專利名稱：復(fù)合粘結(jié)劑及用于型煤生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及粉煤或粉焦的成型技術(shù)，特別是涉及一種自動化程度較高的企業(yè)所用燃料型煤或原料型煤的復(fù)合粘結(jié)劑及其在型煤生產(chǎn)工藝中的應(yīng)用。
我國現(xiàn)有工業(yè)型煤的生產(chǎn)主要用石灰、粘土、腐植酸、瀝青、紙漿等作粘結(jié)劑。用石灰作粘結(jié)劑，經(jīng)碳化后形成煤球，這種型煤的固定碳含量小于50%，生產(chǎn)中碳化時(shí)間需要30個(gè)小時(shí)左右，強(qiáng)度較低，限制了應(yīng)用范圍和生產(chǎn)中大批量的需要;用粘土作粘結(jié)劑，與粉煤混合后熟化24小時(shí)，經(jīng)壓制成型的煤球，冷強(qiáng)度較差，僅能達(dá)到7.0MPa/只球，粘土反應(yīng)活性差，導(dǎo)致煤球氣化活性差;用腐植酸作粘結(jié)劑，其致命弱點(diǎn)是熱強(qiáng)度低，不能用于自動化程度較高的企業(yè)需要，并受腐植酸產(chǎn)地的限制，超過一定運(yùn)距時(shí)腐植酸價(jià)格高，使制造成本超出接受范圍;用瀝青作粘結(jié)劑的型煤，揮發(fā)份高，燃燒中有機(jī)硫問題和焦油問題，限制了在生產(chǎn)中的應(yīng)用;紙漿型煤，因其熱穩(wěn)定性差，使一些企業(yè)無法采用。
因現(xiàn)有型煤生產(chǎn)技術(shù)不同程度地存在上述問題，使工業(yè)型煤的質(zhì)量和加工方式無法應(yīng)用于自動化程度較高的氮肥廠、玻璃廠、水泥廠、煉鋼廠、煉鐵廠等企業(yè)的燃料或大型造氣爐。如中型氮肥廠，因其原料輸送入爐采用自動加焦機(jī)和皮帶輸送，所用型煤冷強(qiáng)度要求達(dá)到10MPa/只球以上，同時(shí)，自動加焦的煤氣爐爐面溫度達(dá)500℃以上，高于小氮肥廠的380℃，因此熱強(qiáng)度要求達(dá)到5MPa/只球，故中型氮肥廠每小時(shí)消耗原料型煤達(dá)35噸左右。因此，現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)要求型煤生產(chǎn)工藝必須保持連續(xù)性，中間環(huán)節(jié)不允許有諸如碳化、熟化等仃留，否則限制了流水線生產(chǎn)和產(chǎn)量的提高。由于現(xiàn)有工業(yè)型煤生產(chǎn)技術(shù)還沒有較好地解決上述問題，所以，目前自動化程度較高的企業(yè)還無采用型煤生產(chǎn)線的廠家，限制了這些廠的經(jīng)濟(jì)效益。
同時(shí)，我國目前煤炭開采的塊粉比為2∶8，煤炭市場塊煤供不應(yīng)求，粉煤卻大量積壓甚至被迫填溝。隨著采煤的機(jī)械化程度不斷提高，塊粉比例失調(diào)將更嚴(yán)峻。如有些以煤為原料的氮肥廠，都不同程度地背著“高價(jià)買進(jìn)原料，低價(jià)處理粉煤”的沉重包袱，如何有效地利用粉煤，已經(jīng)是個(gè)具有戰(zhàn)略意義的重要問題。
我國目前粉焦也尚無成功的成型技術(shù)，亦造成粉焦大量浪費(fèi)。
本發(fā)明的目的便在于提供一種復(fù)合粘結(jié)劑及在型煤生產(chǎn)工藝中的應(yīng)用技術(shù)，以生產(chǎn)出質(zhì)量高，加工簡單，適宜連續(xù)性加工、大批量生產(chǎn)，能為自動化程度較高的企業(yè)采用的型煤，提高生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
為達(dá)到提供一種復(fù)合粘結(jié)劑的目的，本發(fā)明的解決方案是一種復(fù)合粘結(jié)劑，由含量為74～95%重量的膨潤土粘結(jié)劑、4～25%重量的經(jīng)氫氧化鈉溶液熟化植物淀粉成膠化淀粉糊的植物淀粉粘結(jié)劑、0.1～1.0%重量的三聚磷酸鈉混合而成，氫氧化鈉濃度為10～50%，膨潤土粒度小于150目，將膨潤土和水按膨潤土∶水＝1∶0.7～1.5的重量比混合并攪拌制成膨潤土粘結(jié)劑。三種原料按上述比例配合，膨潤土能提高型煤的熱強(qiáng)度，膠化淀粉糊能提高型煤的冷強(qiáng)度，三聚磷酸鈉能提高型煤的熱穩(wěn)定性。膨潤土粒度必須小于150目，如果大于150目或直接使用干膨潤土，則因膨潤土加水后需要一個(gè)熟化期而不能及時(shí)進(jìn)入流水線生產(chǎn)，所得型煤的冷強(qiáng)度也差。
植物淀粉加氫氧化鈉溶液后，氫氧化鈉中的氫氧根可起加長淀粉分子鏈的作用，使淀粉溶液很快熟化成為膠化淀粉糊，從而提高植物淀粉粘結(jié)劑的粘結(jié)性，膠化淀粉糊呈堿性，與膨潤土粘結(jié)劑混合后還可防止膨潤土粘結(jié)劑沉淀。
氫氧化鈉溶液濃度以10～50%的熟化效果最佳，濃度低于10%時(shí)，加入植物淀粉溶液中的氫氧化鈉溶液太多，使整個(gè)粘結(jié)劑稀釋;濃度高于50%時(shí)，氫氧化鈉溶液加入植物淀粉溶液中反應(yīng)過快，攪拌困難，局部成塊狀，不均勻，不好往煤里加。
膨潤土和水的重量比可控制在1∶0.7～1.5，加水太少，粘結(jié)劑不能在生產(chǎn)過程中流動應(yīng)用，加水太多，不僅會降低型煤的冷強(qiáng)度和熱強(qiáng)度，還會使型煤水分過大，有效成份減少，無法成型。
膨潤土中的Al2O3含量至少為12%，否則影響型煤的灰熔點(diǎn)和熱強(qiáng)度。
植物淀粉粘結(jié)劑的制備方法可以先將植物淀粉加水?dāng)嚢柚瞥傻矸廴芤海缓笾鸩絻度霘溲趸c溶液使淀粉熟化成膠化淀粉糊。再將熟化的膠化淀粉糊加水稀釋并攪拌成粘度較強(qiáng)的、流動性較好的植物淀粉粘結(jié)劑，使植物淀粉粘結(jié)劑既能保持一定的粘度，又能保持一定的流動性。
制備植物淀粉溶液時(shí)，可采用植物淀粉(干基)∶水＝1∶5～8(重量比)的比例，熟化時(shí)，氫氧化鈉溶液用量為植物淀粉溶液量的1/20～1/40。
植物淀粉可用紅薯粉或木薯粉，也可以用紅薯粉和木薯粉的混合粉，芋頭粉、山藥粉等也可采用，這些植物淀粉粘結(jié)劑的粘度都較高。
為達(dá)到將上述復(fù)合粘結(jié)劑用于型煤生產(chǎn)工藝的目的，本發(fā)明的解決方案是在原料(粉煤或粉焦)中加入原料重量的10～20%的復(fù)合粘結(jié)劑，再依次按型煤慣用成型技術(shù)經(jīng)混合、壓制成型、干燥后制成型煤。壓制壓力一般不低于16MPa/cm2，原料粉煤含碳量最好≥70%，含水量≤3.0%，型煤干燥至含水量≤3.0%。
本發(fā)明用復(fù)合粘結(jié)劑制成的工業(yè)型煤，與我國現(xiàn)有其它型煤相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)一、冷態(tài)抗壓強(qiáng)度高，冷態(tài)抗壓強(qiáng)度是防止型煤入爐前破碎的重要指標(biāo)，我國目前其它型煤其冷態(tài)抗壓強(qiáng)度一般不大于7.0MPa/只球，而本發(fā)明制成的型煤，由于采用新工藝配料的復(fù)合粘結(jié)劑，使冷態(tài)抗壓強(qiáng)度≥15.0MPa/只球，這樣就可保證自動化程度較高的企業(yè)的自動生產(chǎn)線使用。
二、熱態(tài)強(qiáng)度高，熱穩(wěn)定性好熱態(tài)強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性是型煤入爐燃燒后防止粉碎的重要指標(biāo)。一般型煤熱態(tài)強(qiáng)度僅達(dá)到3.0MPa/只球，而本發(fā)明由于加入了Al2O3含量不低于12%的膨潤土，Al2O3熔點(diǎn)高，可提高型煤的灰熔點(diǎn)，所以提高了型煤的熱態(tài)強(qiáng)度使達(dá)到5.0MPa/只球。同時(shí)，由于復(fù)合粘結(jié)劑中添加了三聚磷酸鈉，型煤熱穩(wěn)定性可達(dá)到90%以上，因而解決了型煤入爐后的破碎問題。
三、本發(fā)明型煤生產(chǎn)工藝不需配料后的仃留時(shí)間，從原料投入至合格型煤產(chǎn)出入爐，粘結(jié)劑及型煤可采取流水線生產(chǎn)，因而生產(chǎn)工藝簡單，可保證流水線的連續(xù)加工和大批量生產(chǎn)，且工藝指標(biāo)穩(wěn)定，可有效保證產(chǎn)品質(zhì)量。
四、經(jīng)濟(jì)和社會效益顯著使用復(fù)合粘結(jié)劑制成的工業(yè)型煤的單位成本為140元/噸，而無煙塊煤的單位成本為250元/噸，本發(fā)明大大降低了產(chǎn)品成本。如可使合成氨成本每噸降低50元，中型氮肥廠每年可增加利潤500萬元左右。
本發(fā)明型煤可采用粉煤或粉焦加工，可緩解我國煤炭開采中的塊粉失調(diào)矛盾，可有效利用粉焦，可減少我國煙煤鍋爐造成的大氣污染。此種型煤燃燒后的灰渣，還是制做水泥的理想原料。
下面結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明。
實(shí)施例一。
1、膨潤土粘結(jié)劑的制備將粒度為150目，Al2O3含量為13.5%，水分含量≤5%的粉狀膨潤土和水按1∶1.5的重量比均勻混合，并充分?jǐn)嚢柚瞥膳驖櫷琳辰Y(jié)劑備用。
2、植物淀粉粘結(jié)劑的制備將紅薯淀粉(干基)和水按紅薯淀粉∶水＝1∶6的重量比混合后攪拌，制成紅薯淀粉溶液，然后逐步兌入濃度為30%的氫氧化鈉溶液，使淀粉溶液熟化成膠化淀粉糊，氫氧化鈉溶液用量為淀粉溶液量的1/25。再在膠化淀粉糊中逐步加入膠化淀粉糊重量的40%的清水，一邊攪拌一邊稀釋，直至攪拌成粘度較強(qiáng)又能保持一定流動性的植物淀粉粘結(jié)劑。
3、復(fù)合粘結(jié)劑的制備將上述膨潤土粘結(jié)劑、紅薯淀粉粘結(jié)劑和三聚磷酸鈉按膨潤土粘結(jié)劑∶紅薯淀粉粘結(jié)劑∶三聚磷酸鈉＝74∶25∶1的重量比混合，即制成復(fù)合粘結(jié)劑。
4、復(fù)合粘結(jié)劑用于型煤生產(chǎn)工藝將含碳量≥70%的原料無煙粉煤經(jīng)烘干機(jī)烘干，使其水份含量≤3.0%，然后按無煙粉煤∶復(fù)合粘結(jié)劑＝100∶11的重量比在原料粉煤中加入復(fù)合粘結(jié)劑，經(jīng)粉碎機(jī)粉碎混合物料，使無煙煤粒度≤3mm，將粉碎好的混合物料經(jīng)皮帶輸送至攪拌機(jī)，經(jīng)充分?jǐn)嚢韬筝斔椭列兔簩伋尚蜋C(jī)，在成型壓力≥16MPa/cm2的條件下壓制后，即成型煤，最后將該型煤烘干至水分≤3%。
5、型煤工藝指標(biāo)固定碳 65%水分 3%灰分 23%揮發(fā)份 7.5%抗壓強(qiáng)度(冷強(qiáng)度) 15MPa/只球熱態(tài)抗壓強(qiáng)度 5.0MPa/只球機(jī)械強(qiáng)度 不小于90%熱穩(wěn)定性 90.5%實(shí)施例二。
1、植物淀粉粘結(jié)劑的制備植物淀粉為50%的紅薯粉和50%的木薯粉的混合粉紅薯和木薯粉的混合粉與水的重量比1∶8氫氧化鈉溶液濃度50%氫氧化鈉溶液與淀粉溶液的重量比1∶40膠化淀粉糊稀釋時(shí)加入清水量為膠化淀粉糊重量的40%。
2、膨潤土粘結(jié)劑的制備膨潤土粒度300目膨潤土與水重量比例1∶0.8膨潤土水分含量≤3%膨潤土Al2O3含量20%3、復(fù)合粘結(jié)劑的制備
膨潤土粘結(jié)劑∶紅薯木薯淀粉粘結(jié)劑∶三聚磷酸鈉＝84∶15.8∶0.2(重量比)4、復(fù)合粘結(jié)劑用于型煤生產(chǎn)工藝煙煤(粉狀)復(fù)合粘結(jié)劑＝100∶20(重量比)5、型煤工藝指標(biāo)水分 3%固定碳 67%揮發(fā)份 8.8%灰份 21%硫 0.45%冷強(qiáng)度 15.5MPa/只球熱強(qiáng)度 5.0MPa/只球機(jī)械強(qiáng)度 ＞90%熱穩(wěn)定性 90%實(shí)施例三。
1、膨潤土粘結(jié)劑的制備膨潤土粒度250目膨潤土與清水的重量比1∶1膨潤土水份含量≤5%膨潤土Al2O3含量15.3%2、植物淀粉粘結(jié)劑的制備木薯淀粉與水的重量比1∶7氫氧化鈉溶液濃度30%氫氧化鈉溶液與淀粉溶液的重量比1∶30膠化淀粉糊加入清水量為膠化淀粉糊重量的40%。
3、復(fù)合粘結(jié)劑的制備膨潤土粘結(jié)劑∶木薯淀粉粘結(jié)劑∶三聚磷酸鈉＝82∶17.6∶0.4(重量比)4、復(fù)合粘結(jié)劑用于型煤生產(chǎn)工藝采用無煙粉煤，無煙粉煤∶復(fù)合粘結(jié)劑＝100∶15(重量比)5、型煤工藝指標(biāo)水份 2.8%固定碳 68%揮發(fā)份 7.6%灰份 21.15%硫 0.45%冷強(qiáng)度 135MPa/只球熱強(qiáng)度 51MPa/只球機(jī)械強(qiáng)度 91%熱穩(wěn)定性 90%實(shí)施例四。
1、膨潤土粘結(jié)劑的制備膨潤土粒度250目膨潤土與清水重量比1∶1膨潤土水份含量≤5%膨潤土Al2O3含量16.2%2、植物淀粉粘結(jié)劑的制備紅薯淀粉與水的重量比1∶6.5氫氧化鈉溶液濃度35%氫氧化鈉溶液與淀粉溶液的重量比1∶35
膠化淀粉糊加入清水量為膠化淀粉糊重量的40%。
3、復(fù)合粘結(jié)劑的制備膨潤土粘結(jié)劑∶紅薯淀粉粘結(jié)劑∶三聚磷酸鈉＝80∶19.8∶0.2(重量比)4、復(fù)合粘結(jié)劑用于型煤生產(chǎn)工藝型煤原料采用焦粉，其加工的方法為①、將焦粉用粉碎機(jī)破碎至粒度≤4mm。
②、其它工藝方法同白煤和煙煤。
③、焦粉用量∶復(fù)合粘結(jié)劑用量＝100∶13(重量比)。
5、焦粉型煤的主要工藝指標(biāo)固定碳 66%水份 3.2%揮發(fā)份 7.8%灰份 22.54%硫 0.46%冷壓強(qiáng)度 12MPa/只球熱強(qiáng)度 4.8MPa/只球機(jī)械強(qiáng)度 90%熱穩(wěn)定性 91%幾點(diǎn)說明①.實(shí)施例二、三、四的其余工藝特征均同于實(shí)施例一;
②.熱穩(wěn)定性測定是按整球入馬弗爐分析;
③.其余項(xiàng)目均按國際標(biāo)準(zhǔn)方法分析。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合粘結(jié)劑，其特征是由含量為74～95%重量的膨潤土粘結(jié)劑、4～25%重量的經(jīng)氫氧化鈉溶液熟化植物淀粉成膠化淀粉糊的植物淀粉粘結(jié)劑、0.1～1.0%重量的三聚磷酸鈉混合而成，氫氧化鈉溶液濃度為10～50%，膨潤土粒度小于150目，將膨潤土和水按膨潤土∶水=1∶0.7～1.5的重量比混合并攪拌制成膨潤土粘結(jié)劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合粘結(jié)劑，其特征是植物淀粉粘結(jié)劑的制備方法是將植物淀粉加水?dāng)嚢璩傻矸廴芤?，然后逐步兌入氫氧化鈉溶液使植物淀粉溶液熟化成膠化淀粉糊，再將膠化淀粉糊加水稀釋并攪拌成粘度較強(qiáng)的植物淀粉粘結(jié)劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合粘結(jié)劑，其特征是植物淀粉為紅薯粉和/或木薯粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合粘結(jié)劑，其特征是制備植物淀粉溶液時(shí)，植物淀粉(干基)∶水＝1∶5～8(重量比)，氫氧化鈉溶液量為植物淀粉溶液量的1/20～1/40。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合粘結(jié)劑，其特征是制備植物淀粉溶液時(shí)，植物淀粉(干基)∶水＝1∶5～8(重量比)，氫氧化鈉溶液量為植物淀粉溶液量的1/20～1/40。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合粘結(jié)劑，其特征是膨潤土中Al2O3含量至少12%。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的復(fù)合粘結(jié)劑，其特征是膨潤土中Al2O3含量至少12%。
8.復(fù)合粘結(jié)劑用于型煤生產(chǎn)工藝，其特征是在型煤原料粉煤或粉焦中，加入10-20%(重量%)的復(fù)合粘結(jié)劑，再依次經(jīng)混合、壓制成型、干燥后制成型煤。
全文摘要
一種復(fù)合粘結(jié)劑及用于型煤生產(chǎn)工藝。該復(fù)合粘結(jié)劑由一定比例的膨潤土粘結(jié)劑、經(jīng)氫氧化鈉溶液熟化植物淀粉成膠化淀粉糊的植物淀粉粘結(jié)劑和三聚磷酸鈉混合制成，按10—20％的量加入到粉煤或粉焦中制成型煤。本發(fā)明可生產(chǎn)出質(zhì)量高，加工簡單，適宜連續(xù)性加工、大批量生產(chǎn)，能為自動化程度較高的企業(yè)采用的型煤，同時(shí)有利于解決我國目前煤炭市場塊煤供不應(yīng)求，粉煤、粉焦大量積壓浪費(fèi)的局面。
文檔編號C10L5/14GK1110297SQ9411941
公開日1995年10月18日 申請日期1994年12月20日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月20日
發(fā)明者趙樂群, 李玉琢, 邰學(xué)林, 馮治發(fā), 韓玉峰, 蘇同利 申請人:河南省安陽化肥廠