CN117999368A - 冷压固体附聚物及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种使用有机粘合剂的冷压固体附聚物。在本文中，本发明提供了含有混合物的固体冷压附聚物，混合物又包括至少一种主要化合物和至少一种有机粘合剂，至少一种有机粘合剂通过淀粉在由至少一种碱控制的pH下在水性介质中和在室温下的化学反应获得。另外，本发明提供了一种生产固体冷压附聚物的方法，其包括以下步骤：(i)将至少一种主要化合物与至少一种有机粘合剂混合；以及(ii)将混合物冷压以形成附聚物，其中至少一种有机粘合剂通过淀粉在由至少一种碱控制的pH下在水性介质中和在室温下的化学反应获得。
Description
技术领域
本发明涉及固体附聚物。特别地，本发明涉及一种使用有机粘合剂的冷压固体附聚物。
背景技术
冷附聚工艺包括通过使用粘合剂将细粒材料聚集在一起以获得更大的产品。该工艺允许获得高质量的金属附聚物或煤团块(briquette)，例如，通过使用由通常被丢弃的较小颗粒制成的馏分。
煤压块是工业上取得进展的不同冷附聚工艺之一。这种可以用于矿物和植物煤两者的技术典型地涉及以下步骤：(i)煤或生物质颗粒的颗粒平衡；(ii)混合粘合剂(附聚剂)；(iii)机械压实；和(iv)干燥压块。
在压块工艺中使用的粘合剂可以是矿物或有机物来源的。这些粘合剂在团块的形成中起重要作用，赋予生(green)团块和干燥后的热塑性(塑性、韧性和抗压缩性)。现今在煤压块工业中最广泛使用的有机粘合剂之一是已经在130与150℃之间的温度下通过挤出或转鼓干燥器热处理的玉米粉或玉米淀粉。
热处理的玉米粉和玉米淀粉都需要相对昂贵和复杂的设备和设施来制造。此外，面粉和/或玉米淀粉经历的热改性工艺破坏了它们的分子链，这显著降低了它们的粘合性质。这意味着团块中粘合剂的量较高，这使得最终产品更昂贵并降低了其热值，因为团块中发现较高比例的粘合剂会损害木炭或生物质。
最后，应当注意的是，工业已经开发和寻找改进物理团块的性能和性质的替代方案，从它们的形成(生)到它们在炉或钢反应器中的燃烧。在这点上，在团块组合物中使用粉末(或液体)添加剂现在对于改进某些团块特性是相当普遍的。在这种情况下，现有技术的粘合剂具有局限性，因为附聚的物质有时具有比完全凝胶化粉末形式的粉和热处理淀粉所需的更低的水分(游离水)百分比。这种情况阻碍了热处理的玉米粉或淀粉粘合剂的粘附特性的发展。
本发明旨在以实用和有效的方式解决所述问题。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种冷压固体附聚物和用于使用粘合剂生产它的方法，该粘合剂易于制造，不需要设备、装置和使用热能以使粘合剂工业化。
本发明的第二个目的是提供一种冷压固体附聚物及其生产方法，该方法使用较少量的粘合剂。
本发明的第三个目的是提供一种冷压固体附聚物及其生产方法，该方法在室温下使用可混溶于水的液体粘合剂，该粘合剂是流体，容易掺入，容易将添加剂溶解在混合物中并提供操作实用性。
为了实现上述目的，本发明提供了一种含有混合物的冷压固体附聚物，所述混合物又包括至少一种主要化合物和至少一种有机粘合剂，其中至少一种有机粘合剂通过淀粉在受控pH下在水性介质中和在室温下通过至少一种碱的化学反应获得。
此外，本发明提供一种用于生产冷压固体附聚物的方法，该方法包括以下步骤：(i)将至少一种主要化合物与至少一种有机粘合剂混合，和(ii)将混合物冷压以形成附聚物，其中至少一种有机粘合剂通过淀粉在受控pH下在水性介质中和在室温下通过至少一种碱的化学反应获得。
具体实施方式
首先，应当注意的是，下面的描述将从本发明的优选实施方案开始。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，本发明不限于这些特定实施方案。
本发明提供一种冷压固体附聚物及其生产方法。本发明的冷压固体附聚物包括又含有至少一种主要化合物和至少一种有机粘合剂的混合物。
主要化合物可以是，例如，生物质、木炭和矿物煤中的至少一种。这种化合物可以是不同煤或生物质的混合物，可能具有不同的组成和粒度。可替代地，主要化合物可以是至少一种金属，其将产生金属附聚物。
优选地，至少一种有机粘合剂通过淀粉在受控pH下在水性介质中和在室温下通过至少一种碱的化学反应获得。更优选地，至少一种碱是氢氧化钠。
优选地，至少一种有机粘合剂使用以下质量比例的试剂获得：
水：83至87.5％；
淀粉：12至16％；
氢氧化钠：0.5至1％。
在本发明的反应中使用的淀粉优选是普通玉米淀粉，也称为天然玉米淀粉。在本发明的反应中使用的氢氧化钠优选为10％至50％的氢氧化钠(氢氧化钠水溶液)。
优选地，在化学反应中产生的至少一种有机粘合剂是这样的形式，使得可以以实用的方式稀释添加剂。
根据本发明的生产冷压固体附聚物的方法包括以下步骤：(i)将至少一种主要化合物与至少一种有机粘合剂混合；以及(ii)将混合物冷压以形成附聚物，使得至少一种有机粘合剂通过淀粉在受控pH下在水性介质中和在室温下通过至少一种碱的化学反应获得。
可选地，本发明的方法包括在冷压混合物的步骤之前向混合物中加入添加剂的步骤。
可选地，本发明的方法包括在冷压混合物的步骤之后干燥固体附聚物的步骤。
试验已显示出当与现有技术中具有挤出或转鼓干燥的热改性玉米粉和/或淀粉作为粘合剂的附聚物相比时，通过上述方法获得的根据本发明的冷压固体附聚物具有显著优异的物理性质。下面表1显示出本发明的附聚物、特别是生煤团块和现有技术的附聚物的各种试验的结果。
表1
可以看出，根据本发明的固体附聚物显示出比使用粉和/或热改性淀粉作为粘合剂的现有技术的附聚物明显更好的结果。生团块呈现的结果显示出由粘合剂的化学反应促进的更大的凝胶化程度提供了附聚物颗粒之间的更大的粘附性，并因此在韧性(跌落试验)和更大的抗压缩性方面提供了更好的性能。
除了上述性质增益之外，由于用于获得本发明的附聚物中使用的有机粘合剂的方法不是热机械的，因此不存在淀粉分子的分解，这不降低其粘合性质。因此，当与现有技术的附聚物相比时，节省了高达70％的在本发明的附聚物的制造中所使用的粘合剂。这也有助于通过增加产物中主要化合物(例如，煤)的分数而显著增加附聚物的纯度。
因此，如上所述，本发明提供了一种冷压固体附聚物及其生产方法，该方法使用容易制造的粘合剂，不需要挤出机和使用热能来加工淀粉。此外，本发明使用液体粘合剂，允许添加剂容易地和实际地溶解在混合物中。最后，与现有技术的附聚物相比，本发明的技术使用显著更少的粘合剂，提高了固体附聚物的纯度。
允许影响本申请的保护范围的多种改变。这加强了本发明不限于上述实施方案。
Claims (10)
1.一种冷压固体附聚物，包括：
包括至少一种主要化合物和至少一种有机粘合剂的混合物；
其特征在于，所述至少一种有机粘合剂通过淀粉在受控pH下在水性介质中和在室温下通过至少一种碱的化学反应获得。
2.根据权利要求1所述的附聚物，其特征在于，所述附聚物是由碳基或含铁化合物制成的附聚物。
3.根据权利要求1或2所述的附聚物，其特征在于，所述至少一种有机粘合剂通过以下质量比例的试剂获得：
水：83至87.5％；
淀粉：12至16％；
氢氧化钠：0.5至1％。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的附聚物，其特征在于，所述淀粉是普通玉米淀粉。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的附聚物，其特征在于，所述至少一种有机粘合剂在室温下可混溶于水和流体中。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的附聚物，其特征在于，所述附聚物额外包括至少一种添加剂。
7.一种用于生产冷压固体附聚物的方法，包括以下步骤：
将至少一种主要化合物与至少一种有机粘合剂混合；以及
将所述混合物冷压以形成附聚物，
其特征在于，所述至少一种有机粘合剂通过淀粉在受控pH下在水性介质中和在室温下通过至少一种碱的化学反应获得。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，化学反应步骤具有以下质量比例的试剂：
水：83至87.5％；
淀粉：12至16％；
氢氧化钠：0.5至1％。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述方法包括在冷压所述混合物的步骤之前向所述混合物中加入添加剂的步骤。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在冷压所述混合物的所述步骤之后干燥所述固体附聚物的步骤。
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