型煤制造技术

本发明专利技术公开了一种型煤，所述型煤包含：(1)颗粒材料；和(2)粘结剂，所述粘结剂包含(a)至少部分皂化的聚乙烯醇(PVA)和(b)碱金属烷基硅醇盐或聚烷基硅酸；所述颗粒材料选自含碳材料，金属，金属矿石，矿石废料或其混合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】型煤
本专利技术涉及型煤的生产，例如由煤，金属或金属矿石生产型煤。通常，型煤通过粉末材料并使用粘结剂制成，其中粘结剂如至少部分皂化的聚乙烯醇(PVA)和碱金属烷基硅醇盐或聚烷基硅酸；甲醛树脂，聚丙烯酰胺和苯乙烯丙烯酸乳液。虽然通常型煤是冷压固化的，但其仍能在高炉中使用。
技术介绍
世界上有相当大量的粉末矿物。这些废料来自采矿制造业和发电过程，是能源或金属制造的巨大潜在资源。这种粉末材料的一个潜在问题就是它们极难以粉末形式运输。例如，粉末形式的煤粉存在潜在的爆炸危险。这些材料还存在其他问题。例如，如果仅仅简单将粉末材料加入到燃烧室，如炉窑或直接还原铁(DRI)中，这将会导致材料在到达燃烧室或燃烧炉的最佳部分之前被消耗。因此，需要将粉末材料粘结在一起以使其成功地被运输或在例如高炉中被利用。例如，DE3335241公开了皂化PVA与糖浆组合已被用于协助生产含有碳酸钙的煤和焦炭型煤。EP0252332公开了PVA的其他添加剂(如淀粉)。US4,586,936和EP0284252还公开了利用PVA作为粘结剂的其它变式。另外，已知这些粉末材料还可以使用其他粘结剂，例如硅酸钠(US4,169,711)。其中这种硅酸盐的使用浓度可高达30wt.％。金属型煤也可以通过烧结金属粉尘或颗粒来制备。然而，烧结这种材料需要大量的能量。这种粘结剂存在的问题包括，型煤的耐潮性通常是有限的，例如落在成品型煤上的雨水。此外，型煤最好具有在运输过程中抵抗损坏的能力，例如从传送带或其他运输系统中掉落。当型煤通过炉窑进入熔窑时，型煤必须保持其完整性，否则其在例如高炉或DRI设备中的性能会受到不利的影响。通常在本领域中，胶合剂或粘土型粘结剂可用于解决上述目的。然而，由于用胶合剂或粘土代替了一些煤，型煤的体积有所减小，使得炉窑的产量降低。此外，胶合剂的使用增加了生产过程最后所制得的铁中二氧化硅和矿渣的含量。其他粘结剂在存在其他更实际的问题。例如，当工艺过程中使用淀粉时，由于通常淀粉价格昂贵，其在使用量上难以应付工艺过程中大量颗粒材料的需求。
技术实现思路
本专利技术目的在于确定混合各种不同的粘结剂可以生产具有优异结构性能的型煤，使这些型煤本身能够用于例如高炉和用于发电。本专利技术的第一方面提供了一种型煤，其包含：(i)颗粒材料；和(ii)粘结剂，所述粘结剂包含(a)至少部分皂化的聚乙烯醇(PVA)和(b)碱金属烷基硅醇盐或聚烷基硅酸；其中颗粒材料选自含碳材料，金属，金属矿石，矿石废料或其混合物。含碳材料可以是例如焦炭，石墨，炭黑，泥炭或煤。煤可以是任何等级的煤，包含褐煤，次烟煤，烟煤，动力煤或无烟煤。矿石废料包含轧钢皮，废钢渣，矿石中的细粉或含金属的废料。金属可以是金属矿石或金属矿石废料，可以含有铁，锌，镍，铜，铬，锰，金，铂，银，钛，锡，铅，钒，镉，铍，钼，铀或其混合物或金属元素，例如其氧化物或硅酸盐的形式。聚乙烯醇通常由市售的聚乙酸乙烯制得，其中聚乙酸乙烯通过所谓皂化的过程与氢氧化钠反应，使羟基自由基取代乙酸的乙酸自由基。部分皂化是指一些乙酸基团已被羟基取代，从而形成至少部分皂化的含乙烯醇残基的聚乙烯醇。通常，PVA的皂化度为至少80％，通常至少85％，至少90％，至少95％、98％、99％或100％皂化。PVA市售可得，例如购于德国法兰克福的KurarayEuropeGmbH。通常，PVA可以以水溶液的形式使用，并可以通过添加氢氧化钠组分来改性PVA。通常，PVA粘结剂在溶液中具有12-13％的活性聚合物含量和4-6的pH。通常，型煤含有0.01-0.8wt.％的PVA。更通常地，它含有0.5wt.％、0.4wt.％或0.3wt.％的PVA。碱金属烷基硅酸盐可以是碱金属C1–C4烷基硅酸盐，例如碱金属甲基硅酸盐。或者，甲基部分可以被乙基、丙基或丁基部分取代。通常，碱金属是钠或钾，最通常是钾。最通常使用甲基硅酸钾，例如，WackerChemieGmbH销售的Silres。这已经被发现可以生产具有更好耐摔性或硫酸木质素的型煤。此外，它还能生产具有惊人热稳定性的型煤，该型煤能够在高达1200℃的还原性气氛中基本保持其形状。碱金属烷基硅酸盐通常在固化过程中与二氧化碳反应以生成等价的聚烷基硅酸，例如聚C1–C4烷基硅酸，例如聚甲基硅酸。它们通常用作砖石防水剂。通常使用0.01wt.％的碱金属烷基硅醇盐或聚烷基硅酸，更通常使用0.5wt.％或0.2wt.％。专利技术人还发现，添加至多15wt.％，通常8wt.％或5wt.％的金属矿石或矿石废料，可以进一步提高了型煤的强度。通常，金属矿石例如是含铁矿石，如氧化亚铁或氧化铁。专利技术人已经确定使用特定的硅酸盐或聚硅酸可以提高材料的强度。也就是说，它可以改善材料的生坯强度，并且使所形成的型煤能在运输过程中承受跌落和撞击，并且还能承受在炉窑的热量，以使其进入熔化区域，例如，高炉。本专利技术的第二方面提供了一种型煤，其包含：(i)颗粒状金属矿石或含金属废料；和(ii)粘结剂，所述粘结剂包含0.5至1.5wt％酚醛树脂。已经发现该组分在生产含铁矿石的型煤方面特别成功，例如通过铁矿石颗粒，并符合BS4696-2静态崩解指数和压缩强度测试。酚醛树脂为本领域常规的。通常，树脂是甲阶酚醛树脂，其中甲醛与苯酚的比率大于1，通常约为1.5。树脂可以以粉末或水溶液的形式混合到金属颗粒中。铁矿石可以是任何天然或非天然存在的矿石，如赤铁矿、磁铁矿或任何可能含有天然存在的杂质的维氏体。通常使用双轴间歇混合器使混合物聚结。辊压机通常用于型煤定型。连续混合器通常不能足够精确地控制材料的用量。可任选地添加通常0.1至0.2wt.％，特别是0.125wt.％的PVA。其中PVA如前所述。瓜尔胶可以与PVA一起或代替PVA加入，通常为1.05wt.％至1wt.％，通常为0.5wt.％。瓜尔胶是市售的半乳甘露聚糖胶。通常使用5000cps级。本专利技术的第三方面提供了一种型煤，其包含：(i)颗粒状，特别是极细的铁残渣；和(ii)粘结剂，所述粘合剂包含0.5-1.0wt％阴离子聚丙烯酰胺。颗粒状铁残渣通常来自尾矿池或洗涤系统，并且这些颗粒通常极细。即以Fe2O3来测量，其中至少90％低于200mm，通常至少50％低于20mm。铁残渣通常是铁氧化物。使用双轴间歇混合器使混合物附聚结，并且其通常与用于型煤定型的辊压机一起使用。通常4-12质量份，最通常5-10或8重量份的聚丙烯酰胺中，可以加入1重量份的尔豆胶。通常可加入3重量份的氧化钙。本专利技术的第四方面提供了一种型煤，其包含：(i)颗粒状含碳材料；粘结剂，所述粘合剂包含：(ii)0.5wt.％至1.5wt.％，通常1wt.％的苯乙烯丙烯酸酯乳液和(iii)5至10wt.％，通常8wt.％无机胶合剂。含碳材料如前所述，但通常是焦炭，例如褐煤焦炭。已经发现这种焦炭在型煤固化时存在问题。已经发现苯乙烯-丙烯酸酯乳液和胶合剂的组合能制备具有良好性能的焦炭型煤。在使用焦炭的情况下，例如褐煤焦炭，焦炭颗粒可以用瓜尔胶溶液预处理，通常为35％的1％胶溶液，其中瓜尔胶水溶液的浓度为1wt.％，添加量是焦炭材料重量的35％。已经发现，预先与苯乙烯丙烯酸酯乳液和胶合剂的组合混合能够降低焦炭的孔隙率。需要注意的是，术语“型煤”包含通常指球本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种型煤，包含：(i)颗粒材料；和(ii)粘结剂，所述粘结剂包含(a)至少部分皂化的聚乙烯醇(PVA)和(b)碱金属烷基硅醇盐或聚烷基硅酸；其中颗粒材料选自含碳材料，金属，金属矿石，矿石废料或其混合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.15 GB 1613915.61.一种型煤，包含：(i)颗粒材料；和(ii)粘结剂，所述粘结剂包含(a)至少部分皂化的聚乙烯醇(PVA)和(b)碱金属烷基硅醇盐或聚烷基硅酸；其中颗粒材料选自含碳材料，金属，金属矿石，矿石废料或其混合物。2.如权利要求1所述的型煤，包含0.01-0.8wt.％的PVA。3.如权利要求1或2所述的型煤，包含0.01至1.0wt.％的碱金属烷基硅醇盐或聚烷基硅酸。4.如权利要求1或2所述的型煤，其中，所述碱金属烷基硅醇盐是碱金属C1–C4烷基硅酸盐；或者，所述聚烷基硅酸是聚C1–C4烷基硅酸。5.如权利要求4所述的型煤，其包含甲基硅醇钾或聚甲基硅酸。6.如权利要求1所述的型煤，包含至多99wt.％的颗粒材料。7.一种型煤，包含：(i)颗粒状金属矿石或含金属废料；和(ii)包含0.5wt％至1.5wt％酚醛树脂的粘结剂。8.如权利要求7所述的型煤，其中，所述金属矿石或金属废料是铁矿石。9.如权利要求7或8所述的型煤，其中，所述树脂是甲阶酚醛树脂。10.如权利要求7-9所述的型煤，其中，所述粘结剂包含0.1至0.2wt.％的聚乙烯醇。11.如权利要求7-10所述的型煤，其中，所述粘结剂包含0.05至1wt.％的瓜尔胶。12.一种型煤，包含：(i)颗粒材料，特别是超细颗粒材料；(ii)粘结剂，所述粘合剂包含0.5-1.0wt％阴离子聚丙烯酰胺。13.如权利要求12所述的型煤，其中，所述颗粒材料是铁残渣。14.如权利要求12或13所述的型煤，其中，所述粘结剂包含瓜尔胶和任选的氧化钙。15.一种型煤，包含：(i)颗粒状含碳材料，尤其是焦炭；和粘结剂，所述粘合剂包含：(ii)0.5wt.％至1.5wt.％的苯乙烯丙烯酸酯乳液和；(iii...

【专利技术属性】
技术研发人员：科林·梅特卡夫，
申请(专利权)人：宾汀解决有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB