焦炭粉冷固成型用粘结剂的研制.docx

焦炭粉冷固成型用粘结剂的研制胡慧萍1黄可龙1潘春跃1周为祯1湖南长沙湖南长沙徐经沧2410083;410083)(1中南工业大学化学化工学院2中南工业大学矿物工程学院【摘要】探讨了聚丙烯酰胺、葡萄糖、高岭土、AlCl3、腐植酸钠、水溶性苯酚—甲醛树脂和自制的水溶性树脂A(简称为树脂A)等对水玻璃改性的影响。结果表明,树脂A使焦炭粉冷固成型的球团的生球和干球强度明显提高。并确定了其较佳配方:水与水玻璃的重量比为4∶6,其总用量为16%(占干焦炭粉的重量百分比);树脂A用量为0124%(占干焦炭粉的重量百分比)。在此较佳条件下,所制球团的生球和干球强度,与用未改性水玻璃(其中水与水玻璃的重量比为3∶7,其总用量为16%(占干焦炭粉的重量百分比)所制球团的生球和干球强度,几乎相等,但前者球团的耐水性以及耐热性有明显提高。【关键词】水玻璃改性粘结剂【中图分类号】TQ3141246焦炭粉【文献标识码】A焦炭是炼铁工业的主要燃料,但焦炭易碎,有大量廉价的焦炭粉存在。而炼铁燃料中焦炭粉的含量高,势必影响炼铁时炉内的透气性,因此有必要对焦炭粉进行造块。对焦炭粉,目前只能用压团法对其进行冷固成型,其中技术关键是成型粘结剂的研制。常用的粘结剂有1:无机粘结剂,如消石灰、波特兰水泥与膨润土,只使焦炭粉球团的生球强度达到使用要求,干球强度达不到使用要求;工业废料,如亚硫酸纸浆废液,因其中含有硫,对炼铁造成危害,一般不用;纯有机粘结剂的价格昂贵,一般也不用。而水玻璃资源丰富,价格低廉,我们将其用于焦炭粉的冷固成型时发现:当其用量低时,生球和干球强度达不到使用要求,当其用量高时,则生球和干球强度均能满足使用要求。但是,如果焦炭粉球团中水玻璃含量过高,势必导致该球团的成本增加以及焦炭粉球团的灰份过高。因此有必要对水玻璃进行改性。本文探讨了聚丙烯酰胺、葡萄糖、高岭土、AlCl3、腐植酸钠、水溶性苯酚—甲醛树脂和自制的水溶性树脂A(简称为树脂A)等对水玻璃改性的影响。结果表明,树脂A使焦炭粉冷固成型的球团的生球和干球强度明显提高。并确定了其较佳配方,初步探讨了改性机理。而这方面的工作未见文献报道。1实验部分111主要原料及仪器焦炭粉:中南工业大学提供,过5mm筛,得-5mm焦炭粉,烘干至恒重,备用;水玻璃:长沙水玻璃厂生产,模数为313,波美度为40Be;聚丙烯酰胺:进口分装,平均分子量为3000000;水溶性苯酚—甲醛树脂,参照文献2制备;树脂A:自制,其制法如下:往带有搅拌器、回流冷凝管等的三颈瓶中,加入110g对苯二酚(1mol),89g37%甲醛溶液(约111mol)以及适量的催化剂—碱,于85～95℃下反应约015h,即制得水溶性树脂A;腐植酸钠和高岭土:工业品,由中南工业大学提供;葡萄糖:化学纯,东北制药厂;NaHCO3和AlCl3:分析纯,天津耀华化工厂制。[收稿日期]1999-11-12[作者简介]胡慧萍(1969—),女,湖南双峰人,中南工业大学化学化工学院讲师,博士生,从事有机高分子材料方面研究和教学工作。第2卷第1期胡慧萍黄可龙等焦炭粉冷固成型用粘结剂的研制·11·FN202—2型电热干燥箱,长沙仪器仪表厂生产,用于干燥生球;DLY—10A型万能材料试验机,长春材料试验机厂,用于球团压制;LJ—1000型拉力试验机,广州材料试验机厂生产,用于测定抗压强度;马弗炉,测定热性能。112实验操作11211焦炭粉冷固成型的工艺流程为了便于实验配料操作,焦炭粉冷固成型的工艺流程图如下:焦炭粉→配料→混料→堆沤→压团→生球→干燥→干球→干球性能检测↑↑↓改性剂水与水玻璃11212焦炭粉冷固成型工艺参数的选择本实验对焦炭粉冷固成型工艺,选择如下工艺参数:堆沤时间:015～1h;压团时间:20min;成型压力:35MPa;生球干燥温度:100℃;生球干燥时间:2h;水与水玻璃总用量占干焦炭粉的重量百分比为16%。11213球团的性能检测(1)生球与干球落下强度的测定生球和干球分别于015m和1m高处落下,直到所实验的球碎裂,分别记下落下的次数,平行实验5次,取落下次数的平均值,即为其落下强度。(2)耐热性试验让干球在马弗炉中850～900℃下保温10min,冷却,按干球测定其落下强度和抗压强度。(3)耐水性试验让干球在常温水中浸泡72h,取出,按干球测定其落下强度和抗压强度。2结果与讨论211水与水玻璃的配比对球团性能的影响保持水与水玻璃的总重量不变,考察不同的水与水玻璃配比对球团性能的影响。结果见表1。水与水玻璃配比与球团性能的关系表1水与水玻璃配比/重量比生球落下强度/次生球抗压强度/MPa干球落下强度/次干球抗压强度/MPa50+50+2∶83∶721621201320126711351414表示大于50次。