兰炭末制备冶金型焦的粘结剂初步研究

2017-05-30 10:48:04蒋绪侯党社孙磊杨磊
现代盐化工 2017年3期
关键词:粘结剂

蒋绪 侯党社 孙磊 杨磊

摘要:文章以小于6 mm的废弃兰炭末为原料加粘结剂制备冶金型焦,分别研究了添加无机和有机粘结剂对成品的影响,并通过复配,得出了一种性能优良的复合粘结剂,制备出的型焦冷态、热态抗压强度分别为7.26 Mpa和4.04 Mpa,成品还具有优良的防水功能。

关键词:兰炭末;型焦;粘结剂

0引言

兰炭是我国晋陕蒙宁地区的侏罗纪煤经中(低)温干馏工艺生产的具有低灰、低硫、低磷、高固定碳、高电阻及高化学活性的固体炭质材料,广泛应用于电石、铁合金、气化、高炉喷吹等工业领域。近年来,兰炭产量由80年代初的不足100万吨,增加至近年的500多万吨,预计一段时期内仍将保持递增之势。在兰炭的生产、储存、运输过程中,会产生粒度小于6 mm兰炭末,这部分材料不仅利用经济效益低,而且大量堆积或直接燃烧更会造成粉尘、雾霾等更严重的环境污染,对这部分材料的有效利用具有重要的现实意义。

焦粉成型能力极差,常温几乎不能成型,必须选择性能良好的粘结剂与之充分混合。废弃焦粉成型技术是在机械力的作用下发挥粘结剂的粘合力,使焦粉粒子与粘合剂形成紧密接触,经混合、控料、压密、成型、干燥、共炭化,在焦粉颗粒表面以及颗粒缝隙内形成大量的凝胶体和各种形态的晶体结构,形成较大体积的型焦。型焦除了应具备其在储运和应用过程中所要求的机械强度外,如果需要远距离运输或长期储存,产品还必须具备一定的耐水性能。因此,开发一种优良的粘结剂是型焦工业的关键。文章从粒度小于6 mm的兰炭末出发,选择不同种类的粘结剂,分析其粘结效果和对成品的影响,并合理复配,优化其粘结性能,得出最佳粘结剂配方。

1实验部分

1.1原料

实验所用的兰炭末由陕西某兰炭企业提供,工业分析如表1所示。

1.2试剂仪器

试剂:石灰、石膏、膨润土、水玻璃、聚乙烯醇、淀粉、焦油渣。按要求分别配置1 mol/L水玻璃和10%聚乙烯醇溶液。仪器:电热恒温鼓风干燥箱(HG-9070A),电子天平(YP3001),电子万用炉,WDW-300D电子万能试验机和自制磨具。

1.3实验方法

将兰炭末和一定比例的粘结剂充分混合,搅拌均匀后加入自制磨具,再在电子万能试验机上用50 MPa压力压制成型,脱模后干燥得成品。成品型焦呈圆柱形,直径25 mm,高约23mm,均重为20 g。

1.4测试方法

式样的工业分析按照國标GBT212-2008进行;式样的抗压强度分为冷态抗压强度和热态抗压强度。冷态抗压强度:将试样放在WDW-300D电子万能试验机载物台上,然后缓缓施加压力,直到型焦发生破裂,记录瞬时压力;热态抗压强度:将成品放入装满沙子的坩埚内,在电子万用炉中以850℃下保温2 h,取出冷却至室温后进行上述测试。式样的耐水性用在水中浸泡24 h后再干燥的式样的冷态抗压强度表征。

2结果与讨论

2.1单一粘结剂选择

在20 g兰炭粉末中,分别加入8%(质量比)不同种类的粘结剂,结果如表2所示。

由表2可知,使用不同的粘结剂,成品冷热强度和耐水性差异巨大。使用膨润土、生石灰、石膏等无机类粘结剂时成品有着优秀的冷热强度,但材料灰分会明显增加,而且产品耐水性差;使用淀粉、聚乙烯醇、煤焦油等有机类粘结剂时,冷态强度较高,最高可达9.62 MPa,耐水性能较好,且不会增加额外的灰分,但是经高温加热后粘结剂分解,材料强度损失严重。

2.2复合粘结剂选择

根据不同粘结剂对兰炭末的粘结效果,用不同质量分数对粘结剂进行复配,增强材料强度。实验方案及结果如表3所不。

从表3可知,两种粘结剂组合成的复合粘结剂可以综合二者的优点,显著提升成品的综合性能。配方4中,采用8%聚乙烯醇和7%水玻璃配合时,成品冷热强度均较好,强度分别为7.26 Mpa和4.04 Mpa,经耐水实验后强度损失不大,仅降至5.246 Mpa,且不会增加过多的灰分,所以选复合粘结剂为8%聚乙烯醇和7%水玻璃时,成品效果最佳。

3结语

不同的粘结剂对成品的冷态、热态强度影响明显,为了兼顾粘结剂的优点,提升成品综合性能,对粘结剂进行了复配,使用8%聚乙烯醇和7%水玻璃时,成品效果最佳。

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