無機粘結劑和製備混合球團的方法與流程

2023-10-29 00:40:37

本發明屬於煤炭成型領域，具體而言，本發明涉及無機粘結劑和製備混合球團的方法。

背景技術：

中國長焰煤儲量巨大、價格低廉，但是其利用存在效率較低、浪費嚴重等問題。目前，塊狀長焰煤利用率較高，但是同時產生大量粉末狀長焰煤粉，這不僅造成巨大的資源浪費，而且產生了一定的環境汙染，因此，粉末狀長焰煤的利用迫在眉睫。

傳統電石行業主要採用塊狀煤炭和塊狀生石灰為原料生產電石，但是該生產方式效率低下，這主要是由於塊狀煤炭和塊狀生石灰接觸面積小、反應速度慢。然而，粉末狀煤炭和粉末狀生石灰卻能有效克服這一缺點，兩者接觸面積大，在高溫下製備電石的反應快，能有效節約能源。粉末狀煤炭和粉末狀生石灰製備的球團需要具有良好的冷態強度以保證能順利進入旋轉床，同時其也需要具有良好的熱態強度，以保證熱解後的球團具有能進入電爐的強度。現有製備上述球團的技術中，主要採用有機粘結劑，加入量較多，成本高，且成型所需的能耗、原料成本高。

因此，現有生產電石的技術有待進一步改進。

技術實現要素：

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在於提出一種無機粘結劑和製備混合球團的方法。該組成的無機粘結劑原料來源廣泛，且價格低廉，避免了採用價格昂貴的有機瀝青粘結劑，顯著降低了成本。

在本發明的一個方面，本發明提出了一種無機粘結劑，根據本發明的實施例，所述無機粘結劑包括：100重量份的水玻璃；40-60重量份的骨料；5-10重量份的粉料；以及0.1-2重量份的添加劑。由此，該組成的無機粘結劑原料來源廣泛，且價格低廉，避免了採用價格昂貴的有機瀝青粘結劑，顯著降低了成本。

另外，根據本發明上述實施例的無機粘結劑還可以具有如下附加的技術特徵：

在本發明的一些實施例中，所述骨料為選自釩土熟料、黏土熟料和矽質耐火土中的至少之一。由此，可進一步提高無機粘結劑的品質。

在本發明的一些實施例中，所述粉料為選自釩土粉、生黏土和硅藻土中的至少之一。由此，可進一步提高無機粘結劑的品質。

在本發明的一些實施例中，所述添加劑為選自選自氯化石蠟、鎂砂和氟矽酸鈉中的至少之一。由此，可進一步提高無機粘結劑的品質。

在本發明的再一個方面，本發明提出了一種採用上述無機粘結劑製備混合球團的方法，根據本發明的實施例，該方法包括：

(1)將長焰煤粉與消石灰粉和粘結劑進行混合，以便得到混合物料；

(2)將所述混合物料進行成型和靜置處理，以便得到混合球團，

其中，所述粘結劑為上述所述的無機粘結劑。

根據本發明實施例的製備混合球團的方法通過將長焰煤粉與消石灰粉和粘結劑混合、成型和靜置製得混合球團，整個工藝簡單，能耗較低，且粘結劑採用的是上述包括水玻璃、骨料、粉料和添加劑的無機粘結劑，避免了採用價格昂貴的有機瀝青類粘結劑，有利於降低製備混合球團的成本，且通過上述製備方法得到的混合球團的冷態抗壓強度達700n以上，1000攝氏度熱解後的抗壓強度達500n以上，具有良好的耐高溫性能。

在本發明的一些實施例中，在步驟(1)中，所述長焰煤粉和所述消石灰粉的混合質量比為0.9：(1.3～1.32)，所述粘結劑的加入量為所述長焰煤粉和所述消石灰粉總質量的6％-15％。由此，有利於提高混合球團的品質。

在本發明的一些實施例中，在步驟(1)中，將所述長焰煤粉與所述消石灰粉和所述粘結劑進行混合10～15min。由此，可進一步提高混合球團的品質。

在本發明的一些實施例中，在步驟(2)中，所述成型處理的壓力為15～19mpa。由此，可進一步提高混合球團的品質。

在本發明的一些實施例中，在步驟(2)中，所述靜置處理的時間為1-2天。由此，可進一步提高混合球團的品質。

本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據本發明一個實施例的製備混合球團的方法。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

在本發明的一個方面，本發明公開了一種無機粘結劑，根據本發明的實施例，上述無機粘結劑包括：100重量份的水玻璃，40-60重量份的骨料，5-10重量份的粉料及0.1-2重量份的添加劑。具體的，先將骨料、粉料和添加劑混合併攪拌均勻，然後加入水玻璃，再次均勻攪拌直至沒有結塊為止，得到無機粘結劑。發明人發現，矽酸鹽水玻璃是一種活性粘結劑，它能與鹼土金屬氧化物混合，混合後發生反應形成堅固的整體且具有良好的耐火和耐高溫性能，添加劑在無機粘結劑中主要起到促進水玻璃和骨料、粉料之間的交聯和固化的作用。該無機粘結劑原料來源廣泛，且價格低廉，避免了採用價格昂貴的有機瀝青粘結劑，顯著降低了成本，並且採用該粘結劑得到的混合球團的冷態抗壓強度高達700n以上，1000攝氏度熱解後的抗壓強度高達500n以上，具有良好的耐高溫性能。水玻璃作為無機粘結劑的主體，如果其與骨料、粉料和添加劑的質量比過低，則會導致無機粘結劑的粘結效果較差；而如果其與骨料、粉料和添加劑的質量比過高，則會導致無機粘結劑製備的混合球團耐高溫性能較弱。由此，採用本發明提出的無機粘結劑的配比可顯著提高混合球團的品質。

根據本發明的一個實施例，骨料的具體類型並不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，骨料可以為選自釩土熟料、黏土熟料和矽質耐火土中的至少之一。發明人發現，採用該類骨料可顯著優於其他類型提高無機粘結劑的品質，同時上述骨料來源廣泛，價格低廉。

根據本發明的再一個實施例，粉料的具體類型並不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，粉料可以為選自釩土粉、生黏土和硅藻土中的至少之一。發明人發現，採用該類粉料可顯著優於其他類型提高無機粘結劑的品質，同時上述粉料來源廣泛，價格低廉。

根據本發明的又一個實施例，添加劑的具體類型並不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，添加劑可以為選自選自氯化石蠟、鎂砂和氟矽酸鈉中的至少之一。發明人發現，採用該類添加劑可顯著優於其他類型提高無機粘結劑的品質，同時上述添加劑來源廣泛，價格低廉。

在本發明的再一個發明，本發明提出了一種採用上述無機粘結劑製備混合球團的方法，根據本發明的實施例，參考圖1，該方法包括：

s100：將長焰煤粉與消石灰粉和粘結劑進行混合

該步驟中，將長焰煤粉與消石灰粉和粘結劑進行混合，以便得到混合物料，其中所述粘結劑為上述的無機粘結劑。具體的，將上述無機粘結劑與長焰煤粉和消石灰粉混合攪拌均勻，直至無機粘結劑與長焰煤粉和消石灰粉充分接觸，如此，有利於提高混合球團的品質。發明人發現，通過採用上述含有水玻璃、骨料、粉料和添加劑組成的無機粘結劑，不僅可以顯著降低球團製備成本，而且得到的混合球團的冷態抗壓強度高達700n以上，1000攝氏度熱解後的抗壓強度高達500n以上，具有良好的耐高溫性能。

根據本發明的一個實施例，長焰煤粉和消石灰粉的混合質量比並不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，長焰煤粉和消石灰粉的混合質量比可以為0.9：(1.3～1.32)。發明人發現，如果長焰煤粉和消石灰粉的質量比過低，則混合料中c與ca比值過低，導致混合球團進入電爐製備電石產量過低；如果長焰煤粉和消石灰粉的質量比過高，則混合物料熔點變高，混合球團進入電爐製備電石需要更高的溫度環境，導致能耗增大，成本增加。由此，採用本發明提出的長焰煤粉與消石灰粉的混合質量比可顯著優於其他提高混合球團的品質，進而提高製備電石的生產效率，同時降低能耗。

根據本發明的再一個實施例，粘結劑的加入量並不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，粘結劑的加入量可以為長焰煤粉和消石灰粉總質量的6％-15％。發明人發現，如果粘結劑的加入量過多，雖然保證了混合球團的強度，但是過多會導致混合球團製備成本升高；如果粘結劑的加入量過少，則會導致混合球團的粘結性不夠，強度較弱，不能滿足混合球團進入電爐的要求。由此，採用本發明提出的粘結劑的加入量可以顯著提高混合球團的品質，同時節約原料成本。

根據本發明的又一個實施例，長焰煤粉與消石灰粉和粘結劑的混合時間並不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，可以將長焰煤粉與消石灰粉和粘結劑進行混合10～15min。發明人發現，採用該混合條件可顯著優於條件使得長焰煤粉與消石灰粉和粘結劑混合充分，同時節約能耗。

s200：將混合物料進行成型和靜置處理

該步驟中，將混合物料進行成型和靜置處理，以便得到混合球團。具體的，將上述混合物料供給至對輥壓球機中進行成型處理，得到成型球團，並將所得成型球團放於空氣中靜置，得到混合球團。發明人發現，將混合物料經成型和靜置處理後，可顯著提高所得混合球團的品質。

根據本發明的一個實施例，成型處理的壓力並不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，成型處理的壓力可以為15～19mpa。發明人發現，若成型處理的壓力過低，混合物料之間接觸不牢固，導致混合球團強度低；而若成型處理的壓力過高，則混合球團表面易產生裂紋，同時對機器的損耗較大。由此，採用本發明提出的成型處理的壓力可以顯著提高混合球團的品質。

根據本發明的再一個實施例，靜置處理的時間並不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，靜置處理的時間可以為1-2天。發明人發現，靜置處理可以讓粘結劑中骨料、粉料和添加劑之間在室溫下繼續反應，如果靜置時間過短，粘結劑反應未完成，易造成混合球團強度較差；若靜置時間過長，粘結劑相互之間的固化反應早已結束，會導致製備球團流程變長、效率變低。由此，採用本發明提出的靜置處理的時間可顯著提高混合球團的品質，同時得到較高的生產效率。

根據本發明實施例的製備混合球團的方法通過將長焰煤粉與消石灰粉和粘結劑混合、成型和靜置製得混合球團，整個工藝簡單，能耗較低，且粘結劑採用的是上述包括水玻璃、骨料、粉料和添加劑的無機粘結劑，避免了採用價格昂貴的有機瀝青類粘結劑，有利於降低製備混合球團的成本，且通過上述製備方法得到的混合球團的冷態抗壓強度達700n以上，1000攝氏度熱解後的抗壓強度達500n以上，具有良好的耐高溫性能。

下面參考具體實施例，對本發明進行描述，需要說明的是，這些實施例僅僅是描述性的，而不以任何方式限制本發明。

實施例中所使用原料規格如下：

釩土熟料，工業級，100目，1000-2000攝氏度；

釩土粉，工業級，100目，大於600攝氏度；

黏土熟料，工業級，100目；

硅藻土，工業級，200目，fe2o3小於99wt％；

矽質耐火土，工業級，100目，1000-2000攝氏度；

氯化石蠟，主要指氯化石蠟52和氯化石蠟70。

實施例1

首先將釩土熟料、釩土粉和氯化石蠟混合併攪拌均勻，隨後加入水玻璃，均勻攪拌直至沒有結塊為止，得到粘結劑。其中，水玻璃與釩土熟料、釩土粉和氯化石蠟的混合質量比為100：40：5：0.5。然後將上述製備的粘結劑與長焰煤粉、消石灰粉混合攪拌15分鐘，得到混合物料。其中，長焰煤粉和消石灰粉的混合質量比為0.9：1.3，粘結劑的加入量為長焰煤粉和消石灰粉總質量的10wt％，接著將上述混合物料放入壓力為15mpa的對輥壓球機中進行成型處理，最後將成型所得的球團放於空氣中靜置1天時間，得到混合球團。所得的混合球團的冷態抗壓強度為800n，在1000攝氏度下熱解後混合球團的平均抗壓強度為540n。

實施例2

首先將黏土熟料、生黏土和鎂砂混合併攪拌均勻，隨後加入水玻璃，均勻攪拌直至沒有結塊為止，得到粘結劑。其中，水玻璃與黏土熟料、生黏土和鎂砂的混合質量比為100：50：8：1。然後將上述製備的粘結劑與長焰煤粉、消石灰粉混合攪拌15分鐘，得到混合物料。其中，長焰煤粉和消石灰粉的混合質量比為0.9：1.32，粘結劑的加入量為長焰煤粉和消石灰粉總質量的15wt％，接著將上述混合物料放入壓力為17mpa的對輥壓球機中進行成型處理，最後將成型所得的球團放於空氣中靜置2天時間，得到混合球團。所得的混合球團的冷態抗壓強度為780n，在1000攝氏度下熱解後混合球團的平均抗壓強度為560n。

實施例3

首先將矽質耐火土、硅藻土和氟矽酸鈉混合併攪拌均勻，隨後加入水玻璃，均勻攪拌直至沒有結塊為止，得到粘結劑。其中，水玻璃與矽質耐火土、硅藻土和氟矽酸鈉的混合質量比為100：60：10：2。然後將上述製備的粘結劑與長焰煤粉、消石灰粉混合攪拌10分鐘，得到混合物料。其中，長焰煤粉和消石灰粉的混合質量比為0.9：1.31，粘結劑的加入量為長焰煤粉和消石灰粉總質量的8wt％，接著將上述混合物料放入壓力為19mpa的對輥壓球機中進行成型處理，最後將成型所得的球團放於空氣中靜置1.5天時間，得到混合球團。所得的混合球團的冷態抗壓強度為850n，在1000攝氏度下熱解後混合球團的平均抗壓強度為535n。

在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特徵進行結合和組合。

儘管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。