本發明涉及長焰煤與生石灰混合球團成型用的高溫粘結劑及其制備方法，本發明進一步涉及所述高溫粘結劑在提高長焰煤與生石灰混合球團高溫強度中的應用，屬于長焰煤與生石灰混合球團的制備領域。
背景技術：
長焰煤是變質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，從無粘結性到弱粘結性都有。煤的粘結性是指，煙煤在隔絕空氣的條件下加熱時，煤中的有機質大分子受熱分解，形成氣、液、固三相共存的混合物，稱為膠質體，膠質體粘結其本身或外來惰性物質的能力，稱之為煤的粘結性。對于粘結性強的煤，膠質體中液態產物多且流動性適宜，既能較好地充入固體顆粒間隙又有一定粘度，此時，膠質體透氣性差，膠質體中的氣態產物不能自由析出，因此出現膨脹現象，隨著溫度升高，膠質體中的液態產物產生進一步分解。一部分熱解產物呈氣態繼續析出；另一部分則與固態顆粒融為一體，熱縮聚而固化，生成高強度的半焦。對于無粘結性或者弱粘結性煤，膠質體中的液態產物很少，遠遠不能充滿固態顆粒間隙甚至不能浸潤固態顆粒表面，則氣態產物自由析出，固體顆粒各自分散，生成的半焦強度很差。
目前，對于毫無粘結性的長焰煤而言，其與生石灰的成型球團經過熱解以后，強度很差。怎么維持其與生石灰混合球團熱解以后的高溫強度，相關文獻上未有研究。
生石灰遇水以后會發生激烈的反應，生成氫氧化鈣，因此所有需要加水的粘結劑不適用于長焰煤與生石灰的成型，而對于無需加水的有機粘結劑而言，其所耐的溫度太低，無法達到700℃～900℃的高溫，并且粘結劑的成本太高。毫無粘結性的長焰煤與生石灰的混合球團，熱解以后，球團的抗壓強度很差，亟待改進。
技術實現要素：
為了解決無粘結性的長焰煤與生石灰的混合球團熱解以后球團所存在的抗壓強度很差等問題，本發明提供了一種復合高溫粘結劑，應用該復合高溫粘結劑能夠有效的提高長焰煤與生石灰球團的高溫強度。
根據本發明的一方面，本發明提供了一種長焰煤與生石灰混合球團成型用的高溫粘結劑，該高溫粘結劑的制備方法包括：(1)將粘結性煤粉碎；(2)向粉碎后的粘結性煤顆粒中加入CS2/NMP混合溶劑進行萃取，離心分離，得到萃取液；(3)萃取液中加入木質素和濃硫酸，攪拌均勻得到混合物；(4)將混合物進行反應；(5)反應產物蒸餾，所得殘留物洗滌、烘干，即得。
在一些優選的實施方案中，步驟(1)所述的粉碎是將粘結性煤粉碎至粒度≤75μm。
步驟(2)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；
在一些優選的實施方案中，按照體積比計，CS2和NMP的比例為1:2～3。
在一些優選的實施方案中，步驟(2)中粘結性煤顆粒和CS2/NMP混合溶劑的重量比例為1:30～40。
在一些優選的實施方案中，按照重量比計，步驟(3)中粘結性煤、木質素和濃硫酸的加入比例為粘結性煤：木質素：濃硫酸＝1：0.2～0.4：0.005～0.01的質量比例加入。
在一些優選的實施方案中，本發明中所述木質素的粒度≤75μm。
在一些優選的實施方案中，步驟(4)中將混合物在溫度為100～200℃、壓力為0.1～0.3MPa的條件下；所述的反應時間為3～5小時。
在一些優選的實施方案中，步驟(5)中將殘留物烘干后水分控制在5％以下。
本發明中所述的粘結性煤是指粘結指數大于50或膠質層厚度Y大于10的煤。
根據本發明的另一方面，本發明提供了應用所述的高溫粘結劑提高長焰煤與生石灰混合球團高溫強度的方法，包括：(1)將長焰煤、生石灰以及高溫粘結劑分別粉碎后按照1:0.9～1.2:0.05～0.15的質量比例混合均勻得到混合物料；(2)將混合物料壓制成型，得到球團；(3)將球團進行熱解，得到高強度的熱解后球團。
本發明中所述的長焰煤的粘結指數為0。
在一些優選的實施方案中，上述方法的步驟(1)中將長焰煤、生石灰和高溫粘結劑粉碎至粒度小于150微米以下。
在一些優選的實施方案中，上述方法的步驟(3)中所述熱解的溫度為700～900℃，所述熱解的時間為1～2小時。
上述方法中還包括將熱解后球團直接送入電石爐內進行冶煉得到電石產品。
本發明通過加入CS2/NMP有機溶劑將粘結性煤中含有2～3個芳環的醇類的小分子提取出來，將其與木質素進行交聯反應，形成分子量適中的高溫粘結劑，該粘結劑能夠大幅提高毫無粘結性的長焰煤與生石灰球團熱解后的強度，使其滿足入電石爐冶煉的要求。
本發明的主要有益效果包括：
(1)本發明以粘結性煤為原料，通過加入CS2/NMP有機溶劑將粘結性煤中的含有2～3個芳環的醇類小分子物質提取出來，將其與木質素進行交聯反應，形成分子量適中的高溫粘結劑，該粘結劑在熱解過程中主要生成膠質體液相，能夠填充在固態顆粒之間，并且隨著熱解溫度的提高，發生熱縮聚反應，從而能夠大幅提高長焰煤與生石灰球團的熱解后強度。
(2)粘結性煤和木質素都是非常普遍的化工產物，來源廣泛，成本低廉。
具體實施方式
下面結合具體實施例來進一步描述本發明，本發明的優點和特點將會隨著描述而更為清楚。但是應理解所述實施例僅是范例性的，不對本發明的范圍構成任何限制。本領域技術人員應該理解的是，在不偏離本發明的精神和范圍下可以對本發明技術方案的細節和形式進行修改或替換，但這些修改或替換均落入本發明的保護范圍。
實施例1
向粘結性煤粉(粘結指數大于50)中加入CS2/NMP混合溶劑(CS2與NMP的體積比為1:2)進行萃取，其中，粘結性煤粉與CS2/NMP混合溶劑的重量比例為1:30；離心分離后得到萃取液，然后向萃取液中加入木質素和濃硫酸，木質素的加入量為粘結性煤重量份的0.2，濃硫酸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3小時，通過蒸餾得到殘留物，對殘留物進行洗滌烘干處理得到高溫粘結劑。
將長焰煤(粘結指數為0)、生石灰、高溫粘結劑粉碎至粒度小于150微米以下；將粉碎后的長焰煤、生石灰、高溫粘結劑按照1:0.9:0.05的重量比例進行混合處理，得到混合物料，將混合物料用高壓壓球機進行成型處理，得到不大于5cm的橢圓形球團，球團的抗壓強度不低于500N/個，將該球團放入700℃的熱解爐內進行熱解處理，停留時間2小時，得到熱解后的球團，熱解后球團的抗壓強度不低于700N/個，熱穩定性不低于90％，將該球團裝入電石爐內進行冶煉得到發氣量不低于290L/kg的電石。
實施例2
向粘結性煤粉(粘結指數大于50，粒度≤75μm)中加入CS2/NMP混合溶劑(CS2與NMP的體積比為1:3)進行萃取，其中，粘結性煤粉與CS2/NMP混合溶劑的重量比例為1:40；離心分離后得到萃取液，然后向萃取液中加入木質素和濃硫酸，高溫煤焦油的加入量為粘結性煤重量份的0.3，濃硫酸的加入量為粘性煤重量份的0.007，充分混合均勻，然后在溫度150℃，壓力0.2MPa下反應4小時，通過蒸餾得到殘留物，對殘留物進行洗滌烘干處理得到高溫粘結劑。
將長焰煤(粘結指數為0)、生石灰、高溫粘結劑粉碎至粒度小于150微米以下；將粉碎后的長焰煤、生石灰、高溫粘結劑按照1:1.1:0.1的重量比例進行混合處理，得到混合物料，將混合物料用高壓壓球機進行成型處理，得到不大于5cm的橢圓形球團，球團的抗壓強度不低于500N/個，將該球團放入800℃的熱解爐內進行熱解處理，停留時間1.5小時，得到熱解后的球團，熱解后球團的抗壓強度不低于800N/個，熱穩定性不低于90％，將該球團裝入電石爐內進行冶煉得到發氣量不低于290L/kg的電石。
實施例3
向粘結性煤粉(粘結指數大于50)中加入CS2/NMP混合溶劑(CS2與NMP的體積比為1:2.5)進行萃取，其中，粘結性煤粉與CS2/NMP混合溶劑的重量比例為1:35；離心分離后得到萃取液，然后向萃取液中加入木質素和濃硫酸，高溫煤焦油的加入量為粘結性煤重量份的0.4，濃硫酸的加入量為粘性煤重量份的0.01，充分混合均勻，然后在溫度200℃，壓力0.3MPa下反應5小時，通過蒸餾得到殘留物，對殘留物進行洗滌烘干處理得到高溫粘結劑。
將長焰煤(粘結指數為0)、生石灰和高溫粘結劑粉碎；將粉碎后的長焰煤、生石灰、高溫粘結劑按照1:1.2:0.15的重量比例進行混合處理，得到混合物料，將混合物料用高壓壓球機進行成型處理，得到不大于5cm的橢圓形球團，球團的抗壓強度不低于500N/個，將該球團放入900℃的熱解爐內進行熱解處理，停留時間1小時，得到熱解后的球團，熱解后球團的抗壓強度不低于900N/個，熱穩定性不低于90％，將該球團裝入電石爐內進行冶煉得到發氣量不低于290L/kg的電石。
對比例1
將長焰煤(粘結指數為0)、生石灰粉碎至粒度小于150微米以下；將粉碎后的長焰煤、生石灰按照1:1的重量比例進行混合，待混合均勻后，通過高壓壓球機進行壓球試驗，球團的抗壓強度不低于500N/個，然后將球團放入熱解爐內，設定熱解終溫為900℃，停留時間為1小時，熱解后球團的抗壓強度低于200N/個，熱穩定性低于40％，其強度無法滿足進電石爐的要求。
對比例2
將長焰煤(粘結指數為0)、生石灰粉碎至粒度小于150微米以下；將粉碎后的長焰煤、生石灰與濃硫酸按照1:1：0.01的重量比例進行混合，待混合均勻后，通過高壓壓球機進行壓球試驗，球團的抗壓強度不低于500N/個，然后將球團放入熱解爐內，設定熱解終溫為900℃，停留時間為1小時，熱解后球團的抗壓強度低于200N/個，熱穩定性低于40％，其強度無法滿足進電石爐的要求。