高溫粘結(jié)劑及其提高長(zhǎng)焰煤與生石灰混合球團(tuán)高溫強(qiáng)度的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了高溫粘結(jié)劑及其提高長(zhǎng)焰煤與生石灰混合球團(tuán)高溫強(qiáng)度的方法。本發(fā)明專利技術(shù)的高溫粘結(jié)劑通過(guò)下述方法制備得到：向粉碎后的粘結(jié)性煤顆粒中加入CS

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
高溫粘結(jié)劑及其提高長(zhǎng)焰煤與生石灰混合球團(tuán)高溫強(qiáng)度的方法
本專利技術(shù)涉及高溫粘結(jié)劑及其在提高長(zhǎng)焰煤與生石灰混合球團(tuán)高溫強(qiáng)度中的用途，屬于粘結(jié)劑領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
長(zhǎng)焰煤是變質(zhì)程度最低的一種煙煤，是煤化程度僅高于褐煤的最年輕的煙煤，從無(wú)粘結(jié)性到弱粘結(jié)性都有。煙煤在隔絕空氣的條件下加熱時(shí)，煤中的有機(jī)質(zhì)大分子受熱分解，形成氣、液、固三相共存的混合物，稱為膠質(zhì)體，膠質(zhì)體粘結(jié)其本身或外來(lái)惰性物質(zhì)的能力，稱之為煤的粘結(jié)性。對(duì)于粘結(jié)性強(qiáng)的煤，膠質(zhì)體中液態(tài)產(chǎn)物多且流動(dòng)性適宜，既能較好地充入固體顆粒間隙又有一定粘度，此時(shí)，膠質(zhì)體透氣性差，膠質(zhì)體中的氣態(tài)產(chǎn)物不能自由析出，因此出現(xiàn)膨脹現(xiàn)象，隨著溫度升高，膠質(zhì)體中的液態(tài)產(chǎn)物產(chǎn)生進(jìn)一步分解。一部分熱解產(chǎn)物呈氣態(tài)繼續(xù)析出；另一部分則與固態(tài)顆粒融為一體，熱縮聚而固化，生成高強(qiáng)度的半焦。對(duì)于無(wú)粘結(jié)性或者弱粘結(jié)性煤，膠質(zhì)體中的液態(tài)產(chǎn)物很少，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能充滿固態(tài)顆粒間隙甚至不能浸潤(rùn)固態(tài)顆粒表面，則氣態(tài)產(chǎn)物自由析出，固體顆粒各自分散，生成的半焦強(qiáng)度很差。目前，對(duì)于毫無(wú)粘結(jié)性的長(zhǎng)焰煤而言，其與生石灰的成型球團(tuán)經(jīng)過(guò)熱解以后，強(qiáng)度很差。生石灰遇水以后會(huì)發(fā)生激烈的反應(yīng)，生成氫氧化鈣，因此所有需要加水的粘結(jié)劑不適用于長(zhǎng)焰煤與生石灰的成型，而對(duì)于無(wú)需加水的有機(jī)粘結(jié)劑而言，其所耐的溫度太低，無(wú)法達(dá)到700℃～900℃的高溫，并且粘結(jié)劑的成本太高。毫無(wú)粘結(jié)性的長(zhǎng)焰煤與生石灰的混合球團(tuán)，熱解以后，球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度很差，有待改進(jìn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了解決無(wú)粘結(jié)性的長(zhǎng)焰煤與生石灰的混合球團(tuán)熱解以后球團(tuán)所存在的抗壓強(qiáng)度很差的問(wèn)題，本專利技術(shù)提供了一種新型的復(fù)合高溫粘結(jié)劑，應(yīng)用該復(fù)合高溫粘結(jié)劑能夠有效的提高長(zhǎng)焰煤與生石灰球團(tuán)的高溫強(qiáng)度。根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)方面，本專利技術(shù)提供了一種長(zhǎng)焰煤與生石灰混合球團(tuán)成型用的高溫粘結(jié)劑，其通過(guò)下述方法制備得到：(1)將粘結(jié)性煤粉碎；(2)向粉碎后的粘結(jié)性煤顆粒中加入CS2/NMP混合溶劑進(jìn)行萃取，離心分離，得到萃取液；(3)萃取液中加入高溫煤焦油和交聯(lián)劑，攪拌均勻得到混合物；(4)將混合物進(jìn)行反應(yīng)；(5)反應(yīng)產(chǎn)物蒸餾，所得殘留物洗滌、烘干，即得高溫粘結(jié)劑。本專利技術(shù)中所述的粘結(jié)性煤優(yōu)選為粘結(jié)指數(shù)大于50或膠質(zhì)層厚度Y大于10的煤；本專利技術(shù)中所述CS2/NMP混合溶劑是由CS2(二硫化碳)和NMP(N-甲基吡咯烷酮)組成，二者的體積比優(yōu)選為1：1.5～2.5。在本專利技術(shù)的一些優(yōu)選實(shí)施方案中，步驟(1)中所述的粘結(jié)性煤粉碎是指將粘結(jié)性煤粉碎至粒度小于75μm以下；在本專利技術(shù)的一些優(yōu)選實(shí)施方案中，步驟(2)中粘結(jié)性煤顆粒和CS2/NMP混合溶劑的比例為重量比(1：20～30)。步驟(2)中所述萃取液中的萃取物主要含有脂肪族結(jié)構(gòu)和含有2～3個(gè)芳環(huán)的酚、醇、醚類結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。在本專利技術(shù)的一些優(yōu)選實(shí)施方案中，步驟(3)中粘結(jié)性煤、高溫煤焦油與交聯(lián)劑的加入量按照質(zhì)量比例計(jì)，粘結(jié)性煤：高溫煤焦油：交聯(lián)劑＝1：0.2～0.5：0.005～0.01。本專利技術(shù)中所述高溫煤焦油優(yōu)選為1000℃的煉焦焦油；煤焦油是煤化學(xué)工業(yè)的主要原料，其成分達(dá)上萬(wàn)種，主要含有苯、甲苯、二甲苯、萘、蒽等芳烴以及芳香族含氧化合物、含氮含硫的雜環(huán)化合物等多種有機(jī)物。本專利技術(shù)中所述交聯(lián)劑可以為有機(jī)過(guò)氧化物，優(yōu)選為過(guò)氧化苯甲酰或過(guò)氧化二異丙苯；通過(guò)加入交聯(lián)劑，使萃取物中的含有2～3個(gè)芳環(huán)的酚、醇、醚類結(jié)構(gòu)的物質(zhì)與煤焦油中的苯、萘、蒽等發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，形成一種分子量適中的高溫粘結(jié)劑，該粘結(jié)劑在加熱過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生膠質(zhì)體。在本專利技術(shù)的一些優(yōu)選實(shí)施方案中，步驟(4)中所述的反應(yīng)在溫度為100～200℃、壓力為0.1～0.3MPa的條件下進(jìn)行反應(yīng)，所述反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選為3～5小時(shí)；在本專利技術(shù)的一些優(yōu)選實(shí)施方案中，步驟(5)中將殘留物烘干后水分控制在5％以下。根據(jù)本專利技術(shù)的另一方面，本專利技術(shù)還提供了利用所述高溫粘結(jié)劑提高長(zhǎng)焰煤與生石灰混合球團(tuán)高溫強(qiáng)度的方法，包括：(1)將長(zhǎng)焰煤、生石灰以及高溫粘結(jié)劑分別粉碎后混合均勻得到混合物料；(2)將混合物料壓制成型，得到球團(tuán)；(3)將球團(tuán)進(jìn)行熱解，得到高強(qiáng)度的熱解后球團(tuán)。本專利技術(shù)中所述長(zhǎng)焰煤的粘結(jié)指數(shù)為0。為了達(dá)到更好的技術(shù)效果，在本專利技術(shù)的一些實(shí)施方案中，步驟(1)中優(yōu)選將長(zhǎng)焰煤、生石灰和高溫粘結(jié)劑粉碎至粒度小于150微米以下；另外，按照質(zhì)量比計(jì)，長(zhǎng)焰煤、生石灰以及高溫粘結(jié)劑投料比例優(yōu)選為1:0.9～1.2:0.05～0.15。在本專利技術(shù)的一些優(yōu)選實(shí)施方案中，步驟(2)中將混合均勻的物料通過(guò)高壓對(duì)輥成型機(jī)進(jìn)行成型，最終得到直徑不大于5cm的橢圓形球團(tuán)。在本專利技術(shù)的一些優(yōu)選實(shí)施方案中，步驟(3)中所述熱解的溫度為700～900℃，所述熱解的時(shí)間為1～2小時(shí)；步驟(3)中還可將熱解后的球團(tuán)可以直接送入電石爐內(nèi)進(jìn)行冶煉，從而得到優(yōu)質(zhì)電石。本專利技術(shù)通過(guò)加入CS2/NMP有機(jī)溶劑將粘結(jié)性煤中含有2～3個(gè)芳環(huán)的酚、醇、醚類結(jié)構(gòu)的中小分子提取出來(lái)，將其與高溫煤焦油中的苯、萘、蒽等進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，形成分子量適中的高溫粘結(jié)劑，該粘結(jié)劑能夠大幅提高毫無(wú)粘結(jié)性的長(zhǎng)焰煤與生石灰球團(tuán)熱解后的強(qiáng)度，使其滿足入電石爐冶煉的要求。本專利技術(shù)的主要有益效果包括：(1)本專利技術(shù)以粘結(jié)性煤為原料，通過(guò)加入CS2/NMP有機(jī)溶劑將粘結(jié)性煤中含有2～3個(gè)芳環(huán)的酚、醇、醚類結(jié)構(gòu)的中小分子提取出來(lái)，將其與高溫煤焦油中的苯、萘、蒽等進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，形成分子量適中的高溫粘結(jié)劑，該粘結(jié)劑在熱解過(guò)程中主要生成膠質(zhì)體液相，能夠填充在固態(tài)顆粒之間，并且隨著熱解溫度的提高，發(fā)生熱縮聚反應(yīng)，從而能夠大幅提高長(zhǎng)焰煤與生石灰球團(tuán)的熱解后強(qiáng)度。(2)本專利技術(shù)中所用到的粘結(jié)性煤和高溫煤焦油都是非常普遍的化工產(chǎn)物，來(lái)源廣泛，成本低廉具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步描述本專利技術(shù)，本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)將會(huì)隨著描述而更為清楚。但是應(yīng)理解所述實(shí)施例僅是范例性的，不對(duì)本專利技術(shù)的范圍構(gòu)成任何限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，在不偏離本專利技術(shù)的精神和范圍下可以對(duì)本專利技術(shù)技術(shù)方案的細(xì)節(jié)和形式進(jìn)行修改或替換，但這些修改或替換均落入本專利技術(shù)的保護(hù)范圍。實(shí)施例1向粘結(jié)性煤粉中加入CS2/NMP混合溶劑(CS2與NMP的體積比為1:1.5)進(jìn)行萃取(粘結(jié)性煤粉和CS2/NMP混合溶劑的重量比例為1:20)；離心分離后得到萃取液；然后向萃取液中加入高溫煤焦油(1000℃的煉焦焦油)和交聯(lián)劑過(guò)氧化苯甲酰，高溫煤焦油的加入量為粘結(jié)性煤重量份的0.2，交聯(lián)劑過(guò)氧化苯甲酰的加入量為粘性煤重量份的0.005，充分混合均勻然后在溫度100℃，壓力0.1MPa下反應(yīng)3小時(shí)，通過(guò)蒸餾得到殘留物，對(duì)殘留物進(jìn)行洗滌烘干處理得到高溫粘結(jié)劑。將長(zhǎng)焰煤(粘結(jié)指數(shù)為0)、生石灰以及高溫粘結(jié)劑粉碎至粒度小于150微米以下，將粉碎后的長(zhǎng)焰煤、生石灰、高溫粘結(jié)劑按照1:0.9:0.05的重量比例進(jìn)行混合處理，得到混合物料，將混合物料用高壓壓球機(jī)進(jìn)行成型處理，得到不大于5cm的橢圓形球團(tuán)，球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度不低于500N/個(gè)，將該球團(tuán)放入700℃的熱解爐內(nèi)進(jìn)行熱解處理，停留時(shí)間2小時(shí)，得到熱解后的球團(tuán)，熱解后球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度不低于700N/個(gè)，熱穩(wěn)定性不低于90％，將該球團(tuán)裝入電石爐內(nèi)進(jìn)行冶煉得到發(fā)氣量不低于290L/kg的電石。實(shí)施例2向粘結(jié)性煤粉(粘結(jié)指數(shù)大于50，粒度小于75μm)中加入CS2/NMP混合溶本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
長(zhǎng)焰煤與生石灰混合球團(tuán)成型用的高溫粘結(jié)劑，其特征在于，其制備方法包括：(1)將粘結(jié)性煤粉碎；(2)向粉碎后的粘結(jié)性煤顆粒中加入CS

【技術(shù)特征摘要】
1.長(zhǎng)焰煤與生石灰混合球團(tuán)成型用的高溫粘結(jié)劑，其特征在于，其制備方法包括：(1)將粘結(jié)性煤粉碎；(2)向粉碎后的粘結(jié)性煤顆粒中加入CS2/NMP混合溶劑進(jìn)行萃取，離心分離，得到萃取液；(3)萃取液中加入高溫煤焦油和交聯(lián)劑，攪拌均勻得到混合物；(4)將混合物進(jìn)行反應(yīng)；(5)反應(yīng)產(chǎn)物蒸餾，所得殘留物洗滌、烘干，即得高溫粘結(jié)劑。2.按照權(quán)利要求1所述的高溫粘結(jié)劑，其特征在于，所述的粘結(jié)性煤是指粘結(jié)指數(shù)大于50或膠質(zhì)層厚度Y大于10的煤。3.按照權(quán)利要求1所述的高溫粘結(jié)劑，其特征在于，步驟(1)中所述的粉碎是粘結(jié)性煤粉碎至粒度小于75μm以下。4.按照權(quán)利要求1所述的高溫粘結(jié)劑，其特征在于，所述CS2/NMP混合溶劑是由CS2和NMP組成，CS2和NMP的體積比為1：1.5～2.5；粘結(jié)性煤顆粒和CS2/NMP混合溶劑的重量比例為1：20～30。5.按照權(quán)利要求1所述的高溫粘結(jié)劑，其特征在于，按照重量比計(jì)，步驟(3)中粘結(jié)性煤、高溫煤焦油與交聯(lián)劑的加入量為粘結(jié)性煤：...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙飛翔，祁娟，鄧鑫，高建，王建民，薛遜，吳道洪，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：神霧環(huán)保技術(shù)股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：北京,11