解炉中进行热解处理，得到热球团，其中热解温度为700℃-900℃，热解时间为1h-2h；
2d)将热球团送至电石炉顶，经冶炼制得电石。
进一步地，长焰煤的粒度不高于1000μm，生石灰的粒度不高于1000μm。
进一步地，长焰煤的粒度不高于150μm，生石灰的粒度不高于150μm。
由于采用于上技术方案，依据本发明的复合粘结剂采用蔗糖溶液和焦煤作为原料，在常温下，复合粘结剂中的蔗糖能与生石灰发生反应生产蔗糖钙，使得冷球团能够维持较高的强度，而在热解过程中，复合粘结剂中的焦煤会产生胶质体，均匀的分散在球团内部，胶质体固化以后形成有机骨架，能够大幅提高热球的强度，其次复合粘结剂中的磷酸氢二铝和氧化铬在高温下形成AlPO4、Al(PO3)3及Cr(PO3)3等晶型，形成无机骨架，也能大幅提高热球团的强度，从而最终实现了同时提高长焰煤和生石灰球团冷热强度的技术效果。另外，复合粘结剂所用原料廉价易得，制备工艺简单，有效降低了生产成本。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得显而易见和容易理解，其中：
图1是依据本发明的复合粘结剂的制备方法的流程图；
图2是利用复合粘结剂制备优质电石的方法的流程图。
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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
依据本发明的复合粘结剂总体由100重量份的30wt％的蔗糖溶液、20-30重量份的磷酸氢二铝干粉、5-10重量份的氧化铬干粉、20-30重量份的焦煤煤粉、以及3-5重量份的氧化锌固化剂组成。使用该复合粘结剂制备长焰煤和生石灰球团，在常温时，生石灰能与复合粘结剂中的蔗糖发生反应，生成蔗糖钙，蔗糖钙的强度很高，从而提高了冷球团的强度；在热解过程中，当温度处于400℃～500℃时，焦煤会产生大量的胶质体，浸入整个球团，形成网络结构，并且随着温度升高至800～900℃时，胶质体逐渐固化，形成高强度的半焦网络，从而能够维持热球团的强度；同时复合粘结剂中的磷酸氢二铝和氧化铬在700℃以后会生成AlPO4、Al(PO3)3及Cr(PO3)3等晶型，也能够进一步维持热球团的强度。基于上述机理，能够使长焰煤和生石灰球团的冷热强度均得到提高。
如图1所示，依据本发明的复合粘结剂的制备方法主要包含以下几步：
1a)按配方比准备各组分，将磷酸氢二铝干粉加入蔗糖溶液中，均匀搅拌至完全溶解；
1b)在1a)所得混合物中加入氧化铬干粉和焦煤煤粉，均匀搅拌；
1c)在1b)所得混合物中加入氧化锌固化剂，均匀搅拌至形成凝胶状的液-固混合体，即得复合粘结剂。
如图2所示，利用通过上述方法制备的复合粘结剂来制备优质电石，总体包含以下步骤：
2a)将重量比为1：1-1.3：0.1-0.2长焰煤、生石灰和复合粘结剂混合均匀；
2b)将混合物通过对辊压球机进行成型处理，到尺寸为20mm～60mm的椭球型冷球团，其中压球机的线压力设置为10-12t/cm；
2c)将冷球团放入热解炉中进行热解处理，得到尺寸为20mm～60mm的椭球型热球团，其中热解温度为700℃-900℃，热解时间为1h-2h；
2d)将热球团送至电石炉顶，经冶炼制得电石。
实施例1
本发明实施例1的复合粘结剂的制备方法，包含以下步骤：
1a)将25kg磷酸氢二铝干粉加入100kg浓度为30wt％的蔗糖溶液中，均匀搅拌至完全溶解；
1b)在1a)所得混合物中加入8kg粒度不大于50μm的氧化铬干粉和25kg粒度不大于150μm的焦煤煤粉，均匀搅拌；
1c)在1b)所得混合物中加入4kg粒度不大于50μm的氧化锌固化剂，均匀搅拌至形成凝胶状的液-固混合体，即得复合粘结剂。
利用通过上述方法制备的复合粘结剂来制备优质电石，总体包含以下步骤：
2a)将粒度不大于150μm的100kg长焰煤、粒度不大于150μm的110kg生石灰和15kg复合粘结剂混合均匀；
2b)将混合物通过对线压力设置为10t/cm的辊压球机进行成型处理，到尺寸为20mm的椭球型冷球团；
2c)将冷球团放入热解炉中在800℃高温下热解1.5h，得到尺寸为20mm的椭球型热球团；
2d)将热球团送至电石炉顶，经冶炼制得电石。
实施例2
本发明实施例2的复合粘结剂的制备方法，包含以下步骤：
1a)将20kg磷酸氢二铝干粉加入100kg浓度为30wt％的蔗糖溶液中，均匀搅拌至完全溶解；
1b)在1a)所得混合物中加入6kg粒度不大于100μm的氧化铬干粉和23kg粒度不大于300μm的焦煤煤粉，均匀搅拌；
1c)在1b)所得混合物中加入3kg粒度不大于100μm的氧化锌固化剂，均匀搅拌至形成凝胶状的液-固混合体，即得复合粘结剂。
利用通过上述方法制备的复合粘结剂来制备优质电石，总体包含以下步骤：
2a)将粒度不大于500μm的100kg长焰煤、粒度不大于500μm的100kg生石灰和10kg复合粘结剂混合均匀；
2b)将混合物通过对线压力设置为11t/cm的辊压球机进行成型处理，到尺寸为30mm的椭球型冷球团；
2c)将冷球团放入热解炉中在700℃高温下热解1h，得到尺寸为30mm的椭球型热球团；
2d)将热球团送至电石炉顶，经冶炼制得电石。
实施例3
本发明实施例3的复合粘结剂的制备方法，包含以下步骤：
1a)将28kg磷酸氢二铝干粉加入100kg浓度为30wt％的蔗糖溶液中，均匀搅拌至完全溶解；
1b)在1a)所得混合物中加入8kg粒度不大于150μm的氧化铬干粉和27kg粒度不大于500μm的焦煤煤粉，均匀搅拌；
1c)在1b)所得混合物中加入5kg粒度不大于150μm的氧化锌固化剂，均匀搅拌至形成凝胶状的液-固混合体，即得复合粘结剂。
利用通过上述方法制备的复合粘结剂来制备优质电石，总体包含以下步骤：
2a)将粒度不大于1000μm的100kg长焰煤、粒度不大于1000μm的130kg生石灰和20kg复合粘结剂混合均匀；
2b)将混合物通过对线压力设置为12t/cm的辊压球机进行成型处理，到尺寸为40mm的椭球型冷球团；
2c)将冷球团放入热解炉中在900℃高温下热解2h，得到尺寸为40mm的椭球型热球团；
2d)将热球团送至电石炉顶，经冶炼制得电石。
实施例4
本发明实施例4的复合粘结剂的制备方法，包含以下步骤：
1a)将23kg磷酸氢二铝干粉加入100kg浓度为30wt％的蔗糖溶液中，均匀搅拌至完全溶解；
1b)在1a)所得混合物中加入7kg粒度不大于80μm的氧化铬干粉和20kg粒度不大于100μm的焦煤煤粉，均匀搅拌；
1c)在1b)所得混合物中加入3.5kg粒度不大于80μm的氧化锌固化剂，均匀搅拌至形成凝胶状的液-固混合体，即得复合粘结剂。
利用通过上述方法制备的复合粘结剂来制备优质电石，总体包含以下步骤：
2a)将粒度不大于700μm的100kg长焰煤、粒度不大于700μm的120kg生石灰和12kg复合粘结剂混合均匀；
2b)将混合物通过对线压力设置为10t/cm的辊压球机进行成型处理，到尺寸为50mm的椭球型冷球团；
2c)将冷球团放入热解炉中在750℃高温下热解1.2h，得到尺寸为50mm的椭球型热球团；
2d)将热球团送至电石炉顶，经冶炼制得电石。
实施例5
本发明实施例5的复合粘结剂的制备方法，包含以下步骤：
1a)将30kg磷酸氢二铝干粉加入100kg浓度为30wt％的蔗糖溶液中，均匀搅拌至完全溶解；
1b)在1a)所得混合物中加入10kg粒度不大于30μm的氧化铬干粉和30kg粒度不大于200μm的焦煤煤粉，均匀搅拌；
1c)在1b)所得混合物中加入4.5kg粒度不大于30μm的氧化锌固化剂，均匀搅拌至形成凝胶状的液-固混合体，即得复合粘结剂。
利用通过上述方法制备的复合粘结剂来制备优质电石，总体包含以下步骤：
2a)将粒度不大于250μm的100kg长焰煤、粒度不大于250μm的115kg生石灰和18kg复合粘结剂混合均匀；
2b)将混合物通过对线压力设置为12t/cm的辊压球机进行成型处理，到尺寸为60mm的椭球型冷球团；
2c)将冷球团放入热解炉中在850℃高温下热解1.8h，得到尺寸为60mm的椭球型热球团；
2d)将热球团送至电石炉顶，经冶炼制得电石。
对上述实施例中冷球团和热球团分别进行强力测试，测试结果如表1所示：
表1
其中，对比例选用100kg长焰煤和110kg生石灰，加入40kg的糖蜜(传统常规粘结剂)，在强力混料机中混合均匀，并通过线压力设定为10t/cm的对辊压球机进行压球，得到冷球团；将冷球团放入热解炉内在800℃高温下热解1.5h，得到热球团。
测试结果表明：与未使用复合粘结剂的对比例相比，使用复合粘结剂制成的冷球团和热球团的抗压强度均显著提高。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种复合粘结剂，其特征在于，其由以下配比的组分组成：30wt％的蔗糖溶液100重量份，磷酸氢二铝干粉20-30重量份，氧化铬干粉5-10重量份，焦煤煤粉20-30重量份，氧化锌固化剂3-5重量份。
2.根据权利要求1所述的粘结剂，其特征在于，其由以下配比的组分组成：30wt％的所述蔗糖溶液100重量份，所述磷酸氢二铝干粉20-28重量份，所述氧化铬干粉6-8重量份，所述焦煤煤粉23-27重量份，所述氧化锌固化剂3-5重量份。
3.根据权利要求1所述的粘结剂，其特征在于，其由以下配比的组分组成：30wt％的所述蔗糖溶液100重量份，所述磷酸氢二铝干粉25重量份，所述氧化铬干粉8重量份，所述焦煤煤粉25重量份，所述氧化锌固化剂4重量份。
4.根据权利要求1-3任一项所述的粘结剂，其特征在于，所述氧化铬的粒度不高于150μm，所述氧化锌的粒度不高于150μm，所述焦煤煤粉的粒度不高于500μm。
5.根据权利要求4所述的粘结剂，其特征在于，所述氧化铬的粒度不高于50μm，所述氧化锌的粒度不高于50μm，所述焦煤煤粉的粒度不高于150μm。
6.一种权利要求1-5任一项所述的复合粘结剂的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
1a)按配方比准备各组分，将磷酸氢二铝干粉加入蔗糖溶液中，均匀搅拌至完全溶解；
1b)在1a)所得混合物中加入氧化铬干粉和焦煤煤粉，均匀搅拌；
1c)在1b)所得混合物中加入氧化锌固化剂，均匀搅拌至形成凝胶状的液-固混合体，即得复合粘结剂。
7.一种利用权利要求1-5任一项所述的复合粘结剂制备电石的方法，其特征在于，包含以下步骤：
2a)将重量比为1：1-1.3：0.1-0.2长焰煤、生石灰和复合粘结剂混合均匀；
2b)将混合物通过对辊压球机进行成型处理，得到冷球团，其中所述压球机的线压力设置为10-12t/cm；
2c)将所述冷球团放入热解炉中进行热解处理，得到热球团，其中热解温度为700℃-900℃，热解时间为1h-2h；
2d)将所述热球团送至电石炉顶，经冶炼制得电石。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述长焰煤的粒度不高于1000μm，所述生石灰的粒度不高于1000μm。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述长焰煤的粒度不高于150μm，所述生石灰的粒度不高于150μm。
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