[发明专利]一种粘结剂及基于该粘结剂的钙基工业粉体成型方法

说明书

技术领域

本发明属于煤制乙炔领域，尤其涉及一种粘结剂及基于该粘结剂的钙基工业粉体的成型方法。

背景技术

电石渣是煤制乙炔气工业过程中电石水解后产生的废渣。电石渣是已经处理过的工业废渣，目前累计堆存量已达1.3亿t，国内生产厂家大部分将电石渣就地堆放或填埋。随着国内PVC、PVA等化工产品规模的不断扩大，电石渣将越来越多。电石渣不仅占用了宝贵的土地资源，而且严重影响环境和人类健康，已成为社会一大公害。2009年我国电石渣产量为1800万吨，大量电石渣堆砌闲置，不仅造成了钙资源的浪费，也给周围环境保护带来了严重的压力。

目前电石渣的应用主要集中在水泥的制备以及烟气脱硫添加剂的制备，电石渣处理量有限，且无法从根本上解决电石渣的综合利用问题。因此只有将电石渣成型循环利用才能解决乙炔工业电石制备原料的缺乏以及堆积闲置等环境问题。

煤制乙炔生产工艺，首先是电石的生产，即由块煤或焦炭和块状的氧化钙，在电炉中高温生产电石，再由电石和水反应生产乙炔，因此块状的氧化钙是该工艺必须的原料。

目前在我国电石制乙炔产业中，块状氧化钙已经成了一些企业控制成本的关键环节。电石渣中含有85-95%的氢氧化钙，其经过煅烧则可以获得氧化钙。然而电石渣是一种粒度小于1mm的钙基粉体，因此在煅烧前必须成型，同时保证具有冷热强度和热稳定性，即满足煅烧后仍然保持一定的形状和强度，在电炉内能够达到天然块状氧化钙的工艺性能。

CN 101619251A涉及煤炭加工利用技术领域，是一种熔融还原炼铁用型煤粘结剂及应用。粘结剂由下述成分按重量份比例制成：CaO 1～10重量份、MgO 2～8重量份、SiO₂ 50～70重量份、A1₂O₃ 10～20重量份、煤沥青10～30重量份。使用方法是：将所述的型煤粘结剂与粉煤混合，外加水，常温下压制成型煤。

CN 101182171A公开了一种催化胶结电石渣砖，是以电石渣、无机细骨料为主要原料，加入适量的水，通过无机催化激活剂胶结制备而成。无机催化激活剂为活性金属氧化物和金属盐的混合物。所述的电石渣砖的制备方法，其具体步骤为：先将电石渣块球磨粉碎过筛后，按上述原料配方称取电石渣粉、无机细骨料和无机催化激活剂，经搅拌机混合均匀后，加入水，再搅拌混料后，装料入模成型自然养护，得到所需电石渣砖。

为了实现电石渣循环利用，则需要发明一种高性能粘结剂，以及配合该粘结剂成型的工艺条件，满足电石渣粉体成型的要求，即满足电石渣成型后的高温强度和热稳定性。工业粉体成型（造块工艺）是一项必不可少的加工过程，如型煤、球团矿，包括有粘结剂和无粘结剂成型工艺[CN 101619251A；CN 101798538A；CN 101812343A]，有粘结剂成型较为普遍，其中复合粘结剂成型后块料各项指标均能够满足工艺要求。在冶金和化工领域块料的热强度和热稳定性是一个重要指标，如气化型煤、竖炉气基还原球团矿等[CN 102121065A；CN102021323A；CN101956066A]。

发明内容

本发明的主要目的在于为煤制乙炔生产工艺提供电石渣循环利用途径。本发明的特殊性在于其加入一定量不影响后续工艺的无机物，通过激发部分原料和固化剂，利用化学合成方法，使得粉料逐步形成耐热成分的包覆结构，配合适当的成型工艺，使块料的热强度和热稳定大大提高，添加一定量的无机黏结剂是提高块料的热强度和热稳定性的关键。

电石渣成型工艺流程如下：将电石渣与固化剂混合均匀，利用喷雾或流体计量设备将一定浓度酸或碱的溶液加入固体粉料中，充分搅拌后，利用磨具或成型机压制成型，干燥获得成品块料。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的目的之一在于提供一种粘结剂，所述粘结剂是将无机酸或碱与水以1:5～1:40的质量比混合后得到。

本发明所述无机酸或碱与水的质量比可选择1:5.05～1:39，1:8～1:32，1:12～1:25，1:15～1:20等，优选为1:10～1:15，进一步优选1:10。

本发明所述无机酸包括盐酸、硝酸、磷酸、硫酸或氢氟酸中的一种或至少两种的混合物，例如盐酸，磷酸，硝酸和磷酸的混合物，盐酸、硝酸和氢氟酸的混合物等，进一步优选盐酸和/或硫酸。本领域技术人员能够获知的其他无机酸均可用于本发明。