本發(fā)明涉及明涉及鐵礦粉、含鐵粉塵及污泥的預(yù)處理技術(shù)領(lǐng)域特別涉及一種冷壓球團復(fù)合粘合劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

中國鋼鐵產(chǎn)量已連續(xù)多年保持高速增長，成為世界鋼鐵大國。伴隨而來的環(huán)保問題也日益突出，我國鋼鐵企業(yè)所產(chǎn)生工業(yè)廢棄物的污染已越來越嚴重地影響到所在地周邊的環(huán)境，并開始制約企業(yè)自身的發(fā)展。因此，消除工業(yè)廢棄物污染、實現(xiàn)清潔生產(chǎn)、特別是處理生產(chǎn)各工序產(chǎn)生的各種粉塵等工業(yè)廢棄物是今后我國鋼鐵工業(yè)保持持續(xù)健康發(fā)展的重要指標。

將煉鋼粉塵冷固結(jié)成型后再進入回轉(zhuǎn)窯燒結(jié)，實現(xiàn)資源回收利用，既減少了環(huán)境污染，降低了能源消耗，冷固結(jié)成型工藝是將鋼鐵生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各種粉塵，添加適當?shù)恼澈蟿?，?jīng)過混勻后，在一定壓力下，使混勻料受壓成為一定形狀、尺寸、密度和強度的塊狀物料，再經(jīng)過相應(yīng)的低溫干燥(＜300℃)固結(jié)，使之成為具有較高強度的團塊。該團塊可以用作高爐冶煉的原料和轉(zhuǎn)爐冶煉的冷卻劑，也可以用作直接還原和熔融還原的原料使用。

現(xiàn)有技術(shù)的缺陷：目前冷固結(jié)成型主要采用的粘合劑分為膨潤土和有機粘合劑，膨潤土粘合劑應(yīng)用成熟，價格較低，但其燒殘率高，嚴重降低了球團礦含鐵品位，增加了高爐煉鐵冶煉的渣量，使高爐系數(shù)下降，燃耗上升；有機粘合劑粘接效果好，用量少，但其價格高，應(yīng)用上不成熟，致命缺點是有機粘結(jié)劑在升溫預(yù)熱焙燒過程中會發(fā)生氧化、分解等反應(yīng)，產(chǎn)生的熱應(yīng)力會破壞預(yù)熱球結(jié)構(gòu)，造成預(yù)熱球強度很低，同時也帶來環(huán)保問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供冷壓球團復(fù)合粘合劑及其制備方法，以解決既能滿足球團生產(chǎn)要求，提高球團熱態(tài)強度和熱穩(wěn)定性，又要降低球團生球爆裂率，達到提高球團礦鐵品位，同時提高高爐系數(shù)的問題。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種冷壓球團復(fù)合粘合劑，關(guān)鍵在于由以下質(zhì)量份數(shù)的原料組成：丙烯酸聚合物26-45份、聚酯類高分子38-53份、聚醚多元醇12-18份、交聯(lián)劑12-18份、纖維素類高分子15-21份，增粘劑8-14份、堿性增氧劑2-6份，硼砂3-8份，活性氧化鉬7-12份。

優(yōu)選的，所述原料的質(zhì)量份數(shù)為：丙烯酸聚合物28份，聚酯類高分子44份、聚醚多元醇13份、交聯(lián)劑13份、纖維素類高分子16份，增粘劑9份、堿性增氧劑3份，硼砂6份，活性氧化鉬11份。

優(yōu)選的，所述丙烯酸聚合物采用以下方法獲得：將摩爾比為1:1.1～1.5丙烯酸酯與含有羧基的不飽和單體投入反應(yīng)釜，并加入催化劑I，所述催化劑I與二元醇的質(zhì)量比為0.1:100，混合均勻后，通入高純氮氣鼓泡除氧20-60min，然后將反應(yīng)釜的溫度升至50-100℃，進行聚合反應(yīng)，持續(xù)反應(yīng)5-10h，得到丙烯酸聚合物，所述丙烯酸聚合物的重均分子量為30萬～80萬。

優(yōu)選的，丙烯酸酯為丙烯酸酯乙酯、丙烯酸丁酯或丙烯酸2-乙基己酯中的一種或一種以上混合物，所述單體為乙酸乙烯酯或甲基丙烯酸甲酯；所述催化劑I為偶氮二異丁腈ABIN或偶氮二異庚腈。

優(yōu)選的，所述聚酯高分子采用以下方法獲得：將摩爾比為1:1.1～1.8的二元羧酸與二元醇投入反應(yīng)釜，并加入催化劑II，所述催化劑II與二元醇的質(zhì)量比為0.1:100，在常壓下攪拌，同時升溫到150-240℃，在此溫度下，持續(xù)反應(yīng)3-7小時并利用冷凝管除去反應(yīng)生成的水；然后，通入氮氣，在低壓(0.010MPa)下，繼續(xù)反應(yīng)約3-6小時，得到聚酯高分子，重均分子量為25000～45000。

優(yōu)選的，所述二元羧酸為二聚酸、己二酸或壬二酸中的一種或一種以上混合物，所述二元醇為二聚二醇、甘油單硬脂酸酯的一種或一種以上混合物，所述催化劑II為四異丙氧基鈦或二丁基氧化錫。

優(yōu)選的，所述聚醚多元醇為聚丙二醇、聚丁二醇或聚四亞甲基二醇中的一種或一種以上混合物；所述交聯(lián)劑為異佛爾酮二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、1，2-四亞甲基二異氰酸酯中的一種或兩種；所述催化劑II為四異丙氧基鈦或二丁基氧化錫。

優(yōu)選的，所述纖維素類高分子是甲基纖維素、羧甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素中的一種或兩種；所述堿性增氧劑為氧化鈣、碳酸鈣或氧化鎂中的一種或兩種。

優(yōu)選的，所述增粘劑為聚合松香季戊四醇酯、氫化松香甘油酯或氫化松香甲基酯中的一種或一種以上混合物。

一種冷壓球團復(fù)合粘合劑的制備方法，按以下步驟進行：

步驟一、分別制備丙烯酸聚合物和聚酯類高分子；

步驟二、將步驟一中制得的丙烯酸聚合物和增粘劑混合均勻，邊攪拌邊加熱至60-70℃后保溫15-30min形成均一的混合溶液A；

步驟三、將將步驟一中制得的聚酯類高分子和聚醚多元醇混合均勻，常溫下邊攪拌邊加入交聯(lián)劑，直到形成均一的混合溶液B；

步驟四、將步驟二中得到的混合溶液A和步驟三中得到的混合溶液B，常溫下充分混合后，邊攪拌邊加入纖維素類高分子、堿性增氧劑、硼砂和活性氧化鉬，進一步攪拌均勻得到成品。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的冷壓球團復(fù)合粘合劑及其制備方法，粘合劑中含有的活性基團決定了其具有高比表面積，極強的吸濕性和粘結(jié)性，有較強的吸附重金屬離子的性能，在球團內(nèi)部形成牢固的網(wǎng)上加網(wǎng)的立體結(jié)構(gòu)，同時多種活性官能團與水溶性聚合物生成對水蒸氣特異透氣性的網(wǎng)絡(luò)，有利于水蒸汽從球內(nèi)部擴散到球表面，減少了球團內(nèi)部的蒸汽壓，提高了生球爆裂溫度，使返礦明顯減少，產(chǎn)量提高，成品球抗壓強度大。本發(fā)明提供的冷壓球團復(fù)合粘合劑既可單獨使用，亦可以與膨潤土搭配使用，提高了球和成品球團的抗壓強度，不僅提高球團礦含鐵品位，同時并解決了使用有機粘合劑制備的球團熱穩(wěn)定性差、強度低等問題，燃耗降低，排渣下降，具有明顯的節(jié)能增產(chǎn)的經(jīng)濟效益。

具體實施方式

為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好的理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附表和具體實施方式對本發(fā)明作詳細說明。

一、一種冷壓球團復(fù)合粘合劑

實施例1：

冷壓球團復(fù)合粘合劑中各原料的配制比例

將冷壓球團復(fù)合粘合劑中各原料分別按表1所述質(zhì)量份數(shù)進行混合，得到3組不同混合比例的冷壓球團復(fù)合粘合劑I～III。

表1 不同混合比例(質(zhì)量份數(shù))的冷壓球團復(fù)合粘合劑

實施例2：冷壓球團復(fù)合粘合劑的制備

步驟一、丙烯酸聚合物的制備：將摩爾比為1:1.1丙烯酸酯乙酯與乙酸乙烯酯投入反應(yīng)釜，并加入偶氮二異丁腈ABIN，所述偶氮二異丁腈ABIN與丙烯酸酯乙酯的質(zhì)量比為0.1:100，混合均勻后，通入高純氮氣鼓泡除氧20min，然后將反應(yīng)釜的溫度升至50℃，進行聚合反應(yīng)，持續(xù)反應(yīng)5h，得到丙烯酸聚合物，所述丙烯酸聚合物的重均分子量為30萬；

聚酯高分子的制備：將摩爾比為1:1.1的二聚酸與二聚二醇投入反應(yīng)釜，并加入四異丙氧基鈦，所述四異丙氧基鈦與二聚二醇的質(zhì)量比為0.1:100，在常壓下攪拌，同時升溫到150℃，在此溫度下，持續(xù)反應(yīng)3小時并利用冷凝管除去反應(yīng)生成的水；然后，通入氮氣，在低壓(0.010MPa)下，繼續(xù)反應(yīng)約3小時，得到聚酯高分子，重均分子量為25000。

步驟二、將步驟一中制得的丙烯酸聚合物26份和聚合松香季戊四醇酯8份混合均勻，邊攪拌邊加熱至60℃后保溫15min形成均一的混合溶液A；

步驟三、將將步驟一中制得的聚酯類高分子53份和聚丙二醇12份混合均勻，常溫下邊攪拌邊加入異佛爾酮二異氰酸酯12份，直到形成均一的混合溶液B；

步驟四、將步驟二中得到的混合溶液A和步驟三中得到的混合溶液B，常溫下充分混合后，邊攪拌邊加入甲基纖維素21份、氧化鈣6份、硼砂3份和活性氧化鉬12份，進一步攪拌均勻得到成品。

實施例3：冷壓球團復(fù)合粘合劑的制備

步驟一、丙烯酸聚合物的制備：將摩爾比為1:1.5丙烯酸丁酯與甲基丙烯酸甲酯投入反應(yīng)釜，并加入偶氮二異庚腈，所述偶氮二異庚腈與丙烯酸丁酯的質(zhì)量比為0.1:100，混合均勻后，通入高純氮氣鼓泡除氧60min，然后將反應(yīng)釜的溫度升至100℃，進行聚合反應(yīng)，持續(xù)反應(yīng)10h，得到丙烯酸聚合物，所述丙烯酸聚合物的重均分子量為80萬；

聚酯高分子的制備：將摩爾比為1:1.1的己二酸與甘油單硬脂酸酯投入反應(yīng)釜，并加入二丁基氧化錫，所述二丁基氧化錫與甘油單硬脂酸酯的質(zhì)量比為0.1:100，在常壓下攪拌，同時升溫到240℃，在此溫度下，持續(xù)反應(yīng)7小時并利用冷凝管除去反應(yīng)生成的水；然后，通入氮氣，在低壓(0.010MPa)下，繼續(xù)反應(yīng)約6小時，得到聚酯高分子，重均分子量為45000。

步驟二、將步驟一中制得的丙烯酸聚合物45份和氫化松香甘油酯14份混合均勻，邊攪拌邊加熱至70℃后保溫30min形成均一的混合溶液A；

步驟三、將將步驟一中制得的聚酯類高分子38份和聚丁二醇18份混合均勻，常溫下邊攪拌邊加入甲苯二異氰酸酯18份，直到形成均一的混合溶液B；

步驟四、將步驟二中得到的混合溶液A和步驟三中得到的混合溶液B，常溫下充分混合后，邊攪拌邊加入羧甲基纖維素15份、碳酸鈣2份、硼砂8份和活性氧化鉬7份，進一步攪拌均勻得到成品。

實施例4：冷壓球團復(fù)合粘合劑的制備

步驟一、丙烯酸聚合物的制備：將摩爾比為1:1.3丙烯酸2-乙基己酯與甲基丙烯酸甲酯投入反應(yīng)釜，并加入偶氮二異庚腈，所述偶氮二異庚腈與丙烯酸2-乙基己酯的質(zhì)量比為0.1:100，混合均勻后，通入高純氮氣鼓泡除氧50min，然后將反應(yīng)釜的溫度升至850℃，進行聚合反應(yīng)，持續(xù)反應(yīng)6h，得到丙烯酸聚合物，所述丙烯酸聚合物的重均分子量為60萬；

聚酯高分子的制備：將摩爾比為1:1.6的壬二酸與甘油單硬脂酸酯投入反應(yīng)釜，并加入四異丙氧基鈦，所述四異丙氧基鈦與甘油單硬脂酸酯的質(zhì)量比為0.1:100，在常壓下攪拌，同時升溫到200℃，在此溫度下，持續(xù)反應(yīng)5小時并利用冷凝管除去反應(yīng)生成的水；然后，通入氮氣，在低壓(0.010MPa)下，繼續(xù)反應(yīng)約5小時，得到聚酯高分子，重均分子量為35000。

步驟二、將步驟一中制得的丙烯酸聚合物28份和氫化松香甲基酯9份混合均勻，邊攪拌邊加熱至55℃后保溫30min形成均一的混合溶液A；

步驟三、將將步驟一中制得的聚酯類高分子44份和聚四亞甲基二醇13份混合均勻，常溫下邊攪拌邊加入1，2-四亞甲基二異氰酸酯13份，直到形成均一的混合溶液B；

步驟四、將步驟二中得到的混合溶液A和步驟三中得到的混合溶液B，常溫下充分混合后，邊攪拌邊加入羥丙基甲基纖維素16份、氧化鎂3份、硼砂6份和活性氧化鉬11份，進一步攪拌均勻得到成品。

二、分別對本發(fā)明制備的冷壓球團復(fù)合粘合劑Ⅰ～III進行應(yīng)用效果研究，以冷壓球團復(fù)合粘合劑III為例：

1.試驗樣品：冷壓球團復(fù)合粘合劑III

對照樣品：膨潤土，佩利多

2.試驗方法：所有試驗在球團廠球團生產(chǎn)線上進行，在煉鋼除塵灰中單獨使用冷壓球團復(fù)合粘合劑III，部分添加冷壓球團復(fù)合粘合劑III和添加對照樣品的不同情況下對成品球團的影響進行了對比試驗，對比結(jié)果如下表所示：

表2 不同粘合劑對成品球團的影響

從上表中可以看出，添加0.5％的復(fù)合粘合劑III與添加5％天然膨潤土的球團相比，兩者的抗壓強度、轉(zhuǎn)鼓強度基本相當，復(fù)合粘合劑III制備的球團TFe品位比采用膨潤土制備的球團礦提高2％以上；添加0.5％的復(fù)合粘合劑III與添加0.5％佩利多球團相比，抗壓強度和轉(zhuǎn)鼓強度明顯改善；配加0.2％的復(fù)合粘合劑III大約可替代1.5％的膨潤土，提高球團TFe品位2.7％，球團礦物理強度(抗壓強度和轉(zhuǎn)鼓指數(shù))均在一定程度上得到了提高。本發(fā)明提供的復(fù)合粘合劑III用量低，價格低廉，性能優(yōu)異，與無機粘合劑膨潤土相比，可明顯提高成品球團礦的TFe品位，并解決了使用有機粘合劑制備的球團熱穩(wěn)定性差、強度低等問題，既可單獨使用，亦可以部分代替膨潤土使用，使生球和成品球團的抗壓強度有所提高，使高爐達到增產(chǎn)節(jié)焦，減少環(huán)境污染，提高經(jīng)濟效益的目的。

最后需要說明，上述描述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不違背本發(fā)明宗旨及權(quán)利要求的前提下，可以做出多種類似的表示，這樣的變換均落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。