用於型煤的粘合劑的製作方法

2023-12-04 13:17:31

本發明公開了用於型煤的粘合劑。具體地，本發明公開了包括具有一定粘度範圍的纖維素醚的化合物的用於型煤的粘合劑。

背景技術：

鋼鐵製造工藝可以分類為：通過將鐵礦石和煤裝入鼓風爐生產鐵水的煉鐵工藝，通過去除包含在鐵水中的雜質生產高純度鋼水的煉鋼工藝，從液態的鋼水生產諸如固相板坯的半成品的鑄造工藝，以及通過加工諸如板坯的半成品來生產成品鋼產品的軋制工藝。

在新的鋼鐵製造工藝FINEX(粉礦還原工藝)和COREX(熔融還原工藝)中，將初始狀態的煙煤裝入熔化爐中，而不是像在常規鋼鐵製造工藝中將煙煤加工成焦炭。

粒徑大於8mm的煙煤無需任何特殊處理可以立即使用；然而，具有8mm或以下的粒徑的煙煤的使用會受到諸如操作期間產生粉塵的原因的限制。因此，具有8mm或以下的粒徑的煙煤可以在加工成具有特定粒徑的型煤後使用。

當將具有這種小粒徑的煙煤加工成型煤時，常規地主要使用糖蜜作為粘合劑。然而，當使用糖蜜作為粘合劑時，會出現如下各種缺點。

首先，當使用糖蜜作為粘合劑時，由於最終產生的型煤的強度弱，必須另外使用強度增強劑(例如生石灰、膨潤土或其混合物)，以增強型煤的強度。

其次，在操作時會產生源自糖蜜的惡臭。

另外，由於糖蜜具有粘性液體的形狀，並且其粘度隨著溫度降低而增加，因此存在的問題是在儲存、運輸和噴霧期間糖蜜附著到儲罐、管道和噴嘴。因此，需要設備(例如高壓泵和加熱設備)以防止這樣的問題。因此，當使用糖蜜作為粘合劑時，型煤的製造工藝變得複雜。

而且，由於糖蜜來源於天然材料，其粘度根據供應來源、供應商和供應時間而會是不恆定的，使得難以保持型煤的質量始終如一。

另外，由於糖蜜是液體並且具有低密度，糖蜜必須大量使用，因此，存在的缺點是需要大容量的儲存設備，並且運輸的貨物量和相關的運輸成本增加。

另外，存在的缺點是糖蜜的供應和價格不穩定。

技術實現要素：

技術問題

根據本發明的一個示例性實施方式，提供一種用於型煤的粘合劑，其包括至少一種具有一定粘度範圍並且選自由烷基纖維素、羥烷基纖維素和羥烷基烷基纖維素構成的組的基於纖維素醚的化合物。

技術方案

根據本發明的一個方面，提供了一種用於型煤的粘合劑，包括至少一種粘度在1,000cps至80,000cps範圍內，並且選自由烷基纖維素、羥烷基纖維素和羥烷基烷基纖維素構成的組的基於纖維素醚的化合物。

用於型煤的粘合劑可以通過將粉煤粘合來製備型煤。

粉煤可以是具有8mm或更小的粒徑，特別是4mm或更小的粒徑的煙煤。

基於纖維素醚的化合物可以包括選自由甲基纖維素(MC)、羥乙基纖維素(HEC)、羥丙基纖維素(HPC)、羥丙基甲基纖維素(HPMC)和羥乙基甲基纖維素(HEMC)構成的組中的至少一種材料。

MC可以具有18重量％至32重量％範圍內的甲基取代度，HEC可以具有20重量％至80重量％範圍內的羥乙基取代度，HPC可以具有在20重量％至80重量％範圍內的羥丙基取代度，HPMC可以具有在18重量％至32重量％範圍內的甲基取代度和在2重量％至14重量％範圍內的羥丙基取代度，以及HEMC可以具有在18重量％至32重量％範圍內的甲基取代度和在2重量％至14重量％範圍內的羥乙基取代度。

基於100重量份的粉煤，基於纖維素醚的化合物的用量可以為0.01重量份至15.0重量份。

基於100重量份的基於纖維素醚的化合物，用於型煤的粘合劑可以還包括大於0至10,000重量份範圍內的另外的粘合劑。

另外的粘合劑可以包括選自由糖蜜、玉米澱粉、小麥澱粉、馬鈴薯澱粉、聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯醯胺(PAM)、蔗糖、液體葡萄糖、阿拉伯樹膠、黃蓍膠、明膠、海藻酸、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚丙烯酸鈉、聚乙烯基甲基醚(PLM)、海藻酸、瀝青質(asphalt)、瀝青(bitumen)、酪蛋白、環氧樹脂、柏油(pitch)、聚醯胺、聚氨酯和聚乙烯醇縮醛構成的組中的至少一種材料。

發明效果

根據本發明的示例性實施方式的用於型煤的粘合劑包括具有一定粘度範圍的基於纖維素醚的化合物。因此，可以減少所用粘合劑的總量(在用於粘合劑的糖蜜為100％的情況下，可以減少至使用的糖蜜的量的1/10的程度)，可以不需要使用另外的強度增強劑，可以簡化型煤的製造工藝，並且與糖蜜相比可以製造可以保持穩定的供應和價格的高強度型煤。

此外，包括基於纖維素醚的化合物的用於型煤的粘合劑是無色無味的，沒有產生臭味，從而改善了操作環境。

具體實施方式

在下文中，將詳細地描述根據示例性實施方式的用於型煤的粘合劑。根據示例性實施方式的用於型煤的粘合劑包括至少一種粘度在1,000至80,000釐泊(cps)或mPa·s範圍內，並且選自由烷基纖維素、羥烷基纖維素和羥烷基烷基纖維素構成的組的纖維素醚的化合物。

在本說明書中，術語「基於纖維素醚的化合物的粘度」是通過使用Brookfield公司的DV-Ⅱ+Pro(spindle HA)測量的粘度，表示具有2重量％濃度的基於纖維素醚的化合物水溶液在20±0.1℃的粘度。

當基於纖維素醚的化合物的粘度小於1,000cps時，含有基於纖維素醚的化合物的溶液(例如水溶液)的粘度會顯著地低，導致基於纖維素醚的化合物針對粉煤的粘合強度降低。當基於纖維素醚的化合物的粘度大於80,000cps時，基於纖維素醚的化合物的分子量較高而使得水溶性降低，導致不能充分地發揮基於纖維素醚的化合物針對粉煤的粘合強度。

基於纖維素醚的化合物的粘度可以為例如2,000cps至70,000cps，例如6,000cps至60,000cps，例如7,000cps至50,000cps，例如8,000cps至40,000cps，例如9,000cps至30,000cps，以及，例如10,000cps至20,000cps。

用於型煤的粘合劑可以是通過將粉煤粘合來製備型煤。在本說明書中，術語「粉煤」是指具有8mm或以下的粒徑的煤。

粉煤可以是煙煤。在本說明書中，術語「煙煤」是指相對軟且包含稱為「瀝青」的焦油型材料的煤。

粉煤可以具有4mm或以下的粒徑。當粉煤的粒徑為4mm或以下時，在型煤的製造過程中可以防止由於施加的壓力而導致的粉煤破裂。這樣，當粉煤的粒徑為4mm或以下時，最終形成的型煤可以保持高強度。

基於纖維素醚的化合物可以起到將粉煤的顆粒粘合在一起的作用。

基於纖維素醚的化合物不僅可以容易地溶解在水中，並且當通過噴嘴噴射處於水溶液狀態的基於纖維素醚的化合物時，基於纖維素醚的化合物不沉積在噴嘴的內表面使得其不阻塞噴嘴孔口。此外，由於基於纖維素醚的化合物以單獨或與粉煤混合的方式以固相粉末形式儲存和運輸，並在最終使用階段與水混合，故可以實現儲存設備的小型化和簡化以及運輸設備的簡化。另外，即使基於纖維素醚的化合物的量比糖蜜的量少，基於纖維素醚的化合物也可以具有與糖蜜相同的粘合效果，從而降低材料成本。而且，當使用基於纖維素醚的化合物時，即使不使用強度增強劑也可以獲得具有優異強度的型煤。

基於纖維素醚的化合物可以不包括羧甲基纖維素(CMC)。如果基於纖維素醚的化合物包含CMC，則使用包含用於型煤的粘合劑的型煤成型組合物製備的型煤的強度會降低。

基於纖維素醚的化合物可以包括選自由甲基纖維素(MC)、羥乙基纖維素(HEC)、羥丙基纖維素(HPC)、羥丙基甲基纖維素(HPMC)和羥乙基甲基纖維素(HEMC)構成的組中的至少一種材料。

MC可以具有18重量％至32重量％範圍內的甲基取代度，HEC可以具有20重量％至80重量％範圍內的羥乙基取代度，HPC可以具有在20重量％至80重量％範圍內的羥丙基取代度，HPMC可以具有在18重量％至32重量％範圍內的甲基取代度和在2重量％至14重量％範圍內的羥丙基取代度，以及HEMC可以具有在18重量％至32重量％範圍內的甲基取代度和在2重量％至14重量％範圍內的羥乙基取代度。

基於100重量份的粉煤，基於纖維素醚的化合物的用量可以為0.01重量份至15.0重量份。當使用在上述範圍內的基於纖維素醚的化合物時，即使與糖蜜相比，基於纖維素醚的化合物的添加量少，也可以獲得高強度的型煤。

基於100重量份的基於纖維素醚的化合物，用於型煤的粘合劑可以進一步包含大於0至10,000重量份範圍內的另外的粘合劑。當另外的粘合劑的量在上述範圍內時，可以通過減少所用基於纖維素醚的化合物的量來降低用於型煤的粘合劑的製造成本，可以增大包含用於型煤的粘合劑的型煤成型組合物的乾燥速度，且可以減少粉塵的產生，並且可以獲得具有改善強度的型煤。

另外的粘合劑可以包括選自由糖蜜、玉米澱粉、小麥澱粉、馬鈴薯澱粉、聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯醯胺(PAM)、蔗糖、液體葡萄糖、阿拉伯樹膠、黃蓍膠、明膠、海藻酸、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚丙烯酸鈉、聚乙烯基甲基醚(PLM)、海藻酸、瀝青質(asphalt)、瀝青(bitumen)、酪蛋白、環氧樹脂、柏油(pitch)、聚醯胺、聚氨酯和聚乙烯醇縮醛構成的組中的至少一種材料。

用於型煤的粘合劑可以提供一種具有改善強度的型煤，即使不包括強度增強劑，該強度增強劑例如是生石灰、膨潤土、或可以改善型煤強度的其它材料。

根據本發明的另一示例性實施方式，提供通過使用用於型煤的粘合劑製備的型煤。

當使用用於型煤的粘合劑製備型煤時，基於100重量份的粉煤，可以使用大於0至15.0重量份範圍內的水。當水的量在上述範圍內時，可以獲得易於處理並具有均勻組成的型煤成型組合物，並且可以防止型煤成型過程中型煤成型組合物的一些組分對鑄模機表面的粘附現象。

使用用於型煤的粘合劑製備的型煤不是用於焦炭生產工藝，而是用作FINEX工藝和COREX工藝中的熱源。相應地，所製備的型煤具有熱效率高、乾燥速度快的優點。

使用用於型煤的粘合劑製備型煤的方法如下。即，可以將用於型煤的粘合劑、粉煤和水混合，製備型煤成型組合物，然後可以將所製備的型煤成型組合物注入到模具中，並且施加預先規定的壓力以製備型煤。

本發明的用於型煤的粘合劑，即使不包含強度增強劑，也可以提供強度改善的用於型煤的粘合劑。

在下文中，結合實施例將更加詳細地描述本發明。然而，本發明不限於此。

實施例

實施例1至9以及比較實施例1至4

(製備包含用於型煤的粘合劑的型煤成型組合物)

將粉煤(可從SK Networks Co.，Ltd獲得，粒徑：0.1至5mm)、和可選的羥丙基甲基纖維素、羧甲基纖維素(CMC)(可從Ashland Co.，Ltd獲得，AQUALONTM，粘度：6,000cps)、糖蜜(可從Kcchem Co.,Ltd獲得，固體含量：77.2重量％，總重量當量：49.3重量％)、生石灰(可從Chungmoo Chemical Co.,Ltd獲得，CaO含量：70重量％或以上，粉體的細度：其95重量％通過170目(89μm)篩)根據表1所列的組成和用量混合，從而獲得第一組合物。然後，向第一組合物中加入蒸餾水以獲得型煤成型組合物。各實施例和比較實施例中使用的成分的量在表1中示出。

(型煤的製備)

使用壓塊機(可從Jeil Machinery Co.,Ltd獲得，JCB250T)通過70kN的負荷將製備的型煤成型組合物壓縮成型以製備五十塊型煤，隨後選擇除開始和結束時製備的二十塊型煤外的三十塊型煤。每塊製備的型煤的重量為5g至10g。

【表1】

HPMC 1：三星精密化學株式會社(Samsung Fine Chemicals Co.,Ltd)，HPMC(PMC-60U)，粘度：60,000cps，甲基取代度：23.2重量％，且羥丙基取代度：8.8重量％

HPMC 2：三星精密化學株式會社，HPMC(PMC-40H)，粘度：4,000cps，甲基取代度：28.6重量％，且羥丙基取代度：6.1重量％

HPMC 3：三星精密化學株式會社，HPMC，粘度：80,000cps，甲基取代度：22.8重量％，且羥丙基取代度：9.1重量％

HPMC 4：三星精密化學株式會社，HPMC，粘度：500cps，甲基取代度：26.4重量％，且羥丙基取代度：8.2重量％

HPMC 5：三星精密化學株式會社，HPMC，粘度：85,000cps，甲基取代度：22.6重量％，且羥丙基取代度：9.2重量％

CMC：Ashland Co.,Ltd,AQUALONTM,且粘度：6,000cps

評估實施例

評估實施例1

按以下評估實施例1至9以及比較實施例1至4製備的型煤的衝擊強度和抗壓強度。其結果在表2中示出。

(衝擊強度評估)

將充填有沙子的長方體託盤(總重量：0.5kg)從十塊型煤上方50cm的高度處朝向這十塊型煤跌落。在剩餘的二十塊型煤上，每次十塊型煤，重複另外兩次跌落試驗。然後，將殘留的型煤中尺寸為10mm或以上的顆粒的總重量通過相對於在跌落試驗之前的型煤的總重量的百分數來表示，且該值被認定為衝擊強度。這裡，獲得的較高的值表示較高的衝擊強度。衝擊強度是用於確定當型煤通過傳送帶輸送時由於若干次跌落造成的損失率的參考。

(抗壓強度評估)

當型煤在通用試驗機(可從Shin Gang Precision IND.Co.,Ltd獲得，AD-通用試驗機-kN)中以5mm/min的速率壓縮時，測量型煤的最大強度。將測量值記錄為壓縮強度。壓縮強度是用於確定當型煤儲存在儲存罐中時由型煤自身重量引起的損壞率的參考。

【表2】

參照表2，可以發現：實施例1至9中製備的相應的型煤比比較實施例1至4中製備的型煤具有更大的衝擊強度和抗壓強度。

儘管已經參照其示例性實施方式具體示出和描述了本發明的構思，但是本領域普通技術人員應理解，可以在其中進行各種形式和細節上的變化。因此，本發明的範圍由所附權利要求的技術思想限定。