[发明专利]一种以兰炭末为主要原料的型焦及制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及兰炭末成型技术领域，尤其涉及一种以兰炭末为主要原料的型焦，还涉及所述型焦的制备方法和应用。

背景技术

兰炭，又称半焦，是利用神府、榆林、东胜煤田盛产的优质侏罗精煤块低温干馏获得的新型炭素材料。兰炭具有固定炭高、比电阻率高、化学活性高、灰分低、硫低、磷低、水分低等“三高四低”的优点，逐步取代冶金焦而广泛运用于生产金属硅、铁合金、硅铁、硅锰、化肥、电石等高耗能产品的生产。

中国是兰炭生产的大国，又是兰炭使用的大国，不同的工业领域对兰炭指标的评定也有其相应的标准。一般地，其固定碳>82％，挥发份<4％，灰分<6％，硫<0.3％，水份<10％，比电阻>3500μΩM，粒度15-25mm、最大不超过30mm。但是，兰炭的强度和抗碎性较差，在运输、使用的过程中会产生一定的兰炭末(占兰炭整个比例的6％左右)，使得兰炭的使用性能大大降低，不能用于化工、冶炼、造气等行业，往往只能用于的电煤或者民用低等级燃料，既浪费了资源又降低了经济效益。

为了将兰炭末成型回用到冶金、电石领域，目前市场上一般采用无机粘结剂、有机粘结剂或者复合粘结剂制备型焦。但是，无机粘结剂制备的型焦存在低温机械强度差、灰分高、成型率低等问题；有机粘结剂制备的型焦又存在耐热性差、加工复杂等问题；复合粘结剂制备的型焦存在价格昂贵、工艺复杂、普适性不强的问题，严重限制了兰炭末成型技术在工业生产的应用。

所以，提供一种可回用于冶金、电石领域的高品质型焦具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷和不足，提供一种以兰炭末为主要原料的型焦，该型焦的制备使用特定的高温粘结剂，既可以有效解决单独使用无机粘结剂或有机粘结剂存在的问题，又具有加工成本低，工艺简单，普适性好的优点；同时，制备得到的型焦性能优异，可回用于冶金、电石等领域，减少了资源浪费，降低了企业成本，具有良好的经济效益。

为了实现上述目的，本发明的技术方案之一是：一种以兰炭末为主要原料的型焦，所述型焦由包括如下重量份的原料制备而成：

其中，按重量百分比计，每100％所述高温粘结剂中含有20％-50％的有机粘结剂，40-60％的无机粘结剂，5-10％的湿润剂，5-10％的交联剂。

其中，所述兰炭末指的是固定碳含量＞80％，灰分＜15％，粒径＜2mm的兰炭粉末。

优选地，每100％所述高温粘结剂中含有35％-45％的有机粘结剂，45％-50％的无机粘结剂，5％-10％的湿润剂，5％-10％的交联剂。

在一种具体的实施方式中，每100％所述高温粘结剂中含有40％的有机粘结剂，45％的无机粘结剂，5％的湿润剂，10％的交联剂。

在另一种具体的实施方式中，每100％所述高温粘结剂中含有40％的有机粘结剂，50％的无机粘结剂，5％的湿润剂，5％的交联剂。

其中，通过渗透剂的有效渗透，可增强高温粘结剂与兰炭末内表面的有效接触，提高型焦机械强度。优选地，所述渗透剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺基甜菜碱、烷基二甲基甜菜碱中的一种或者多种。

本发明所述的高温粘结剂由有机粘结剂、无机粘结剂、湿润剂和交联剂组成，其中，湿润剂能够使粘结剂、水和兰炭末混合均匀，有助于提高型焦的成型和使用性能；交联剂可与高温粘结剂的有效组分发生化学反应，有助于提高型焦的机械强度。本发明所述的高温粘结剂能够耐受1100℃以上的高温，使得到的型焦具有高温使用不粉不散的特点。

优选地，所述有机粘结剂选自酚醛树脂、聚乙烯醇、白糊精、羟基纤维素、木质纤维中的一种或者多种。

当采用两种物质作为有机粘结剂组分时，例如可采用重量比为1:1的酚醛树脂和羟基纤维素、或者重量比为1:1的聚乙烯醇和羟基纤维素、或者重量比为1:3的聚乙烯醇和白糊精，或者重量比为1:3的聚乙烯醇和木质纤维。

当采用三种物质作为有机粘结剂时，例如可采用重量比为1:2:1的羟基纤维素、白糊精和木质纤维素，或者重量比为1:2:1的聚乙烯醇、羟基纤维素和木质纤维。

其中，所述酚醛树脂可采用普通市售的高粘度酚醛树脂，所述聚乙烯醇可采用普通市售的高粘度聚乙烯醇。

所述羟基纤维素可采用普通市售产品，优选采用羟甲基乙基纤维素，羟甲基丙基纤维素中的一种或两种。

优选地，所述无机粘结剂选自膨润土、高岭土、活性白土、硼砂中的一种或者多种。