專利名稱：有色金屬中造塊制團(tuán)用粘合劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有色金屬中造塊制團(tuán)用粘合劑及其制備方法，尤其是用于有色金屬冶煉過(guò)程中冷固球團(tuán)造塊及有色金屬礦粉制團(tuán)的粘合劑及其制備方法。
礦粉造粒(塊)是冶金工業(yè)中極其重要的環(huán)節(jié)。有色金屬制團(tuán)，主要是使用無(wú)機(jī)粘合劑，燒結(jié)礦用生石灰或熟石灰。采用上述的無(wú)機(jī)粘合劑，造球率低，強(qiáng)度差，返礦率高。冷固球團(tuán)，目前主要是采用硅酸鈉粘合劑，用量大。使大量硅和鈉進(jìn)入高爐中，影響了還原指數(shù)和還原膨脹指數(shù)，降低了鋅的質(zhì)量。
木質(zhì)素磺酸鹽是目前使用較多的礦粉粘合劑之一。以木材為原料生產(chǎn)的木質(zhì)素磺酸鈣粘合性能較好。因此應(yīng)用較為廣泛。
國(guó)內(nèi)造紙廠中，有一部分企業(yè)是以非木材纖維原料通過(guò)亞硫酸氫鎂蒸煮法制漿，原料中的木質(zhì)素經(jīng)反應(yīng)生成木質(zhì)素磺酸鎂而溶出。非木材原料的木質(zhì)素磺酸鹽因?yàn)槠浞肿由峡煞磻?yīng)官能團(tuán)含量較低，故粘結(jié)力差。因此，以這種木質(zhì)素磺酸鹽為原料制備的粘合劑，粘結(jié)性能低于以木材為原料制備的木質(zhì)素磺酸鹽。為了提高非木材原料的木質(zhì)素磺酸鹽的粘合性能，可以用復(fù)配的方法，加入改進(jìn)粘合性能的藥劑，也可對(duì)該木質(zhì)素磺酸鹽產(chǎn)品進(jìn)行化學(xué)改性。
對(duì)非木材原料的木質(zhì)素磺酸鹽進(jìn)行改性，可以通過(guò)接枝共聚、氧化、還原等反應(yīng)實(shí)現(xiàn)。例如，中國(guó)專利申請(qǐng)95110218.4所公開(kāi)的方法，以葦漿紅液為原料，加入水溶性單體如丙烯酸、交聯(lián)劑如甲叉基雙丙烯酰胺、引發(fā)劑如過(guò)氧化氫，以及中和劑如氫氧化鈉，在55-95℃溫度下反應(yīng)。由于這種方法所用各種原料價(jià)格較高，產(chǎn)品價(jià)格難以同木材原料的木質(zhì)素磺酸鈣競(jìng)爭(zhēng)。另外，丙烯酰胺類聚合物耐高溫性能較差，故不能通過(guò)噴霧干燥方法生產(chǎn)干粉，產(chǎn)品通常以液體方式出廠，運(yùn)輸不便。
本發(fā)明的目的是提供一種用于有色金屬冶煉過(guò)程中冷固球團(tuán)造塊及有色金屬礦粉制團(tuán)的粘合劑，該粘合劑采用非木材原料的木質(zhì)素磺酸鹽改性而來(lái)，性能與木材原料的木質(zhì)素磺酸鹽制得的粘合劑相當(dāng)，成本低廉，且可進(jìn)行噴霧干燥。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供該粘合劑的制備方法，該方法具有工藝簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。
本發(fā)明提供的用于有色金屬冶煉過(guò)程中冷固球團(tuán)造塊及有色金屬礦粉制團(tuán)的粘合劑，采用酚、醛、尿素等藥劑中的一種或幾種對(duì)非木材原料的木質(zhì)素磺酸鹽經(jīng)化學(xué)改性而成，其改性配方按重量百分含量計(jì)，包括
木質(zhì)素磺酸鎂 40％～70％、酚 0％～5％、甲醛 0％～15％、尿素 0％～8％、六次甲基四胺 0％～1％、其余為水，且其中酚、甲醛、尿素、六次甲基四胺用量不能同時(shí)為0。
其中優(yōu)選的用量為酚1％～5％、甲醛3％～15％、尿素1％～8％、六次甲基四胺0.1％～1％。
酚可以選自苯酚、對(duì)苯二酚、對(duì)甲基苯酚、間甲基苯酚、鄰甲基苯酚、間苯二酚、鄰苯二酚和間苯三酚等。
該粘合劑的制備方法是將非木材原料木質(zhì)素磺酸鎂和水加到反應(yīng)器中溶解，再按上述比例加入改性反應(yīng)所用的藥劑，攪拌均勻，調(diào)節(jié)pH值至4～6，然后升溫到60～104℃，反應(yīng)1～5小時(shí)。
反應(yīng)完成后，也可將產(chǎn)物經(jīng)噴霧干燥處理得固體產(chǎn)品。
本發(fā)明所使用的非木材原料的木質(zhì)素磺酸鎂可以是非木材纖維原料(如蘆葦、竹、蔗渣)通過(guò)亞硫酸氫鎂蒸煮制得的產(chǎn)物。它可以是經(jīng)過(guò)干燥得到的粉狀物，也可以是濃縮的制漿廢液(紅液)。改性反應(yīng)所用的酚、醛、尿素以及六次甲基四胺，可以在反應(yīng)中都使用，也可以根據(jù)需要只使用其中的一種或兩種。
其制備反應(yīng)在常壓反應(yīng)器中進(jìn)行，不必加壓或采取隔氧措施。產(chǎn)物可送至噴霧工段進(jìn)行噴霧干燥，最終得到固體產(chǎn)物，便于運(yùn)輸。如果用戶不要求使用固體產(chǎn)品，也可不經(jīng)噴霧干燥處理而直接以固形物含量約為40％～70％的液體形態(tài)出廠。
本發(fā)明所提供的有色金屬用造塊團(tuán)用的粘合劑，是用酚、醛、尿素等藥劑中的一種或幾種對(duì)非木材原料木質(zhì)素磺酸鹽進(jìn)行化學(xué)改性而成，可將改性木質(zhì)素磺酸鹽進(jìn)行噴霧干燥。其特點(diǎn)是不必使用木材木質(zhì)素磺酸鹽，同時(shí)也不必采用接枝共聚等相對(duì)復(fù)雜的工藝，從而使生產(chǎn)變得容易進(jìn)行。
本發(fā)明提供的有色金屬中造塊(粒)制團(tuán)用粘合劑的性能與以木材原料的木質(zhì)素磺酸鹽制得的粘合劑性能相當(dāng)。用于有色金屬礦粉造塊(粒)制團(tuán)，造塊率高，強(qiáng)度大。每噸礦粉僅用60～80Kg粘合劑，并可簡(jiǎn)化制團(tuán)工序，降低了成本。用該粘合劑粘合的濕團(tuán)，無(wú)裂縫抗壓強(qiáng)度達(dá)到2.8MPa，自2米高處自由落下1次不碎，干團(tuán)抗壓強(qiáng)度達(dá)到24MPa，自4米高處自由落下1次不碎。該粘合劑可以造紙廠制漿廢液為原料，減少了廢液造成的污染，實(shí)現(xiàn)了綜合利用，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
實(shí)施例1向反應(yīng)器中加入142mL水，然后加入200g蔗渣木質(zhì)素磺酸鎂，攪拌使其全部溶解，并調(diào)節(jié)pH值至4。加入20mL 37％(重量)甲醛以及8g尿素，加熱至90℃，常壓下反應(yīng)3小時(shí)。然后冷卻至室溫出料。產(chǎn)品為棕黑色粘稠液體，固含量為55％。
實(shí)施例2向反應(yīng)器中加入固形物含量為57.5％(質(zhì)量)的木質(zhì)素磺酸鎂制漿紅液350g，調(diào)節(jié)pH值至5。加入15mL 37％(重量)甲醛以及5g尿素，加熱至100℃，常壓下反應(yīng)1小時(shí)。然后冷卻至室溫出料。產(chǎn)品為棕黑色粘稠液體，固含量為55％。
實(shí)施例3向反應(yīng)器中加入120mL水，然后加入230g竹子木質(zhì)素磺酸鎂，攪拌使其全部溶解，并調(diào)節(jié)pH值至5。加入15mL 37％(重量)甲醛以及5g尿素，加熱至70℃，常壓下反應(yīng)3.5小時(shí)。然后產(chǎn)物在170℃下進(jìn)行噴霧干燥，得到干粉產(chǎn)品。
實(shí)施例4向反應(yīng)器中加入115mL水，然后加入200g蘆葦木質(zhì)素磺酸鎂，攪拌使其全部溶解，并調(diào)節(jié)pH值至5。加入55mL 37％(重量)甲醛，加熱至80℃，常壓下反應(yīng)2.5小時(shí)。然后產(chǎn)物在170℃下進(jìn)行噴霧干燥，得到干粉產(chǎn)品。
實(shí)施例5向反應(yīng)器中加入140mL水，然后加入210g蔗渣木質(zhì)素磺酸鎂，攪拌使其全部溶解，并調(diào)節(jié)pH值至6。加入15mL 37％(重量)甲醛，7g苯酚，加熱至100℃，常壓下反應(yīng)2小時(shí)。產(chǎn)品為棕黑色粘稠液體，固含量為55％。
實(shí)施例6向反應(yīng)器中加入固形物含量為57.5％(質(zhì)量)的竹子木質(zhì)素磺酸鎂制漿紅液350g，調(diào)節(jié)pH值至4。加入15mL 37％(重量)甲醛，4g間苯二酚，加熱至100℃，常壓下反應(yīng)2小時(shí)。然后產(chǎn)物在180℃下進(jìn)行噴霧干燥，得到干粉產(chǎn)品。
實(shí)施例7向反應(yīng)器中加入140mL水，然后加入200g由蔗渣和蘆葦混合蒸煮得到的木質(zhì)素磺酸鎂，攪拌使其全部溶解，并調(diào)節(jié)pH值至5。加入25mL 37％(質(zhì)量)甲醛，4g間苯二酚，1g六次甲基四胺，加熱至90℃，常壓下反應(yīng)2小時(shí)。然后產(chǎn)物在160℃下進(jìn)行噴霧干燥，得到干粉產(chǎn)品。
實(shí)施例8向反應(yīng)器中加入140mL水，然后加入200g由蔗渣和蘆葦混合蒸煮得到的木質(zhì)素磺酸鎂，攪拌使其全部溶解，并調(diào)節(jié)pH值至6。加入20mL 37％(重量)甲醛，5g尿素，4g對(duì)苯二酚，1g六次甲基四胺，加熱至100℃，常壓下反應(yīng)2.5小時(shí)。然后產(chǎn)物在170℃下進(jìn)行噴霧干燥，得到干粉產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種用于有色金屬冶煉過(guò)程中冷固球團(tuán)造塊及有色金屬礦粉制團(tuán)的粘合劑，用酚、醛、尿素等藥劑中的一種或幾種對(duì)非木材原料的木質(zhì)素磺酸鹽進(jìn)行化學(xué)改性而制得，其改性配方按重量百分含量計(jì)，包括木質(zhì)素磺酸鎂 40％～70％、酚 0％～5％、甲醛 0％～15％、尿素 0％～8％、六次甲基四胺 0％～1％、其余為水，且其中酚、甲醛、尿素、六次甲基四胺用量不能同時(shí)為0。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的粘合劑，其特征在于所述酚為1％～5％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的粘合劑，其特征在于所述甲醛為3％～15％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的粘合劑，其特征在于所述尿素為1％～8％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的粘合劑，其特征在于所述六次甲基四胺為0.1％～1％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2中所述的粘合劑，其特征在于所述酚選自苯酚、對(duì)苯二酚、對(duì)甲基苯酚、間甲基苯酚、鄰甲基苯酚、間苯二酚、鄰苯二酚和間苯三酚。
7.權(quán)利要求1中所述粘合劑的制備方法，是將非木材原料木質(zhì)素磺酸鎂和水加到反應(yīng)器中溶解，再按權(quán)利要求1中所述比例加入改性反應(yīng)所用的藥劑，攪拌均勻，調(diào)節(jié)pH值至4～6，然后升溫到60～104℃，反應(yīng)1～5小時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7中所述的方法，其特征在于所述反應(yīng)完成后，將產(chǎn)物經(jīng)噴霧干燥處理得固體產(chǎn)品。
9.根據(jù)權(quán)利要求7中所述的方法，其特征在于所述非木材原料木質(zhì)素磺酸鎂為非木材纖維原料通過(guò)亞硫酸氫鎂蒸煮制得的產(chǎn)物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種有色金屬中造塊制團(tuán)用粘合劑及其制備方法,該粘合劑采用酚、醛、尿素、六次甲基四胺藥劑中的一種或幾種對(duì)非木材原料的木質(zhì)素磺酸鹽經(jīng)化學(xué)改性而成;其制備方法是將非木材原料木質(zhì)素磺酸鎂和水加到反應(yīng)器中溶解,再按比例加入改性反應(yīng)所用的藥劑,攪拌均勻,調(diào)節(jié)pH值至4～6,然后升溫到60～104℃,反應(yīng)1～5小時(shí)。該粘合劑性能優(yōu)良,成本低廉,可進(jìn)行噴霧干燥,且其制備工藝簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)C22B1/244GK1342778SQ0112980
公開(kāi)日2002年4月3日 申請(qǐng)日期2001年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月24日
發(fā)明者諶凡更, 盧卓敏, 涂賓 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院廣州化學(xué)研究所