本發(fā)明公開了用于型煤的粘合劑。具體地，本發(fā)明公開了包括具有一定粘度范圍的纖維素醚的化合物的用于型煤的粘合劑。
背景技術(shù)：
鋼鐵制造工藝可以分類為：通過將鐵礦石和煤裝入鼓風(fēng)爐生產(chǎn)鐵水的煉鐵工藝，通過去除包含在鐵水中的雜質(zhì)生產(chǎn)高純度鋼水的煉鋼工藝，從液態(tài)的鋼水生產(chǎn)諸如固相板坯的半成品的鑄造工藝，以及通過加工諸如板坯的半成品來生產(chǎn)成品鋼產(chǎn)品的軋制工藝。
在新的鋼鐵制造工藝FINEX(粉礦還原工藝)和COREX(熔融還原工藝)中，將初始狀態(tài)的煙煤裝入熔化爐中，而不是像在常規(guī)鋼鐵制造工藝中將煙煤加工成焦炭。
粒徑大于8mm的煙煤無需任何特殊處理可以立即使用；然而，具有8mm或以下的粒徑的煙煤的使用會(huì)受到諸如操作期間產(chǎn)生粉塵的原因的限制。因此，具有8mm或以下的粒徑的煙煤可以在加工成具有特定粒徑的型煤后使用。
當(dāng)將具有這種小粒徑的煙煤加工成型煤時(shí)，常規(guī)地主要使用糖蜜作為粘合劑。然而，當(dāng)使用糖蜜作為粘合劑時(shí)，會(huì)出現(xiàn)如下各種缺點(diǎn)。
首先，當(dāng)使用糖蜜作為粘合劑時(shí)，由于最終產(chǎn)生的型煤的強(qiáng)度弱，必須另外使用強(qiáng)度增強(qiáng)劑(例如生石灰、膨潤土或其混合物)，以增強(qiáng)型煤的強(qiáng)度。
其次，在操作時(shí)會(huì)產(chǎn)生源自糖蜜的惡臭。
另外，由于糖蜜具有粘性液體的形狀，并且其粘度隨著溫度降低而增加，因此存在的問題是在儲(chǔ)存、運(yùn)輸和噴霧期間糖蜜附著到儲(chǔ)罐、管道和噴嘴。因此，需要設(shè)備(例如高壓泵和加熱設(shè)備)以防止這樣的問題。因此，當(dāng)使用糖蜜作為粘合劑時(shí)，型煤的制造工藝變得復(fù)雜。
而且，由于糖蜜來源于天然材料，其粘度根據(jù)供應(yīng)來源、供應(yīng)商和供應(yīng)時(shí)間而會(huì)是不恒定的，使得難以保持型煤的質(zhì)量始終如一。
另外，由于糖蜜是液體并且具有低密度，糖蜜必須大量使用，因此，存在的缺點(diǎn)是需要大容量的儲(chǔ)存設(shè)備，并且運(yùn)輸?shù)呢浳锪亢拖嚓P(guān)的運(yùn)輸成本增加。
另外，存在的缺點(diǎn)是糖蜜的供應(yīng)和價(jià)格不穩(wěn)定。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
技術(shù)問題
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式，提供一種用于型煤的粘合劑，其包括至少一種具有一定粘度范圍并且選自由烷基纖維素、羥烷基纖維素和羥烷基烷基纖維素構(gòu)成的組的基于纖維素醚的化合物。
技術(shù)方案
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于型煤的粘合劑，包括至少一種粘度在1,000cps至80,000cps范圍內(nèi)，并且選自由烷基纖維素、羥烷基纖維素和羥烷基烷基纖維素構(gòu)成的組的基于纖維素醚的化合物。
用于型煤的粘合劑可以通過將粉煤粘合來制備型煤。
粉煤可以是具有8mm或更小的粒徑，特別是4mm或更小的粒徑的煙煤。
基于纖維素醚的化合物可以包括選自由甲基纖維素(MC)、羥乙基纖維素(HEC)、羥丙基纖維素(HPC)、羥丙基甲基纖維素(HPMC)和羥乙基甲基纖維素(HEMC)構(gòu)成的組中的至少一種材料。
MC可以具有18重量％至32重量％范圍內(nèi)的甲基取代度，HEC可以具有20重量％至80重量％范圍內(nèi)的羥乙基取代度，HPC可以具有在20重量％至80重量％范圍內(nèi)的羥丙基取代度，HPMC可以具有在18重量％至32重量％范圍內(nèi)的甲基取代度和在2重量％至14重量％范圍內(nèi)的羥丙基取代度，以及HEMC可以具有在18重量％至32重量％范圍內(nèi)的甲基取代度和在2重量％至14重量％范圍內(nèi)的羥乙基取代度。
基于100重量份的粉煤，基于纖維素醚的化合物的用量可以為0.01重量份至15.0重量份。
基于100重量份的基于纖維素醚的化合物，用于型煤的粘合劑可以還包括大于0至10,000重量份范圍內(nèi)的另外的粘合劑。
另外的粘合劑可以包括選自由糖蜜、玉米淀粉、小麥淀粉、馬鈴薯淀粉、聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酰胺(PAM)、蔗糖、液體葡萄糖、阿拉伯樹膠、黃蓍膠、明膠、海藻酸、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚丙烯酸鈉、聚乙烯基甲基醚(PLM)、海藻酸、瀝青質(zhì)(asphalt)、瀝青(bitumen)、酪蛋白、環(huán)氧樹脂、柏油(pitch)、聚酰胺、聚氨酯和聚乙烯醇縮醛構(gòu)成的組中的至少一種材料。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的用于型煤的粘合劑包括具有一定粘度范圍的基于纖維素醚的化合物。因此，可以減少所用粘合劑的總量(在用于粘合劑的糖蜜為100％的情況下，可以減少至使用的糖蜜的量的1/10的程度)，可以不需要使用另外的強(qiáng)度增強(qiáng)劑，可以簡化型煤的制造工藝，并且與糖蜜相比可以制造可以保持穩(wěn)定的供應(yīng)和價(jià)格的高強(qiáng)度型煤。
此外，包括基于纖維素醚的化合物的用于型煤的粘合劑是無色無味的，沒有產(chǎn)生臭味，從而改善了操作環(huán)境。
具體實(shí)施方式
在下文中，將詳細(xì)地描述根據(jù)示例性實(shí)施方式的用于型煤的粘合劑。根據(jù)示例性實(shí)施方式的用于型煤的粘合劑包括至少一種粘度在1,000至80,000厘泊(cps)或mPa·s范圍內(nèi)，并且選自由烷基纖維素、羥烷基纖維素和羥烷基烷基纖維素構(gòu)成的組的纖維素醚的化合物。
在本說明書中，術(shù)語“基于纖維素醚的化合物的粘度”是通過使用Brookfield公司的DV-Ⅱ+Pro(spindle HA)測量的粘度，表示具有2重量％濃度的基于纖維素醚的化合物水溶液在20±0.1℃的粘度。
當(dāng)基于纖維素醚的化合物的粘度小于1,000cps時(shí)，含有基于纖維素醚的化合物的溶液(例如水溶液)的粘度會(huì)顯著地低，導(dǎo)致基于纖維素醚的化合物針對粉煤的粘合強(qiáng)度降低。當(dāng)基于纖維素醚的化合物的粘度大于80,000cps時(shí)，基于纖維素醚的化合物的分子量較高而使得水溶性降低，導(dǎo)致不能充分地發(fā)揮基于纖維素醚的化合物針對粉煤的粘合強(qiáng)度。
基于纖維素醚的化合物的粘度可以為例如2,000cps至70,000cps，例如6,000cps至60,000cps，例如7,000cps至50,000cps，例如8,000cps至40,000cps，例如9,000cps至30,000cps，以及，例如10,000cps至20,000cps。
用于型煤的粘合劑可以是通過將粉煤粘合來制備型煤。在本說明書中，術(shù)語“粉煤”是指具有8mm或以下的粒徑的煤。
粉煤可以是煙煤。在本說明書中，術(shù)語“煙煤”是指相對軟且包含稱為“瀝青”的焦油型材料的煤。
粉煤可以具有4mm或以下的粒徑。當(dāng)粉煤的粒徑為4mm或以下時(shí)，在型煤的制造過程中可以防止由于施加的壓力而導(dǎo)致的粉煤破裂。這樣，當(dāng)粉煤的粒徑為4mm或以下時(shí)，最終形成的型煤可以保持高強(qiáng)度。
基于纖維素醚的化合物可以起到將粉煤的顆粒粘合在一起的作用。
基于纖維素醚的化合物不僅可以容易地溶解在水中，并且當(dāng)通過噴嘴噴射處于水溶液狀態(tài)的基于纖維素醚的化合物時(shí)，基于纖維素醚的化合物不沉積在噴嘴的內(nèi)表面使得其不阻塞噴嘴孔口。此外，由于基于纖維素醚的化合物以單獨(dú)或與粉煤混合的方式以固相粉末形式儲(chǔ)存和運(yùn)輸，并在最終使用階段與水混合，故可以實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)存設(shè)備的小型化和簡化以及運(yùn)輸設(shè)備的簡化。另外，即使基于纖維素醚的化合物的量比糖蜜的量少，基于纖維素醚的化合物也可以具有與糖蜜相同的粘合效果，從而降低材料成本。而且，當(dāng)使用基于纖維素醚的化合物時(shí)，即使不使用強(qiáng)度增強(qiáng)劑也可以獲得具有優(yōu)異強(qiáng)度的型煤。
基于纖維素醚的化合物可以不包括羧甲基纖維素(CMC)。如果基于纖維素醚的化合物包含CMC，則使用包含用于型煤的粘合劑的型煤成型組合物制備的型煤的強(qiáng)度會(huì)降低。
基于纖維素醚的化合物可以包括選自由甲基纖維素(MC)、羥乙基纖維素(HEC)、羥丙基纖維素(HPC)、羥丙基甲基纖維素(HPMC)和羥乙基甲基纖維素(HEMC)構(gòu)成的組中的至少一種材料。
MC可以具有18重量％至32重量％范圍內(nèi)的甲基取代度，HEC可以具有20重量％至80重量％范圍內(nèi)的羥乙基取代度，HPC可以具有在20重量％至80重量％范圍內(nèi)的羥丙基取代度，HPMC可以具有在18重量％至32重量％范圍內(nèi)的甲基取代度和在2重量％至14重量％范圍內(nèi)的羥丙基取代度，以及HEMC可以具有在18重量％至32重量％范圍內(nèi)的甲基取代度和在2重量％至14重量％范圍內(nèi)的羥乙基取代度。
基于100重量份的粉煤，基于纖維素醚的化合物的用量可以為0.01重量份至15.0重量份。當(dāng)使用在上述范圍內(nèi)的基于纖維素醚的化合物時(shí)，即使與糖蜜相比，基于纖維素醚的化合物的添加量少，也可以獲得高強(qiáng)度的型煤。
基于100重量份的基于纖維素醚的化合物，用于型煤的粘合劑可以進(jìn)一步包含大于0至10,000重量份范圍內(nèi)的另外的粘合劑。當(dāng)另外的粘合劑的量在上述范圍內(nèi)時(shí)，可以通過減少所用基于纖維素醚的化合物的量來降低用于型煤的粘合劑的制造成本，可以增大包含用于型煤的粘合劑的型煤成型組合物的干燥速度，且可以減少粉塵的產(chǎn)生，并且可以獲得具有改善強(qiáng)度的型煤。
另外的粘合劑可以包括選自由糖蜜、玉米淀粉、小麥淀粉、馬鈴薯淀粉、聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酰胺(PAM)、蔗糖、液體葡萄糖、阿拉伯樹膠、黃蓍膠、明膠、海藻酸、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚丙烯酸鈉、聚乙烯基甲基醚(PLM)、海藻酸、瀝青質(zhì)(asphalt)、瀝青(bitumen)、酪蛋白、環(huán)氧樹脂、柏油(pitch)、聚酰胺、聚氨酯和聚乙烯醇縮醛構(gòu)成的組中的至少一種材料。
用于型煤的粘合劑可以提供一種具有改善強(qiáng)度的型煤，即使不包括強(qiáng)度增強(qiáng)劑，該強(qiáng)度增強(qiáng)劑例如是生石灰、膨潤土、或可以改善型煤強(qiáng)度的其它材料。
根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式，提供通過使用用于型煤的粘合劑制備的型煤。
當(dāng)使用用于型煤的粘合劑制備型煤時(shí)，基于100重量份的粉煤，可以使用大于0至15.0重量份范圍內(nèi)的水。當(dāng)水的量在上述范圍內(nèi)時(shí)，可以獲得易于處理并具有均勻組成的型煤成型組合物，并且可以防止型煤成型過程中型煤成型組合物的一些組分對鑄模機(jī)表面的粘附現(xiàn)象。
使用用于型煤的粘合劑制備的型煤不是用于焦炭生產(chǎn)工藝，而是用作FINEX工藝和COREX工藝中的熱源。相應(yīng)地，所制備的型煤具有熱效率高、干燥速度快的優(yōu)點(diǎn)。
使用用于型煤的粘合劑制備型煤的方法如下。即，可以將用于型煤的粘合劑、粉煤和水混合，制備型煤成型組合物，然后可以將所制備的型煤成型組合物注入到模具中，并且施加預(yù)先規(guī)定的壓力以制備型煤。
本發(fā)明的用于型煤的粘合劑，即使不包含強(qiáng)度增強(qiáng)劑，也可以提供強(qiáng)度改善的用于型煤的粘合劑。
在下文中，結(jié)合實(shí)施例將更加詳細(xì)地描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明不限于此。
實(shí)施例
實(shí)施例1至9以及比較實(shí)施例1至4
(制備包含用于型煤的粘合劑的型煤成型組合物)
將粉煤(可從SK Networks Co.，Ltd獲得，粒徑：0.1至5mm)、和可選的羥丙基甲基纖維素、羧甲基纖維素(CMC)(可從Ashland Co.，Ltd獲得，AQUALONTM，粘度：6,000cps)、糖蜜(可從Kcchem Co.,Ltd獲得，固體含量：77.2重量％，總重量當(dāng)量：49.3重量％)、生石灰(可從Chungmoo Chemical Co.,Ltd獲得，CaO含量：70重量％或以上，粉體的細(xì)度：其95重量％通過170目(89μm)篩)根據(jù)表1所列的組成和用量混合，從而獲得第一組合物。然后，向第一組合物中加入蒸餾水以獲得型煤成型組合物。各實(shí)施例和比較實(shí)施例中使用的成分的量在表1中示出。
(型煤的制備)
使用壓塊機(jī)(可從Jeil Machinery Co.,Ltd獲得，JCB250T)通過70kN的負(fù)荷將制備的型煤成型組合物壓縮成型以制備五十塊型煤，隨后選擇除開始和結(jié)束時(shí)制備的二十塊型煤外的三十塊型煤。每塊制備的型煤的重量為5g至10g。
【表1】
HPMC 1：三星精密化學(xué)株式會(huì)社(Samsung Fine Chemicals Co.,Ltd)，HPMC(PMC-60U)，粘度：60,000cps，甲基取代度：23.2重量％，且羥丙基取代度：8.8重量％
HPMC 2：三星精密化學(xué)株式會(huì)社，HPMC(PMC-40H)，粘度：4,000cps，甲基取代度：28.6重量％，且羥丙基取代度：6.1重量％
HPMC 3：三星精密化學(xué)株式會(huì)社，HPMC，粘度：80,000cps，甲基取代度：22.8重量％，且羥丙基取代度：9.1重量％
HPMC 4：三星精密化學(xué)株式會(huì)社，HPMC，粘度：500cps，甲基取代度：26.4重量％，且羥丙基取代度：8.2重量％
HPMC 5：三星精密化學(xué)株式會(huì)社，HPMC，粘度：85,000cps，甲基取代度：22.6重量％，且羥丙基取代度：9.2重量％
CMC：Ashland Co.,Ltd,AQUALONTM,且粘度：6,000cps
評估實(shí)施例
評估實(shí)施例1
按以下評估實(shí)施例1至9以及比較實(shí)施例1至4制備的型煤的沖擊強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度。其結(jié)果在表2中示出。
(沖擊強(qiáng)度評估)
將充填有沙子的長方體托盤(總重量：0.5kg)從十塊型煤上方50cm的高度處朝向這十塊型煤跌落。在剩余的二十塊型煤上，每次十塊型煤，重復(fù)另外兩次跌落試驗(yàn)。然后，將殘留的型煤中尺寸為10mm或以上的顆粒的總重量通過相對于在跌落試驗(yàn)之前的型煤的總重量的百分?jǐn)?shù)來表示，且該值被認(rèn)定為沖擊強(qiáng)度。這里，獲得的較高的值表示較高的沖擊強(qiáng)度。沖擊強(qiáng)度是用于確定當(dāng)型煤通過傳送帶輸送時(shí)由于若干次跌落造成的損失率的參考。
(抗壓強(qiáng)度評估)
當(dāng)型煤在通用試驗(yàn)機(jī)(可從Shin Gang Precision IND.Co.,Ltd獲得，AD-通用試驗(yàn)機(jī)-kN)中以5mm/min的速率壓縮時(shí)，測量型煤的最大強(qiáng)度。將測量值記錄為壓縮強(qiáng)度。壓縮強(qiáng)度是用于確定當(dāng)型煤儲(chǔ)存在儲(chǔ)存罐中時(shí)由型煤自身重量引起的損壞率的參考。
【表2】
參照表2，可以發(fā)現(xiàn)：實(shí)施例1至9中制備的相應(yīng)的型煤比比較實(shí)施例1至4中制備的型煤具有更大的沖擊強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度。
盡管已經(jīng)參照其示例性實(shí)施方式具體示出和描述了本發(fā)明的構(gòu)思，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)理解，可以在其中進(jìn)行各種形式和細(xì)節(jié)上的變化。因此，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求的技術(shù)思想限定。