專利名稱：復合粘結劑及用于型煤生產工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及粉煤或粉焦的成型技術，特別是涉及一種自動化程度較高的企業所用燃料型煤或原料型煤的復合粘結劑及其在型煤生產工藝中的應用。
我國現有工業型煤的生產主要用石灰、粘土、腐植酸、瀝青、紙漿等作粘結劑。用石灰作粘結劑，經碳化后形成煤球，這種型煤的固定碳含量小于50%，生產中碳化時間需要30個小時左右，強度較低，限制了應用范圍和生產中大批量的需要;用粘土作粘結劑，與粉煤混合后熟化24小時，經壓制成型的煤球，冷強度較差，僅能達到7.0MPa/只球，粘土反應活性差，導致煤球氣化活性差;用腐植酸作粘結劑，其致命弱點是熱強度低，不能用于自動化程度較高的企業需要，并受腐植酸產地的限制，超過一定運距時腐植酸價格高，使制造成本超出接受范圍;用瀝青作粘結劑的型煤，揮發份高，燃燒中有機硫問題和焦油問題，限制了在生產中的應用;紙漿型煤，因其熱穩定性差，使一些企業無法采用。
因現有型煤生產技術不同程度地存在上述問題，使工業型煤的質量和加工方式無法應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和皮帶輸送，所用型煤冷強度要求達到10MPa/只球以上，同時，自動加焦的煤氣爐爐面溫度達500℃以上，高于小氮肥廠的380℃，因此熱強度要求達到5MPa/只球，故中型氮肥廠每小時消耗原料型煤達35噸左右。因此，現代化工業生產要求型煤生產工藝必須保持連續性，中間環節不允許有諸如碳化、熟化等仃留，否則限制了流水線生產和產量的提高。由于現有工業型煤生產技術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還無采用型煤生產線的廠家，限制了這些廠的經濟效益。
同時，我國目前煤炭開采的塊粉比為2∶8，煤炭市場塊煤供不應求，粉煤卻大量積壓甚至被迫填溝。隨著采煤的機械化程度不斷提高，塊粉比例失調將更嚴峻。如有些以煤為原料的氮肥廠，都不同程度地背著“高價買進原料，低價處理粉煤”的沉重包袱，如何有效地利用粉煤，已經是個具有戰略意義的重要問題。
我國目前粉焦也尚無成功的成型技術，亦造成粉焦大量浪費。
本發明的目的便在于提供一種復合粘結劑及在型煤生產工藝中的應用技術，以生產出質量高，加工簡單，適宜連續性加工、大批量生產，能為自動化程度較高的企業采用的型煤，提高生產的經濟效益和社會效益。
為達到提供一種復合粘結劑的目的，本發明的解決方案是一種復合粘結劑，由含量為74～95%重量的膨潤土粘結劑、4～25%重量的經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劑。三種原料按上述比例配合，膨潤土能提高型煤的熱強度，膠化淀粉糊能提高型煤的冷強度，三聚磷酸鈉能提高型煤的熱穩定性。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熟化期而不能及時進入流水線生產，所得型煤的冷強度也差。
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劑的粘結性，膠化淀粉糊呈堿性，與膨潤土粘結劑混合后還可防止膨潤土粘結劑沉淀。
氫氧化鈉溶液濃度以10～50%的熟化效果最佳，濃度低于10%時，加入植物淀粉溶液中的氫氧化鈉溶液太多，使整個粘結劑稀釋;濃度高于50%時，氫氧化鈉溶液加入植物淀粉溶液中反應過快，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，粘結劑不能在生產過程中流動應用，加水太多，不僅會降低型煤的冷強度和熱強度，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和熱強度。
植物淀粉粘結劑的制備方法可以先將植物淀粉加水攪拌制成淀粉溶液，然后逐步兌入氫氧化鈉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的、流動性較好的植物淀粉粘結劑，使植物淀粉粘結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，可采用植物淀粉(干基)∶水＝1∶5～8(重量比)的比例，熟化時，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，這些植物淀粉粘結劑的粘度都較高。
為達到將上述復合粘結劑用于型煤生產工藝的目的，本發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%的復合粘結劑，再依次按型煤慣用成型技術經混合、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%。
本發明用復合粘結劑制成的工業型煤，與我國現有其它型煤相比，具有如下優點一、冷態抗壓強度高，冷態抗壓強度是防止型煤入爐前破碎的重要指標，我國目前其它型煤其冷態抗壓強度一般不大于7.0MPa/只球，而本發明制成的型煤，由于采用新工藝配料的復合粘結劑，使冷態抗壓強度≥15.0MPa/只球，這樣就可保證自動化程度較高的企業的自動生產線使用。
二、熱態強度高，熱穩定性好熱態強度和熱穩定性是型煤入爐燃燒后防止粉碎的重要指標。一般型煤熱態強度僅達到3.0MPa/只球，而本發明由于加入了Al2O3含量不低于12%的膨潤土，Al2O3熔點高，可提高型煤的灰熔點，所以提高了型煤的熱態強度使達到5.0MPa/只球。同時，由于復合粘結劑中添加了三聚磷酸鈉，型煤熱穩定性可達到90%以上，因而解決了型煤入爐后的破碎問題。
三、本發明型煤生產工藝不需配料后的仃留時間，從原料投入至合格型煤產出入爐，粘結劑及型煤可采取流水線生產，因而生產工藝簡單，可保證流水線的連續加工和大批量生產，且工藝指標穩定，可有效保證產品質量。
四、經濟和社會效益顯著使用復合粘結劑制成的工業型煤的單位成本為140元/噸，而無煙塊煤的單位成本為250元/噸，本發明大大降低了產品成本。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。
下面結合實施例詳細說明本發明。
實施例一。
1、膨潤土粘結劑的制備將粒度為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，并充分攪拌制成膨潤土粘結劑備用。
2、植物淀粉粘結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又能保持一定流動性的植物淀粉粘結劑。
3、復合粘結劑的制備將上述膨潤土粘結劑、紅薯淀粉粘結劑和三聚磷酸鈉按膨潤土粘結劑∶紅薯淀粉粘結劑∶三聚磷酸鈉＝74∶25∶1的重量比混合，即制成復合粘結劑。
4、復合粘結劑用于型煤生產工藝將含碳量≥70%的原料無煙粉煤經烘干機烘干，使其水份含量≤3.0%，然后按無煙粉煤∶復合粘結劑＝100∶11的重量比在原料粉煤中加入復合粘結劑，經粉碎機粉碎混合物料，使無煙煤粒度≤3mm，將粉碎好的混合物料經皮帶輸送至攪拌機，經充分攪拌后輸送至型煤對輥成型機，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、型煤工藝指標固定碳 65%水分 3%灰分 23%揮發份 7.5%抗壓強度(冷強度) 15MPa/只球熱態抗壓強度 5.0MPa/只球機械強度 不小于90%熱穩定性 90.5%實施例二。
1、植物淀粉粘結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膠化淀粉糊稀釋時加入清水量為膠化淀粉糊重量的40%。
2、膨潤土粘結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、復合粘結劑的制備
膨潤土粘結劑∶紅薯木薯淀粉粘結劑∶三聚磷酸鈉＝84∶15.8∶0.2(重量比)4、復合粘結劑用于型煤生產工藝煙煤(粉狀)復合粘結劑＝100∶20(重量比)5、型煤工藝指標水分 3%固定碳 67%揮發份 8.8%灰份 21%硫 0.45%冷強度 15.5MPa/只球熱強度 5.0MPa/只球機械強度 ＞90%熱穩定性 90%實施例三。
1、膨潤土粘結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、復合粘結劑的制備膨潤土粘結劑∶木薯淀粉粘結劑∶三聚磷酸鈉＝82∶17.6∶0.4(重量比)4、復合粘結劑用于型煤生產工藝采用無煙粉煤，無煙粉煤∶復合粘結劑＝100∶15(重量比)5、型煤工藝指標水份 2.8%固定碳 68%揮發份 7.6%灰份 21.15%硫 0.45%冷強度 135MPa/只球熱強度 51MPa/只球機械強度 91%熱穩定性 90%實施例四。
1、膨潤土粘結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、復合粘結劑的制備膨潤土粘結劑∶紅薯淀粉粘結劑∶三聚磷酸鈉＝80∶19.8∶0.2(重量比)4、復合粘結劑用于型煤生產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∶復合粘結劑用量＝100∶13(重量比)。
5、焦粉型煤的主要工藝指標固定碳 66%水份 3.2%揮發份 7.8%灰份 22.54%硫 0.46%冷壓強度 12MPa/只球熱強度 4.8MPa/只球機械強度 90%熱穩定性 91%幾點說明①.實施例二、三、四的其余工藝特征均同于實施例一;
②.熱穩定性測定是按整球入馬弗爐分析;
③.其余項目均按國際標準方法分析。
權利要求
1.一種復合粘結劑，其特征是由含量為74～95%重量的膨潤土粘結劑、4～25%重量的經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劑。
2.根據權利要求1所述的復合粘結劑，其特征是植物淀粉粘結劑的制備方法是將植物淀粉加水攪拌成淀粉溶液，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的植物淀粉粘結劑。
3.根據權利要求1或2所述的復合粘結劑，其特征是植物淀粉為紅薯粉和/或木薯粉。
4.根據權利要求2所述的復合粘結劑，其特征是制備植物淀粉溶液時，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.根據權利要求3所述的復合粘結劑，其特征是制備植物淀粉溶液時，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.根據權利要求1或2所述的復合粘結劑，其特征是膨潤土中Al2O3含量至少12%。
7.根據權利要求5所述的復合粘結劑，其特征是膨潤土中Al2O3含量至少12%。
8.復合粘結劑用于型煤生產工藝，其特征是在型煤原料粉煤或粉焦中，加入10-20%(重量%)的復合粘結劑，再依次經混合、壓制成型、干燥后制成型煤。
全文摘要
一種復合粘結劑及用于型煤生產工藝。該復合粘結劑由一定比例的膨潤土粘結劑、經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。本發明可生產出質量高，加工簡單，適宜連續性加工、大批量生產，能為自動化程度較高的企業采用的型煤，同時有利于解決我國目前煤炭市場塊煤供不應求，粉煤、粉焦大量積壓浪費的局面。
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 優先權日1994年12月20日
發明者趙樂群, 李玉琢, 邰學林, 馮治發, 韓玉峰, 蘇同利 申請人:河南省安陽化肥廠