本發(fā)明涉及一種高溫粘結(jié)劑，進(jìn)一步涉及高溫粘結(jié)劑的制備方法和用途，屬于粘結(jié)劑領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

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(chēng)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(chēng)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(mǎn)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。

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，亟待改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)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)抗壓強(qiáng)度很差的問(wèn)題，提供了一種新型的高溫粘結(jié)劑，可以有效提高毫無(wú)粘結(jié)性的長(zhǎng)焰煤與生石灰的混合球團(tuán)的高溫抗壓強(qiáng)度。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，本發(fā)明提供了長(zhǎng)焰煤與生石灰混合球團(tuán)成型用的高溫粘結(jié)劑，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)萃取液中加入橡膠粉、交聯(lián)劑、促進(jìn)劑和活性劑，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。

本發(fā)明中所述的粘結(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；

在本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施方案中，步驟(1)中所述的粉碎是將粘結(jié)性煤粉碎至粒度≤75μm。

在本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施方案中，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)按照為1:3～4的體積比組成；粘結(jié)性煤顆粒和CS₂/NMP混合溶劑的重量比為1:40～50。

在本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施方案中，步驟(3)中，所述橡膠粉、交聯(lián)劑、促進(jìn)劑和活性劑的重量比為：粘結(jié)性煤：橡膠粉：交聯(lián)劑：促進(jìn)劑：活性劑＝1：0.2～0.6：0.005～0.01：0.001～0.003:0.001～0.003。

本發(fā)明中所述橡膠粉優(yōu)選是未經(jīng)硫化的橡膠，其粒度優(yōu)選為≤75μm。所述交聯(lián)劑為硫磺或者有機(jī)硫載體，例如，有機(jī)硫載體是二硫化秋蘭姆及其衍生物、有機(jī)醇硫化合物等，其粒度≤75μm。

所述促進(jìn)劑優(yōu)選為醛胺類(lèi)促進(jìn)劑，例如，可以是氨基甲酸、二甲基二硫代氨基甲基鋅等。

所述活性劑優(yōu)選為氧化鋅。

在本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)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的條件下進(jìn)行反應(yīng)，所述的反應(yīng)時(shí)間為3～5小時(shí)。

在本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施方案中，步驟(5)中，所述殘留物烘干后水分控制在5％以下。

本發(fā)明更進(jìn)一步提供了所述的高溫粘結(jié)劑在提高長(zhǎng)焰煤與生石灰混合球團(tuán)高溫強(qiáng)度中的應(yīng)用，包括：(1)將長(zhǎng)焰煤、生石灰以及高溫粘結(jié)劑分別粉碎后按照1:0.9～1.2:0.05～0.15的質(zhì)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(tuán)；(3)將球團(tuán)進(jìn)行熱解，得到高強(qiáng)度的熱解后球團(tuán)。

優(yōu)選的，所述的長(zhǎng)焰煤的粘結(jié)指數(shù)為0。

在本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施方案中，上述應(yīng)用的步驟(1)中將長(zhǎng)焰煤、生石灰和高溫粘結(jié)劑粉碎至粒度≤150μm。

在本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施方案中，上述應(yīng)用的步驟(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)，熱解后球團(tuán)可直接送入電石爐內(nèi)進(jìn)行冶煉得到電石產(chǎn)品。

本發(fā)明用加入的CS₂/NMP有機(jī)溶劑將粘結(jié)性煤中的含有脂肪族結(jié)構(gòu)和含有2～3個(gè)芳環(huán)的酚、醇、醚類(lèi)結(jié)構(gòu)的物質(zhì)提取出來(lái)，將其中帶有芳環(huán)的大分子與線(xiàn)性橡膠進(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(mǎn)足入電石爐冶煉的要求。

本發(fā)明的主要有益效果包括：

(1)本發(fā)明以粘結(jié)煤為原料，通過(guò)加入CS₂/NMP有機(jī)溶劑將粘結(jié)性煤中的含有脂肪族結(jié)構(gòu)和含有2～3個(gè)芳環(huán)的酚、醇、醚類(lèi)結(jié)構(gòu)的物質(zhì)提取出來(lái)，將其中帶有芳環(huán)的大分子與線(xiàn)性橡膠進(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)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)生縮聚反應(yīng)，從而能夠大幅度提高長(zhǎng)焰煤與生石灰球團(tuán)的熱解后強(qiáng)度。

(2)粘結(jié)性煤和線(xiàn)性橡膠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)一步描述本發(fā)明，本發(fā)明的優(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)本發(fā)明的范圍構(gòu)成任何限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍下可以對(duì)本發(fā)明技術(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發(fā)明的保護(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和NMP體積比為1:3)進(jìn)行萃取(粘結(jié)性煤粉和CS₂/NMP混合溶劑的重量比例為1:40)，離心分離后得到萃取液，然后向萃取液中加入橡膠粉、交聯(lián)劑硫磺、促進(jìn)劑氨基甲酸和活性劑氧化鋅；橡膠粉的加入量為粘結(jié)性煤重量份的0.2，交聯(lián)劑硫磺的加入量為粘性煤重量份的0.005，促進(jìn)劑氨基甲酸為粘結(jié)性煤重量份的0.001，活性劑氧化鋅為粘結(jié)性煤重量份的0.002，充分混合均勻，然后在溫度120℃，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)、生石灰與該高溫粘結(jié)劑粉碎至粒度≤150μm；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(粒度≤75μm)中加入CS2/NMP混合溶劑(CS₂和NMP體積比為1:3.5)進(jìn)行萃取(粘結(jié)性煤粉和CS₂/NMP混合溶劑的重量比例為1:45)，離心分離后得到萃取液，然后向萃取液中加入橡膠粉、交聯(lián)劑二硫化秋蘭姆、促進(jìn)劑二甲基二硫代氨基甲基鋅和活性劑氧化鋅，橡膠粉的加入量為粘結(jié)性煤重量份的0.4，交聯(lián)劑二硫化秋蘭姆的加入量為粘性煤重量份的0.007，促進(jìn)劑二甲基二硫代氨基甲基鋅為粘結(jié)性煤重量份的0.002，活性劑氧化鋅為粘結(jié)性煤重量份的0.003，充分混合均勻，然后在溫度150℃，壓力0.2MPa下反應(yīng)4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，粘結(jié)指數(shù)大于50)、生石灰與該高溫粘結(jié)劑粉碎至粒度≤150μm；粉碎后的長(zhǎng)焰煤、生石灰、高溫粘結(jié)劑按照1:1.1:0.1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800℃的熱解爐內(nèi)進(jìn)行熱解處理，停留時(shí)間1.5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800N/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3

向粘結(jié)性煤粉中加入CS2/NMP混合溶劑(CS₂和NMP體積比為1:4)進(jìn)行萃取(粘結(jié)性煤粉和CS₂/NMP混合溶劑的重量比例為1:50)，離心分離后得到萃取液，然后向萃取液中加入橡膠粉、交聯(lián)劑硫磺、促進(jìn)劑氨基甲酸和活性劑氧化鋅，橡膠粉的加入量為粘結(jié)性煤重量份的0.6，交聯(lián)劑硫磺的加入量為粘性煤重量份的0.01，促進(jìn)劑氨基甲酸為粘結(jié)性煤重量份的0.003，活性劑氧化鋅為粘結(jié)性煤重量份的0.002，充分混合均勻，然后在溫度200℃，壓力0.3MPa下反應(yīng)5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)、生石灰與該高溫粘結(jié)劑粉碎；粉碎后的長(zhǎng)焰煤、生石灰、高溫粘結(jié)劑按照1:1.2:0.15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900℃的熱解爐內(nèi)進(jìn)行熱解處理，停留時(shí)間1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900N/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。

對(duì)比例1

將長(zhǎng)焰煤(粘結(jié)指數(shù)為0，粉碎至粒度≤150μm)、生石灰(粉碎至粒度≤150μm)按照1:1的重量比例進(jìn)行混合，待混合均勻后，通過(guò)高壓壓球機(jī)進(jìn)行壓球試驗(yàn)，球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度不低于500N/個(gè)，然后將球團(tuán)放入熱解爐內(nèi)，設(shè)定熱解終溫為900℃，停留時(shí)間為1小時(shí)，熱解后球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度低于200N/個(gè)，熱穩(wěn)定性低于40％，其強(qiáng)度無(wú)法滿(mǎn)足進(jìn)電石爐的要求。對(duì)比例2

將長(zhǎng)焰煤(粘結(jié)指數(shù)為0，粉碎至粒度≤150μm)、生石灰(粉碎至粒度≤150μm)、交聯(lián)劑硫磺、促進(jìn)劑氨基甲酸、活性劑氧化鋅按照1:1：0.01:0.003:0.003的重量比例進(jìn)行混合，待混合均勻后，通過(guò)高壓壓球機(jī)進(jìn)行壓球試驗(yàn)，球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度不低于500N/個(gè)，然后將球團(tuán)放入熱解爐內(nèi)，設(shè)定熱解終溫為900℃，停留時(shí)間為1小時(shí)，熱解后球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度低于200N/個(gè)，熱穩(wěn)定性低于40％，其強(qiáng)度無(wú)法滿(mǎn)足進(jìn)電石爐的要求。